塔吊的選用和塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案

1、內(nèi) 容：1 塔吊平面布置塔吊按其分類一般分為固定式及軌道行走式，行走式對(duì)基礎(chǔ)土體的擾動(dòng)較大 對(duì)深基坑的支護(hù)及場(chǎng)地要求比較高，且由于獨(dú)立高度受到限制，故在城市高層建 筑深基坑中使用的較少。絕大部分采用固定基礎(chǔ)附著式自升塔吊，本文就這種塔吊的平面布置形式做一論述。1.1 塔式起重機(jī)的選用原則1）參數(shù)應(yīng)滿足施工要求要對(duì)塔吊各主要參數(shù)逐項(xiàng)核查，務(wù)必使所選用塔吊的幅度、起重量、起重力矩和吊鉤高度諸參數(shù)與分析結(jié)果相適應(yīng)。2）塔吊生產(chǎn)效率應(yīng)能滿足施工進(jìn)度的要求為驗(yàn)證塔吊生產(chǎn)率是否滿足施工進(jìn)度的需要，可就吊次多少按下述程序進(jìn)行分析：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層平均每平米建筑面積約需1.11.6吊次,根據(jù)樓層建

2、筑面積估算出總吊次N ;塔吊平均每臺(tái)班約可完成5075吊次,可根據(jù)計(jì)劃配用的塔吊數(shù)量和每天作業(yè)臺(tái)班數(shù)，計(jì)算出塔吊可完成的總吊次N總計(jì)。如N總計(jì)N總估,即可認(rèn)為塔吊的生產(chǎn)效率能滿足施工進(jìn)度的要求。塔吊的生產(chǎn)率也可 用重量計(jì)來(lái)分析是否能滿足施工進(jìn)度的要求。但它與塔吊的起重能力、起重量的 利用程度、臺(tái)班作業(yè)時(shí)間的利用情況以及吊次等因素有關(guān)，因此塔吊的生產(chǎn)率可 按下式估算：P = k1*k2*Q*nn = 60P（谷/v + tn ）式中：Q為塔吊的最大起重量（10kN） ; k1為起重量利用系數(shù),取0.50.9 k2為作業(yè)時(shí)間利用系數(shù),取0.40.7 ; n 為每小時(shí)理論吊次（吊次/h）; s 為構(gòu)

3、 件、建筑材料或機(jī)具設(shè)備的垂直運(yùn)距（m） ; v 為塔吊起升速度（m/mi n） ; tn 為 掛鉤、脫鉤就位以及加速、減速等所耗用的時(shí)間 （mi n）。分析時(shí)，首先應(yīng)熟悉施工圖紙，并按照施工組織設(shè)計(jì)所規(guī)定的施工組織和施 工方法進(jìn)行分層、分段（施工流水段）工程量的計(jì)算，得出需要垂直運(yùn)輸?shù)闹亓?，然后按照施工進(jìn)度要求計(jì)算出每 作業(yè)臺(tái)班及每小時(shí)需要升運(yùn)的重量，并取其中最大值與塔吊生產(chǎn)率（P）作比較。1.2 塔吊的平面布置塔吊的平面布置視建筑物的情況因地而宜、不盡相同。但高層建筑其基坑較深以及場(chǎng)地的復(fù)雜性，決定了塔吊布置的多樣性。在考慮了施工工藝，建筑物平面 幾何尺寸，周邊環(huán)境和基坑支護(hù)安全的前提下，

4、介紹幾種合理的深基坑塔吊布置 方式及其設(shè)計(jì)思路。1.2.1 塔吊在基坑壁附近布置如果基坑平面尺寸較小，在基坑一側(cè)布置固定式塔吊即可使垂直運(yùn)輸覆蓋整 個(gè)基坑工作面，其基礎(chǔ)可放在圍護(hù)壁外的土體中，也可放在圍護(hù)壁上，視施工場(chǎng)地 而定。1）如塔吊放在圍護(hù)壁外的土體中，宜在塔吊基礎(chǔ)下施打若干支承樁，將塔吊 基礎(chǔ)的荷載傳到基坑底下的土體中，以減少塔吊基礎(chǔ)對(duì)基坑周圍土體的影響，保 證基坑圍護(hù)的安全。2）如塔吊基礎(chǔ)放在基坑圍護(hù)壁上，一般還需在圍護(hù)壁外加設(shè) 2根支承樁,由圍護(hù)壁與支承樁共同承受塔吊基礎(chǔ)荷載。 這時(shí)承受豎向塔吊荷載的圍護(hù)壁區(qū)段 在設(shè)計(jì)中要適當(dāng)加長(zhǎng)入土深度，注意受荷載過(guò)程中與相鄰圍護(hù)壁的沉降差異控制

5、 并解決與壁外承載樁的共同工作問(wèn)題?？刹捎猛ǔ兜某两盗坑?jì)算方法來(lái)驗(yàn)算塔 吊基礎(chǔ)下樁的協(xié)調(diào)工作問(wèn)題，沉降計(jì)算可采用上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范DBJ0811-89第條關(guān)于樁基沉降量的計(jì)算方法，也可按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JGJ94-94第5.3節(jié)樁基的沉降計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)算。如果基坑平面尺寸較大,盡可能把塔吊放在基坑一側(cè)，這時(shí)可放多臺(tái)固定式塔吊在基坑對(duì)邊，其基礎(chǔ)放置和設(shè)計(jì) 的原理如上所述。如受場(chǎng)地限制，而基坑尺寸較大，這時(shí)可將塔吊放置在基坑內(nèi)。1.2.2 塔吊在基坑內(nèi)布置城市高層建筑深基坑受周邊環(huán)境的影響，一般場(chǎng)地狹窄，如塔吊放置在基坑 周邊,勢(shì)必影響工程施工，這種情況下要求塔吊放在基坑內(nèi)，并滿足各種工況下

6、的 使用；當(dāng)基坑尺寸比較大時(shí)將固定塔吊放在基坑一側(cè)總有工作區(qū)域浪費(fèi)而又有一 部分沒(méi)有塔吊工作面的問(wèn)題，如果能將塔吊放置在基坑內(nèi)，則可大大提高塔吊的 工作區(qū)域利用率，同時(shí)將塔吊基礎(chǔ)的荷載傳到基坑的土體中，對(duì)周圍環(huán)境的影響就會(huì)大大減弱，空間工作區(qū)域也會(huì)縮至基坑范圍內(nèi)，這時(shí)采用樁基礎(chǔ)是較好的解 決辦法。這種方法可與基坑圍護(hù)施工階段同步，在土方開(kāi)挖前塔吊安裝結(jié)束，可以 大大縮短工期?？觾?nèi)樁基一般采用 8001 000mm樁徑的鉆孔灌注樁內(nèi)插鋼格構(gòu)柱，灌注樁 中心距與塔吊軸心間距一致，格構(gòu)柱一般出室外地面即可（見(jiàn)圖1） o鋼格構(gòu)柱 一般不會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性，盡量不要穿越地下室的框架梁。這種塔吊基礎(chǔ)的布

7、置有以下優(yōu)點(diǎn)：格構(gòu)柱不穿越地下室框梁，結(jié)構(gòu)整體性好，僅在板上預(yù)留孔 洞，塔吊拆除后格構(gòu)柱在地下室地板面以上割斷拔出 ；經(jīng)濟(jì)性好，減少了標(biāo)準(zhǔn) 節(jié)的切割浪費(fèi)。123塔吊在基坑內(nèi)布置時(shí)基礎(chǔ)埋置在大底板下由于其它原因塔吊樁基礎(chǔ)未進(jìn)行施工，而土方開(kāi)挖已經(jīng)開(kāi)始，場(chǎng)地限制又不 能在深基坑外做樁基，此時(shí)可以在土方開(kāi)挖時(shí)進(jìn)行塔吊基礎(chǔ)施工，采用承臺(tái)方式作為塔吊基礎(chǔ)，承臺(tái)埋置在基礎(chǔ)底板下，通過(guò)格構(gòu)柱或標(biāo)準(zhǔn)節(jié)傳遞上部荷載。此時(shí) 承臺(tái)類似淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，根據(jù)基坑內(nèi)的地質(zhì)條件調(diào)整承臺(tái)平面尺寸，在基礎(chǔ)底板未澆筑前完全按照淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，底板澆筑后要考慮底板與承臺(tái)的協(xié)調(diào)變形。 此種布置方法可以滿足各種工況下的施工，保證施工工期

8、。如無(wú)錫佳城大廈就是 采用這種方法（見(jiàn)圖2）2 塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用樁基的塔吊基礎(chǔ)布置在基坑外或側(cè)壁與布置在基坑內(nèi)的樁基設(shè)計(jì)計(jì)算 步驟相同。樁基以上部分，坑外需要布置承臺(tái)，塔吊安裝在承臺(tái)上，坑內(nèi)需要內(nèi)插 格構(gòu)柱,塔吊安裝在格構(gòu)柱上，這時(shí)二者設(shè)計(jì)的內(nèi)容不同。對(duì)于在基坑內(nèi)的承臺(tái)基 礎(chǔ)布置,則可以參照淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。2.1 塔吊樁基的設(shè)計(jì)塔吊樁基頂部豎向荷載較小，一般更多的是考慮樁的抗拔驗(yàn)算來(lái)控制樁的入 土深度。2.1.1 單樁承載力驗(yàn)算Ra = qpk AP + up Uqsia li Nimax式中：up為樁身周長(zhǎng)；qsia 為用靜力觸探比貫入值估算的樁周第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；li為樁穿過(guò)第

9、i層土的厚度；qpk為樁端附近的靜力觸探比貫入阻力標(biāo)準(zhǔn)值（平均值）;Ap 為樁端面積;Nimax為偏心豎向力作用下第i復(fù)合基樁或基樁的豎向力設(shè)計(jì)值。2.1.2 單樁水平承載力驗(yàn)算可按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-94的樁的水平承載力進(jìn)行驗(yàn)算。2.1.3 樁的抗拔極限承載力的計(jì)算按照廣東省樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范公式計(jì)算。2.1.4 抗傾覆力矩驗(yàn)算式中：e為最小樁軸線間距；F為作用于樁基承臺(tái)頂面的豎向力設(shè)計(jì)值；G 為樁承臺(tái)和承臺(tái)上土自重設(shè)計(jì)值。2.1.5 樁配筋計(jì)算樁承載力計(jì)算依據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94第條,樁頂軸向壓力設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足：丫 0 N fc A式中：丫 0為樁基重要性系數(shù)，取1.

10、0 ; fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2 );A為樁截面面積(m2 )。依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50010-2002第7.3條正截面受壓構(gòu)件承載力計(jì)算。2.1.6 鋼格構(gòu)柱驗(yàn)算由于塔吊在土方開(kāi)挖前即已安裝完畢，隨著土方開(kāi)挖，格構(gòu)柱逐漸顯露出來(lái) 后，對(duì)4根格構(gòu)柱進(jìn)行系桿連接使格構(gòu)柱形成整體剛度，在系桿未連接之前把格構(gòu)柱 看成一端固定，一端鉸接的的桿件進(jìn)行驗(yàn)算，依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50017-2003按照小偏壓構(gòu)件進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算及強(qiáng)度驗(yàn)算。格構(gòu)柱除進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算外，尚應(yīng)對(duì)綴板、焊縫進(jìn)行驗(yàn)算(略)2.2 承臺(tái)設(shè)計(jì)深基坑塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)一般考慮為整體式承臺(tái)，根據(jù)情況分為2種。圖3塔吊樁

11、基礎(chǔ)承臺(tái)布置2.2.1 樁基上的承臺(tái)由于地腳螺栓安裝在基樁軸心位置（見(jiàn)圖3）,樁基上承臺(tái)一般不考慮承臺(tái)的 承載力及抗傾覆，這時(shí)承臺(tái)平面尺寸及厚度均可比非樁基承臺(tái)基礎(chǔ)小，承載力及 抗傾覆見(jiàn)樁基設(shè)計(jì)。222天然地基上的承臺(tái)天然地基上的承臺(tái)基礎(chǔ)要進(jìn)行以下驗(yàn)算，不管是布置在地面還是布置在基坑 內(nèi)部。1）地基基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2002第523條進(jìn)行驗(yàn)算。2）受沖切承載力驗(yàn)算依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2002第條驗(yàn)算。3）抗傾覆驗(yàn)算為保持基礎(chǔ)穩(wěn)定，塔吊在非工作情況下作用于基礎(chǔ)諸力的偏心距應(yīng)滿足：式中：M為作用于塔身的不平衡力矩；H為作用于塔吊的水平力； h為基礎(chǔ)承臺(tái)的厚度；L為混凝土基礎(chǔ)邊長(zhǎng);V為塔吊結(jié)構(gòu)自重力，可取自塔吊 說(shuō)明書(shū)；G為基礎(chǔ)自重力。3 結(jié)語(yǔ)以上3種固定式塔吊布置方案是深基坑塔吊布置的基本方法，可在較多的施工環(huán)境中使用，在施工中需要注意的是：1）布置在基坑外或圍護(hù)壁上的樁基方案，要注意基樁與承臺(tái)的錨固，基坑壁 根據(jù)基坑的支護(hù)情況要適當(dāng)進(jìn)行噴錨護(hù)坡。2）塔吊布置在基坑內(nèi)的樁基基礎(chǔ)要保證內(nèi)插格構(gòu)柱具有一定的錨固深度，塔吊下鋼格構(gòu)柱鉆孔灌注樁連接部分混凝土宜盡量澆筑至接近