滨海站塔吊基础桩基设计方案

一、塔吊及桩基概况

1、塔机概况

滨海站站房工程，平面尺寸为207m×308m〔面宽×进深〕。塔机布置时要综合考虑既不影响高速场线路施工也不能出现站房施工时塔吊工作时出现盲区，故整个站房工程共设立了8台塔吊，其布置见塔吊根底桩位平面图。塔机由中铁建工集团机械租赁公司提供，其桩基承台尺寸、承台配筋图及预埋件均由机租公司提供，塔机型号有〔中联重科TC7030A---2#塔机、广西建机QTZ7520---3#塔机、北京建机7030---6#塔机等〕。〔附塔机各部重量表和性能表、塔机根底承台尺寸及配筋图〕 2、桩基概况

根据现场?岩土工程勘察报告?和工程桩的选型〔滨海站站房工程桩基有两种形式：钻孔灌注桩、预应力混凝土管桩〕以及现场现有条件〔2、3、6号塔机桩位可以施工预应力混凝土管桩其余塔机桩位在泥塘位置，管桩桩机不能进行施工，故采用钻孔灌注桩〕。塔吊根底桩基选用预应力混凝土管桩和钻孔灌注桩两种，其中，预应力混凝土管桩采用PHC 500 B 125，桩身混凝土强度等级为C80；钻孔灌注桩采用桩径1.0米，主筋采用20Φ20，加强箍筋Φ16@2000，螺旋箍筋Φ10@200，桩身混凝土强度等级为C50，〔有效桩长严格按照桩顶及桩底高程控制〕；桩端持力层为粉砂层。承台尺寸b×l×h=50×50×1700、b×l×h=7000×7000×1700、b×l×h=7000×7000×

1600等，承台顶面不覆土。塔机工作地点在天津塘沽滨海新区。其中2、3、6、7号塔机桩顶高程-2.0m，1、4、5、8号塔机桩顶高程-7.1m。本计算书以塔机自重最大的中联重科TC7030A 为标准进行计算。(本设计书所提到的高程均为黄海高程)

二、桩基所受荷载的计算分析

1、自重荷载及起重荷载 1〕塔机自重标准值

FK11155kN

2〕根底自重标准值

GK771.7252083kN

3〕起重荷载标准值

Fqk120KN

2、风荷载计算

1〕工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 ①塔机所受风均布荷载标准值〔

w00.2kN/m2〕

qsk0.8zusuz00BH/H0.81.21.591.951.320.20.351.60.44kN/m

②塔机所受风荷载水平合力标准值

Fskqsk•H0.446026.4kN

③根底顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk0.5Fsk•H0.526.460792kN•m

2〕非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 ①塔机所受风线荷载标准值〔标准?得〕

qsk'0.8zusuz00BH/H0.81.21.591.951.320.550.351.61.21kN/m

w0'0.55kN/m2〕〔查?建筑结构荷载

②塔机所受风荷载水平合力标准值

Fsk'qsk'•H1.216072.6kN

③根底顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk'0.5Fsk'•H0.572.6602178kN•m

3、塔机的倾覆力矩

塔机自身产生的倾覆力矩，向前〔起重臂方向〕为正，向后为负。 1〕大臂自重产生的向前力矩标准值

M1G1RG1145304350kN•m

2〕最大起重荷载产生的最大向前起重力矩标准值〔Qmax比Qmin

产生的力矩大〕

M2QmaxRG2120202400kN•m

3〕小车位于上述位置时的向前力矩标准值 M3G2RG26.1520123kN•m

4〕平衡臂产生的向后力矩标准值

M4G3RG396.4121156.8kN•m

5〕平衡重产生的向后力矩标准值

M5G4RG421019.54095kN•m

4、综合分析、计算

1〕工作状态下塔机对根底顶面的作用 ①标准组合的倾覆力矩标准值

MkM1M3M4M50.9M2Msk43501231156.840950.9(2400792)2094kN•m

②水平荷载标准值

Fskqsk•H0.446026.4kN

③竖向荷载标准值

塔机自重标准值： FK11155KN 根底自重标准值： GK2083KN 起重荷载标准值： Fqk120KN

FkFk1GkFqk115520831203358kN

2〕非工作状态下塔机对根底顶面的作用 ①标准组合的倾覆力矩标准值

Mk'M1M4M5Msk'43501156.8409521781276.2kN•m

无起重荷载，小车收拢于塔身边，故没有力矩M2、M3。 ②水平荷载标准值

Fsk'72.6kN

③竖向荷载标准值

塔机自重标准值： FK11155KN 根底自重标准值： GK2083KN

Fk'Fk1Gk115520833238kN

三、桩基设计

〔一〕预应力混凝土管桩 1、基桩承载力验算

倾覆力矩按最不利的对角线方向作用。 1〕桩基竖向承载力验算

取最不利的工作状态荷载进行验算。 ①轴心竖向力作用下：

QkFk1GkFqkn11552083120839.5kNRamin1488.9kN

4②偏心竖向力作用下：

QkmaxFk1GkFqkn1151.4kN1.2RaminMkFsk•h11552083120209426.41.7 L46.8581786.7kNQkminFk1GkFqkn527.6kN0MkFsk•h11552083120209426.41.7L46.858基桩竖向承载力符合要求，按抗压桩设计。

2〕桩身轴心抗压承载力验算

荷载效应根本组合下的桩顶轴向压力设计值：

QQKmax1.351151.415.4kN

查国家标准图集?预应力混凝土管桩?10G409得：

先张法预应力混凝土管桩PHC-B500〔125〕桩身结构竖向承载力设计值：

N3701kN

QN

桩身轴心受压承载力符合要求。

3〕桩身轴心抗拔承载力验算

由于 Qkmin527.6kN0，故桩身不存在抗拔力。

2、单桩竖向承载力特征值按下式计算【查?预应力混凝土管桩?10G409第46页】

Qukuqsik•liqpk•Ap 〔7-36〕

RaQuk2

式中：u-桩身周长；

qsik-第i层岩土的桩侧阻力标准值； li-第i层岩土的厚度； qpk-桩端端阻力标准值；

Ap-桩底端横截面面积；

QukRa-单桩竖向极限承载力标准值；

-单桩竖向承载力特征值。

〔二〕钻孔灌注桩 1、基桩承载力验算

倾覆力矩按最不利的对角线方向作用。 1〕桩基竖向承载力验算

取最不利的工作状态荷载进行验算。 ①轴心竖向力作用下：

QkFk1GkFqkn11552083120839.5kNRamin4520.3kN

4②偏心竖向力作用下：

QkmaxFk1GkFqkn1217.5kN1.2RaminFk1GkFqkMkFsk•h11552083120209426.41.7 L45.65824.4kNMkFsk•h11552083120209426.41.7 L45.658Qkminn461.5kN0基桩竖向承载力符合要求，按抗压桩设计。 2〕桩身轴心抗压承载力验算

荷载效应根本组合下的桩顶轴向压力设计值：

QQKmax1.351217.513.6kN

桩身轴心受压承载力设计值：

NcfcAps0.9fy'As'0.723.57853980.9300314.213004.6kN

QN

桩身轴心受压承载力符合要求。

Q—荷载组合下的桩顶受压力设计值；

c—基桩成桩工艺系数，泥浆护避和套管非挤土灌注桩和挤土灌

注桩取0.7～0.8；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值；查?建筑施工手册?第四版缩印

本第615页表10-87中C50混凝土的轴心抗压强度设计值

fc23.5N/mm2；

APS—桩身截面面积；〔桩径1m〕

fy'—纵向主筋抗压强度设计值；查?建筑施工手册?第四版缩印本

fy'300N/mm2第550页表9-28中热轧钢筋HRB335的抗压强度设计值

As'；

—纵向主筋截面面积；

3〕桩身轴心抗拔承载力验算

由于 Qkmin461.5kN0，故桩身不存在抗拔力。

2、单桩竖向承载力特征值按下式计算【查?建筑施工手册?第四版缩印本P450页表7-101、7-102和表7-104，公式〔7-36〕和〔7-37〕】

Rausiqsik•lsipqpk•Ap 〔7-37〕

式中：u-桩身周长；

qsik-桩侧第i层土的极限侧阻力特征值； li-桩穿越第i层土的厚度；

qpk-极限端阻力特征值； Ap-桩端面积；

si 、 p-大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数；

Ra-单桩竖向承载力特征值。

四、单桩承载力特征值计算

根据滨海站站房地勘报告，本工程塔机桩基设计桩底应落在第10层粉砂层。现有原地面高程-0.6m，第10层粉砂层高程在〔-33.1m～-48.7m〕范围内。

〔一〕、〔2、3、6号塔机根底桩基为预应力混凝土管桩，桩顶高程为-2.0m〕

1、 2号塔机根底桩基承载力特征值计算：〔注：2号塔机桩基位置距离地勘报告中K244号孔最近，桩基承载力特征值计算的土层分布可参考K244号孔位，附K244号钻孔柱状图。为了保证桩端进入持力层大于2d，故桩底高程为-36.5m〕

Qukuqsik•liqpk•Ap0.5(223.1226.4422.4553.24.17.16.4701.1)27000.52/43183.5kN

RaQuk113183.51591.8kN22

2、 3号塔机根底桩基承载力特征值计算：〔注：3号塔机桩基位置距离地勘报告中K97号孔最近，桩基承载力特征值计算的土层分布可参考K97号孔位，附K97号钻孔柱状图。为了保证桩端进入持力

层大于2d，故桩底高程为-34.2m〕

Qukuqsik•liqpk•Ap0.5(223.1226423.6554.63.54.95.3701.1)27000.52/42977.8kN

RaQuk112977.81488.9kN22

3、 6号塔机根底桩基承载力特征值计算：〔注：6号塔机桩基位置距离地勘报告中K257号孔最近，桩基承载力特征值计算的土层分布可参考K257号孔位，附K257号钻孔柱状图。为了保证桩端进入持力层大于2d，故桩底高程为-37.6m〕

Qukuqsik•liqpk•Ap0.5(223.4224.9424.3552.44.25.48.8701.1)27000.52/43278.7kN

RaQuk113278.71639.4kN22

4、预应力混凝土管桩承载力特征值最小值为：

Ramin1488.9kN

〔二〕、〔1、4、5、7、8号塔机根底桩基为钻孔灌注桩，桩顶高程分别为7号塔机根底桩顶高程为-2.0m，1、4、5、8号塔机根底桩基桩顶高程为-7.1m〕

1、1号塔机根底桩基承载力特征值计算：〔注：1号塔机桩基位置距离地勘报告中K209号孔最近，桩基承载力特征值计算的土层分

布可参考K209号孔位，附K209号钻孔柱状图。为了保证桩端进入持力层大于2d，故桩底高程为-37.3m〕

Rausiqsik•lsipqpk•Ap10.9(206.747405.2532.1623.5625.2626.4681.1)9000.912/44779.0kN

2、4号塔机根底桩基承载力特征值计算：〔注：4号塔机桩基位置距离地勘报告中C38号孔最近，桩基承载力特征值计算的土层分布可参考C38号孔位，附C38号钻孔柱状图。为了保证桩端进入持力层大于2d，故桩底高程为-34.9m〕

Rausiqsik•lsipqpk•Ap10.9(206.147402.8534.4621.82627.48624.1681.1)9000.912/44520.3kN

3、5号塔机根底桩基承载力特征值计算：〔注：5号塔机桩基位置距离地勘报告中K198号孔最近，桩基承载力特征值计算的土层分布可参考K198号孔位，附K198号钻孔柱状图。为了保证桩端进入持力层大于2d，故桩底高程为-38.8m〕

Rausiqsik•lsipqpk•Ap10.9(205.817402.7534.4623.8623.86210.1681.1)9000.912/45244.2kN

4、7号塔机根底桩基承载力特征值计算：〔注：7号塔机桩基位置距离地勘报告中C232号孔最近，桩基承载力特征值计算的土层分

布可参考C232号孔位，附C232号钻孔柱状图。为了保证桩端进入持力层大于2d，故桩底高程为-35.6m〕

Rausiqsik•lsipqpk•Ap10.9(204.687402.4534.55621.7625.6628.5681.1)9000.912/44835.7kN

5、8号塔机根底桩基承载力特征值计算：〔注：8号塔机桩基位置距离地勘报告中K41号孔最近，桩基承载力特征值计算的土层分布可参考K41号孔位，附K41号钻孔柱状图。为了保证桩端进入持力层大于2d，故桩底高程为-36.2m〕

Rausiqsik•lsipqpk•Ap10.9(206.047402.1534.2623.2626.5626.0681.1)9000.912/44808.7kN

6、钻孔灌注桩承载力特征值最小值为：

Ramin4520.3kN

五、附塔吊根底桩位平面图、钻孔桩钢筋布置图 六、 参考资料

1、津秦线滨海站详堪报告〔一份〕；

2、1-8号塔吊桩位参考钻孔柱状图〔8张〕；〔注：钻孔柱状图中提及的高程为大沽高程----大沽高程7.35m=黄海高程5.743m〕

3、塔吊承台尺寸及配筋图〔5张〕； 4、塔机各局部重量表〔一份〕；

5、?建筑施工手册?第四版缩印本〔第450、451两页〕； 6、?预应力混凝土管桩?10G409第46页； 7、?建筑结构荷载标准?

8、塔吊根底与勘探点位置关系平面图及与基坑开挖位置关系平面图。