新近高回填区塔吊亮杆桩基础的设计与施工

牛光蓉，叶宏，赵明

（重庆建工第三建设有限责任公司，重庆400016）

新近高回填区塔吊亮杆桩基础的设计与施工

牛光蓉，叶宏，赵明

（重庆建工第三建设有限责任公司，重庆400016）

引言

随着我国高层建筑的快速发展，塔吊作为主要的垂直运输工具得到了广泛应用。塔吊基础如果不根据现场地质情况，而简单地利用厂家提供的基础进行施工，易导致荷载超出地基基础或结构本身的承受能力，从而产生严重的安全隐患甚至发生事故。该文将以重庆某工程101#楼塔吊为例，重点讲述新近高回填区塔吊亮杆桩基础的设计与施工，为类似工程提供借鉴。

1 工程概况

本工程101#楼塔吊位置附近钻孔编号ZY 27的勘察情况，第一层为素填土，由粉质粘土和砂泥岩碎块石组成。碎块石含量占80～90%，由人工爆破后原地堆积形成，结构松散，堆填时间约6个月，且较深，桩顶标高以下约20.2m；第二层为泥岩，紫红色，主要由粘土矿物组成，含粉砂泥质结构，中厚层状，岩石局部含少量灰绿色泥质团斑；其中24.2m以上为强风化带,岩石破碎,完整性差,岩芯呈碎块状；24.2m以下岩石为中等风化，岩芯较完整，呈短-长柱状，岩质较硬，节长14～38cm。

2 塔吊桩基础的设计

本工程采用QTZ63型自升式塔式起重机，其基础根据现场地质情况，决定采用桩径Φ1500的人工挖孔桩基础，在塔基承台中心设置孔桩一根。桩顶标高与地貌标高相差3.4m，除去承台1.4m，还要露2m左右桩。

2.1 计算参数

2.1.1 基本参数

QTZ63塔吊塔身尺寸1.8m,基坑开挖深度约22.8m，基础面标高为自然地貌标高+3.4m。

2.1.2 计算参数

（1）塔机基础受力情况如图1。

图1 塔吊基础受力示意图

比较桩基础塔机的工作状态（Fk=532.00 kN，Fh=74.00 kN，M=1665.00 kN.m，MZ=420.00 kN.m）和非工作状态（Fk=619.00 kN，Fh=31.00kN，M=1866.000 kN.m，MZ=0 kN.m）的受力情况[1]，塔机基础按非工作状态计算：Fk=619.00kN，Fh=31.00kN，Mk=1866.00+31.0×1.25=1904.75kN.m

（2）桩顶以下岩土力学资料[2][3]见表1。

表1 桩顶以下岩土分析

（3）基础设计主要参数

基础桩采用1根Φ1500人工挖孔桩，桩顶标高为自然地貌标高+3.4m，桩端不设扩大头，桩端入中风化泥岩1.5m；桩混凝土等级C25，fC=11.90N/mm2,EC=2.80×104N/mm2[4]；ft=1.27N/mm2，桩长25.6m；钢筋HRB335,fy=300.00N/mm2, Es=2.00×105N/mm2[4]。

承台尺寸长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1.4m；桩中心与承台中心重合,承台面标高为自然地貌标高+3.4m；承台混凝土等级C35[5],ft=1.57N/mm2,fC=16.70N/mm2,γ混凝土=25kN/m3[4]。

Gk=a×b×h×γ混凝土×1.2=4.50×4.50×1.4×25× 1.2=850.50kN[4]。

图2 塔吊基础平面图

图3 塔吊基础剖面图

2.2 桩顶作用效应计算[2]见表2

表2 桩顶作用效应计算

2.3 桩基竖向承载力验算[2]见表3

表3 桩基竖向承载力验算

2.4 桩基水平承载力验算见表4

表4 桩基水平承载力验算

2.5 抗拔桩基承载力验算见表5

表5 抗拔桩基承载力验算

2.6 抗倾覆验算[3]

bi=1.5/2=0.75m

倾覆力矩M倾=M＋Fh×h=1866.00+31.00×3.4

=1971.4kN·m

抗倾覆力矩M抗=（Fk＋Gk/1.2）×bi＋(Tuk/2+Gp)×bi= (619.00+850.50)×0.75+(6300.10/2+1915.4)×0.75=4901.21kN·m M抗/M倾=4901.21/1971.4=2.486

抗倾覆验算2.056＞1.6[3],满足要求。

2.7 桩身承载力验算[2]见表6

2.8 承台受冲切、受剪切承载力验算[2][7]见表7

2.9 承台配筋

图4 倾覆点示意图

表6 桩身承载力验算

图5 桩大样图

图6 塔基大样图

表7 承台受冲切、受剪切承载力验算

孔桩上部为塔吊租赁方提供的塔基独立承台基础，其断面尺寸、混凝土强度等级以及钢筋均按其图纸要求施工。

2.10 注意事项

桩身纵筋锚入承台40d，桩身顶端伸入承台内100mm。人工挖孔桩验收合格后，浇筑C25混凝土至塔基承台的底面高200mm，待混凝土硬化后剔除100mm浮浆。

责任编辑：李红

3 施工注意事项

(1)在塔基孔桩开挖时，先将轴线桩位校正到位，然后挖孔，将土石方弃于场地2m以外，连续作业，直到达到要求深度为止。

(2)在挖孔桩及承台混凝土施工时，必须将地埋螺栓校正并固定到位，派专人守护，严格按混凝土配合比下料，切实保证混凝土质量，并在浇筑时应随机取样，28天后进行试压[8]。

(3)做好塔吊的防雷避雷装置，其四周设排水沟等，保证塔基部位不积水。

5 安全施工措施

（1）所有入场人员经三级安全教育培训，合格后方可上岗，特殊工种人员必执证上岗。

（2）从事挖孔桩作业人员以健壮男性为宜，并经体检合格，方可进行挖孔桩的施工。

（3）每天施工完毕后，在塔基孔桩上口必须盖上安全盖板，以防工具和物品掉入孔井内。

（4）操作人员必须戴安全帽，穿绝缘胶鞋，钻孔机械运转时操作人员不得离开岗位。

（5）所有孔桩操作人员，不得酒后操作，上班严禁嬉笑打闹。

（6）施工机械所有电线电路必须由专人维护电工执证上岗，上班前做例行检查，下班后将机械动力电路关闭电源。

[1]GB5/44-2006塔式起重机安全规程[S]

[2]JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S]

[3]吴瑞卿.建筑施工安全专项方案编制新技术与实例[M].北京：中国建筑业出版社，2009

[4]GB50010-2002混凝土结构设计规范[S]

[5]JGJ33-2001建筑机械使用安全技术规程[S]

[6]GB50007-2002建筑地基基础设计设计规范[S]

[7]DBJ15-31-2003.建筑地基基础设计规范[S]

[8]GB50204-2002.混凝土结构工程施工质量验收规范[S]

Design and Construction of the Pile of Tower Crane in RecentHigh back filled Area

该文介绍了新近高回填区塔吊亮杆桩基础的设计与施工。塔吊桩基础设计主要从岩土分析、桩的竖向、水平承载力、桩身承载力、承台受冲切、受剪切承载力、抗拔桩基承载力和抗倾覆等方面进行验算，并对此提供了相应的计算简图、计算过程及计算结果。施工方面着重强调施工注意事项和安全措施。

新近高回填区；塔吊；亮杆桩基础设计

The authors in this thesis introduce the design and construction of the pile of tower crane in recenthigh backfill areas.The design of tower crane footing is checked mainly through geotechnical analysis,vertical direction of piles,horizontal bearing capacity,pile bearing capacity,pile cap punching shear,bearing capacity of shearenduranceand up liftpile foundation,anti-overturning and otheraspects.Theauthorsalso provide corresponding calculation chart,calculation processand results.Construction notesand securitymeasuresarespecially stressed in construction.

recenthigh backfillarea;tower crane;design of pile footing

TU733

A

1671-9107（2012）06-0034-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.06.034

2012-03-23

牛光蓉（1968-）,女，四川射洪人，大专，高级工程师，项目总工程师，长期从事房屋建筑施工技术和工程质量监督工作。