CN201411707Y

CN201411707Y - 塔吊基础

Info

Publication number: CN201411707Y
Application number: CN2009203036616U
Authority: CN
Inventors: 曾继荣
Original assignee: MCC Shijiu Construction Co Ltd
Current assignee: China 19th Metallurgical Corp
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2019-05-26

Abstract

本实用新型公开了一种造价更低但仍然满足安全要求和承载力要求的塔吊基础，该塔吊基础包括塔吊承台，所述塔吊承台水平设置在基坑的侧壁上，所述塔吊承台下设置有混凝土垫层，侧壁的其余部分均设置有混凝土面层。本实用新型投资少，一般约需3.8万元，施工进度约十天，施工周期短，建造成本低，施工安全，同传统的施工方法相比更高效、更节约。

Description

塔吊基础

技术领域

本实用新型涉及一种建筑用塔吊基础。

背景技术

目前，塔吊为民用建筑领域常用的垂直运输工具，是高层建筑施工的必备工具。具有上回转、自升、附墙、提升高、应用广泛的特点。塔吊基础的设置既简单又复杂，需熟悉施工现场的平面布置要求、场地的地质构造和设备的基本参数。传统塔吊基础通常采用的是灌注桩承台式钢筋混凝土基础，其一般包括由四根灌注桩支承的塔吊承台，塔吊承台由钢筋混凝土做成，浇筑混凝土时预埋塔吊安装螺栓，灌注桩的埋深可根据施工场地的地质情况确定，桩的直径通常为800-1000mm，桩的中心距与塔身尺寸相对应。该种塔吊基础的特点是施工技术成熟，塔基安全、稳定，而缺点是工程造价高，需要投入资金约17万元，同时需投入安全资金约3万元，施工工期长，工期约需30天，同时，对灌注桩的施工要求高，施工安全隐患大。

实用新型内容

为了克服现有塔吊基础造价高的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种造价更低但仍然满足安全要求和承载力要求的塔吊基础。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：塔吊基础，包括塔吊承台，所述塔吊承台水平设置在基坑的侧壁上，所述塔吊承台下设置有混凝土垫层，侧壁的其余部分均设置有混凝土面层。

本实用新型的有益效果是：投资少，一般约需3.8万元，施工进度约十天，施工周期短，建造成本低，施工安全，同传统的施工方法相比更高效、更节约。

附图说明

图1是现有塔吊基础的示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的C-C截面图。

图4是图1的D-D截面图。

图5是本实用新型的主视图。

图6是本实用新型的计算简图。

图中标记为，1-塔吊承台，2-灌注桩，3-自然地坪，4-基坑，5-混凝土垫层，6-基坑底面，7-预埋钢筋，8-锚杆，9-细石混凝土面层，10-上翻面层，11-土体，12-平台，13-泄水孔，Φ-锚杆的入射角。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图5所示，本实用新型的塔吊基础包括塔吊承台1，所述塔吊承台1水平设置在基坑4的侧壁上，所述塔吊承台1下设置有混凝土垫层5，侧壁的其余部分均设置有混凝土面层。

为加强混凝土垫层5与塔吊承台1的连接，提高安全系数和承载力，所述混凝土垫层5通过预埋钢筋7与塔吊承台1连接。

为降低塔基主动压力对土体11造成的破坏，确保土钉墙内部整体稳定性，采取土钉加固原位的土体11，避免可能出现的土体滑动面，所述混凝土面层通过多根锚杆8与侧壁的土体11锚接。

为减轻土体的自重，即减少土体荷载，避免形成土体滑动面，确保施工场地道路的畅通，所述塔吊承台1上方部分侧壁的坡度为1∶0.2，为减少对原位土体的破坏，提高土体的抗滑能力，增加塔基的被动土压力，抵消塔机使用时产生的弯矩力，提高塔基的安全性，所述塔吊承台1下方部分侧壁的坡度为1∶0.1。

依据施工经验，当采用压力注浆泵为土钉墙的锚杆灌浆时，锚杆的入射角＜10°或＞15°时，容易造成浆料倒灌或工程量增加，浪费施工材料，因此，所述锚杆8的入射角Φ即锚杆8与水平面的夹角选择为10°～15°。当上层土体软弱时，可采用较大的入射角，使土钉插入强度较高的下层土中，遇到局部有障碍时，可调节锚杆8入射方向和角度。

为将地表径流、地表水收集后，有序的排放，减少水的渗透，避免土体形成滑动面的可能，即减少土体坍塌的可能性，固化土体11表面，防止雨水的冲刷和环境的侵蚀，增强土体11的稳定性，所述混凝土面层由位于水平面的上翻面层10和位于斜面的细石混凝土面层9组成。

一般地，地表水由基坑底面6排出，为改善排水，所述混凝土面层上设置有泄水孔13，土体内的地下水可由泄水孔13排至基坑底面6。

实施例：

下面详细叙述应用本实用新型拟用于某QTZ50型塔吊基础时的主要计算过程和施工过程。

计算过程，参见图6。

如图6所示，塔吊承台1座落在自然地坪3以下2.8m处，混凝土垫层5位于中密卵石层，地耐力为280kN/m³。为保证塔吊基础的整体稳定、安全，塔吊承台1和混凝土垫层5之间采用三排直径12mm的螺纹钢筋锚固，间距0.5m。开挖基坑时土钉加固。

I、塔机抗倾覆验算

(一)地质基本计算参数

1、地质勘探数据如下表1：

表1

表1中各参数含义及单位：h为土层厚度(m)，γ为土重度(kN/m³)，C为内聚力(kpa)，

为内摩擦角(℃)。

2、基坑挖土深度-10.00m。

3、地面超载：0。

(二)设计系数

1、塔吊承台1采用C35钢筋混凝土，与C15的混凝土垫层5有效连接成整体起共同作用。

2、QTZ50型塔吊的最大弯矩为：M＝490kN·m。

3、土重度γ＝22kN/m³，内聚力C＝0，内摩擦角

＝40°(中密卵石)。

(三)塔机抗倾覆验算

如图6所示，各计算分别选择A、B两点，由于在土压力作用下塔吊承台1边缘A点及混凝土垫层5边缘B点两点为最易破坏点，对这两点进行计算，如这两点都满足要求，则其余点都安全。

(1)、塔机的基本数据：

G₁＝320(kN)，G₁为塔机自身重量；

G₂＝1.5×6×6×25＝1350(kN)，G₂为塔吊承台1重量；

G₃＝2.7×6×6×22＝2138.4(kN)，G₃为混凝土垫层5重量；

M＝490kN·m，塔机工作时承受的最大弯矩。

(2)、A点抗倾覆验算

M₁＝(G₁+G₂)×L＝(320+1350)×3＝5010(kN·m)，M₁为A点所承受的弯矩，L为作用半径。

计算E_a，E_p：

Ea为主动土压力。

Ep为被动土压力。

计算p_a，p_p：

p_a＝E_a·b＝44.23×6＝265.38(kN)，

p_p＝E_p·b＝113.82×6＝682.92(kN)，

其中b为作用宽度。

计算M_a，M_p：

M_a＝p_a·1/3h_a＝265.38×1/3×4.3＝380.38(kN·m)，

M_p＝p_p·1/3h_p＝682.92×1/3×1.5＝341.46(kN·m)，

抗倾覆安全系数：K＝M₁/(M+M_p)＝5010/(490+341.46)＝6.03＞2.5。

由此可见，塔吊承台1满足安全要求。在计算该抗倾覆验算时，未考虑被动土压力的作用力，如果考虑以上作用力的影响，则塔吊基础更加安全。

(3)、B点抗倾覆验算

M₂＝(G₁+G₂+G₃)×L＝(320+2138.4+1350)×3＝11425.2(kN·m)，M₂为B点所承受的弯矩，L为作用半径。

计算E_a，E_p：

计算p_a，p_p：

p_a＝E_a·b＝117.2×6＝703.2(kN)，

p_p＝E_p·b＝892.37×6＝5354.22(kN)，

其中b为作用宽度。

计算M_a，M_p：

M_a＝p_a·1/3h_a＝703.2×1/3×7＝1640.8(kN·m)，

M_p＝p_p·1/3h_p＝5354.22×1/3×4.2＝7495.91(kN·m)，

抗倾覆安全系数：

K＝M₂/(M+M_p)＝11425.2、(490+1640.8)＝5.36＞2.5。

由此可见，塔吊承台1满足安全要求。在计算该抗倾覆验算时，未考虑被动土压力的作用力。如果考虑以上的影响，则塔基基础更加安全。

II、塔机地基承载力计算：

基础底面的压力应符合下式要求：P≤fa，P为基础底面平均压力值，fa为地基承载力特征值。

P＝(G₁+G₂+G₃)/A＝(320+2138.4+1350)/36＝105.79(kPa)，

其中，A为受力面积。

据地勘报告，持力层承载力特征值Fa为：松散卵石1793.8kPa，密实卵石4015.9kPa，所以P≤Fa，满足基底压力要求。

III、塔吊承台的边坡稳定性验算：

根据塔吊承台的实际情况，运用PKPM专业软件验算，土体11的边坡稳定能得到保证。

(一)基本计算参数

1、地质勘探数据如下表2：

表2

表2中各参数含义及单位：h为土层厚度(m)，γ为土重度(kN/m³)，C为内聚力(kPa)，

为内摩擦角(°)，极限摩阻(kPa)，极限摩阻是指土体与锚固体之间的极限摩擦阻力值，通常采用现场试验确定，若没有试验资料，可采用专业工具书的标准数值。

基坑外侧水标高-4.00m，基坑内侧水标高-4.00m。

2、基本计算参数：

地面标高0.00m，基坑坑底标高-2.97m。

3、地面超载：0

4、载荷布置见表3

表3

序号	布置方式	作用区域	标高	荷载值	距基坑边线	作用宽度
序号	布置方式	作用区域	标高	荷载值	距基坑边线	作用宽度	1	局部荷载	基坑外侧	0.00m	132.00kPa	1.62m	6.00m

5、土钉墙布置数据见表4：

放坡级数为1级坡。

表4

序号	坡高	坡宽	坡角°	平台宽
序号	坡高	坡宽	坡角°	平台宽	1	2.97m	0.30m	84.23	0.00m

土钉数据见表5：

表5

层号	孔径(mm)	长度(m)	入射角(°)	竖向间距(m)	水平间距(m)
层号	孔径(mm)	长度(m)	入射角(°)	竖向间距(m)	水平间距(m)	1	120.00	2.50	12.00	0.50	1.00
2	120.00	2.00	12.00	1.00	1.00	1	120.00	2.50	12.00	0.50	1.00
2	120.00	2.00	12.00	1.00	1.00	3	120.00	1.50	12.00	1.00	1.00

(二)土钉(含锚杆)抗拉承载力验算见表6：

表6

层号	有效长度(m)	抗拉承载力(kN)	受拉荷载标准值(kN)	初算长度(m)	安全系数
层号	有效长度(m)	抗拉承载力(kN)	受拉荷载标准值(kN)	初算长度(m)	安全系数	1	1.56	101.65	17.06	1.27	4.77
2	1.44	93.91	20.94	0.96	3.59	1	1.56	101.65	17.06	1.27	4.77
2	1.44	93.91	20.94	0.96	3.59	3	1.32	105.33	19.98	0.49	4.22

安全系数均≥1.0，满足要求。

根据每根土钉受拉荷载标准值，按2级钢筋设计强度(fy＝300MPa)计算土钉钢筋的直径。

第1层土钉的直径至少应取10mm。

第2层土钉的直径至少应取11mm。

第3层土钉的直径至少应取11mm。

局部稳定计算结果如下：

土钉的抗拉承载力为300.89kN；

土钉的受拉荷载标准值为57.98kN；

土钉的安全系数为K＝300.89/(1.25×1.00×57.98)＝4.15≥1.0，满足要求。

(三)、土钉墙整体稳定性的计算见表7

表7

计算步数	安全系数	滑裂角(°)	圆心X(m)	圆心Y(m)	半径R(m)
计算步数	安全系数	滑裂角(°)	圆心X(m)	圆心Y(m)	半径R(m)	第1步	0.12	62.12	2.75	0.00	3.08
第2步	1.48	62.12	0.37	0.00	2.36	第1步	0.12	62.12	2.75	0.00	3.08
第2步	1.48	62.12	0.37	0.00	2.36	第3步	1.31	64.62	0.97	0.30	3.75
第4步	1.34	64.62	0.98	0.30	3.91	第3步	1.31	64.62	0.97	0.30	3.75

第1步开挖内部整体稳定性安全系数＝0.12＜1.30，不满足要求。[标高-0.80m未加土钉]

第2步开挖内部整体稳定性安全系数＝1.48＞1.30，满足要求。[标高-1.80m]

第3步开挖内部整体稳定性安全系数＝1.31＞1.30，满足要求。[标高-2.80m]

第4步开挖内部整体稳定性安全系数＝1.34＞1.30，满足要求。[标高-2.97m]

施工过程：

土方开挖→土方验槽→浇灌混凝土垫层的混凝土→预埋钢筋→支模板→绑扎塔吊承台钢筋→预埋塔吊安装螺栓→浇灌塔吊承台的混凝土→随土方施工进度完成土体支护施工。

Claims

1.塔吊基础，包括塔吊承台(1)，其特征是：所述塔吊承台(1)水平设置在基坑(4)的侧壁上，所述塔吊承台(1)下设置有混凝土垫层(5)，侧壁的其余部分均设置有混凝土面层。

2.如权利要求1所述的塔吊基础，其特征是：所述混凝土垫层(5)通过预埋钢筋(7)与塔吊承台(1)连接。

3.如权利要求1或2所述的塔吊基础，其特征是：所述混凝土面层通过多根锚杆(8)与侧壁的土体(11)锚接。

4.如权利要求3所述的塔吊基础，其特征是：所述塔吊承台(1)上方部分侧壁的坡度为1∶0.2，所述塔吊承台(1)下方部分侧壁的坡度为1∶0.1。

5.如权利要求4所述的塔吊基础，其特征是：所述锚杆(8)的入射角(Φ)为10°～15°。

6.如权利要求1或2所述的塔吊基础，其特征是：所述混凝土面层由位于水平面的上翻面层(10)和位于斜面的细石混凝土面层(9)组成。

7.如权利要求1或2所述的塔吊基础，其特征是：所述混凝土面层上设置有泄水孔(13)。