永川塔基专项方案.doc

永川区供电局生产调度综合楼塔机基础专项方案QTZ5610自升式塔式起重机编制单位:重庆市送变电工程公司审核:编制:编制日期:2013.4.9.工程概况:本工程为永川供电局生产调度综合楼工程。框架剪力墙结构，建筑面积约25000，地下一层车库，地上16层，总高度76.3m。编制依据：1.北京中地大工程勘察设计研究院有限责任公司提供的永川供电局生产调度综合楼岩土工程勘察报告2.建筑桩基础技术规范(JGJ94-2008)混凝土泵送施工技术规程(JGJ/T10-2011)现行国家施工验收规范,施工操作规程，质量评定标准编制。3. 本公司一体化管理手册。工程地点：重庆市永川区玉清变电站。参建单位：建设单位：重庆惠通建设发展有限公司设计单位： 中冶赛迪工程技术股份有限公司监理单位：成都瑞特建设项目管理有限公司施工单位：重庆市送变电工程有限公司劳务单位：飓风劳务公司1.塔基基础：地基基础的位置选择，应充分考虑立塔、拆塔的方便和附着加固的要求。塔式起重机的地基基础是保证塔机安全使用的必要条件，要求该基础依据不同地质情况严格按照规定进行制作。除在坚硬岩石地基上可采用锚装基础(分块基础)，一般情况下采用整体钢筋混凝土基础。按图2、图3进行制作，对基础的基本要求如下：1) 基础的土质应坚固牢实，要求承载能力大于20吨平方米。2) 混凝土基础的深度应大于1400毫米，总混凝土方量约为24.7立方米，基础重量约为59.3吨。3) 混凝土基础的强度等级不低于C30。2.接地装置：塔机避雷针的接地和保护接地要求必须按图1规定制作。此接地材料、安装和维护等均由用户自备。接地装置还应符合下列要求：1) 置于地基锚固联接的基础节决不可作接地避雷器用。2) 接地避雷器的电阻不得超过4欧姆。3) 即使可以用其它安全保护装置，如高敏感的差动继电器(自动断路器)也必须安装这种“接地保护装置”。4) 接地装置应由专门人员安装，因为接地电阻率视时间和当地条件不同而有很大变化，而且测定电阻要高效精密的仪器。定期检查接地线及电阻。3. 工程特点：本工程占地较大，因工程工期紧、结构造型较复杂（楼板），根据现场场地情况，安装一台塔机对现场材料进行吊装。 4.塔机运行措施：该工程因地下车库长121m，工程需要安装80m臂长的塔机，（车库北侧两角约6m不能吊装），安装一台（QTZ5610型）塔机做垂直运输所有施工用材料，满足主楼的垂直运输需要。1）.塔机配置一名操作工和一名指挥工，定人定机并持证上岗。熟练的操作与适当的操作时间可以避免操作失误。利用建筑高度和塔机标准节多少控制其塔身高度。2).专职指挥工持证上岗、佩戴袖章、标志醒目，使用频道的对讲机信号明确， 指挥无误。5、塔吊基础设计计算书：外部附着自升式塔机所考虑的荷载是最大架设自由高度下的垂直压力、水平力、倾覆力矩及扭矩，并考虑塔机架设最大高度时的垂直压力。塔机最大架设计自由高度下的这些荷载数据从厂家提供的技术说明书上得到，一般有工作状态与非工作状态情况下的最大倾覆力、水平力、垂直压力以及工作状态下产生的扭矩。本工程塔吊基础的设计依据为：建筑桩基础技术规范JGJ94-94和混凝土结构设计规范GB50010-2002。塔吊基础采用旋挖成孔灌注桩群桩基础。1、主要技术参数P1=500KN：塔吊自由高度下的垂直力P2=37.5KN：塔吊最大架设高度下的水平力MQ=650KN.m：塔吊最大架设高度下的倾覆力矩MN=220KN.m：塔吊最大架设高度下的扭矩2、桩基础设计的主要参数桩径=1800mm、桩长=10000mm、桩的嵌岩深度=8000mm承台几何尺寸4200mm4200mm1400mm混凝土强度设计值C35塔基底岩石单轴天然抗压强度标准值7.5Mpa3、桩的设计桩的设计直径为1800的旋挖孔桩。钢筋笼主筋为2716，箍筋制作为10200螺旋筋、加密区10100，钢筋保护层厚度为50mm，见平面图4。4、承台设计承台设计尺寸为4200mm4200mm1400mm，其钢筋设置为双层双向,三级钢20250钢筋保护层厚度为100。见平面图3。5、塔机钻孔灌注桩群桩基础计算与验算桩基底竖向承载力设计值按规范要求，桩基础需计算单桩在偏心荷载作用下，其最大轴力。5.1 塔机桩基的最大轴压力和上拔力1.2G1=1.23.63.61.024= 373.248KN1.2G2=1.23.140.321224=97.67KNP=1.4P1=1.4500=700KN M=（MQ）1.4=（650）1.4=910KN.mS=2.40.707=1.7m（S：1/2倍的桩对角线中心距）单桩最大轴压力Nmax：Nmax=（P+G）/4 + M/2S=700/4 + 373.248/4 + 97.67 + 910/（21.7）=633.63kN单桩最大上拔力N拔：N拔=（P+G）/4 - M/2S=700/4 + 373.248/4 + 97.67 - 910/（21.7）=98.33 Kn5.2 塔机桩基的竖向承载力与抗拔力验算（1）嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值：Quk =Qrk+Qpk=s rc hr+p rc Ap式中：桩身周长=3.14600=1884mm;嵌岩段侧阻力和端阻力修正系数，s =0.070、p =0.300rc岩石饱和单轴抗压强度标准值，查重庆南江地质工程勘察院提供的汇美大厦工程岩土工程勘察报告表4可知，rc=9.42Mpa； hr桩身嵌岩深度，hr=1.2m；Ap桩端面积，Ap =3.14D2/4=0.2826mm2；则：Qrk=s rc hr =18840.0709.421.2=1490.77KNQpk=p rc Ap =0.3009.420.2826106=798.63 KN所以：Quk= Qrk+Qpk=1490.77+798.63=2289.4KN（2）桩基底竖向承载力设计值：R=Qsk/Vs+Qpk/Vp式中：Qsk 、Qpk分别为单桩总极限侧阻力和总极限端阻力标准值；Vs 、Vp分别为桩侧阻力分项系数、桩端阻抗力分项系数，查桩基础技术规范JGJ9494，Vs =Vp=1.65则： R=Qsk/Vs+Qpk/Vp=2289.4/1.65=1387.5KN(3) 桩底竖向力设计值N：N=P1max1.4+（G承台+G桩身）1.2=5001.4/4+（3.63.61.024/4+3.140.30.31224）1.2=272.38KN（4）桩基承载力验算V0NR，即桩基满足承载力要求，V0N=1.0272.38=272.38KN，R=1387.5KN所以V0NR，桩基满足承载力要求。5.3 塔机群桩基础的桩身承载力（1）塔机桩基承台及群桩抗扭验算：反力法：H=1/2kBc hc=0.53.61.0=1.8承台土抗力形成的抵抗力矩MT台=1/3HBc=1/31.83.6=2.16群桩在塔机扭矩作用下，表现为桩顶的水平荷载，如上图所示。F=MT/4S= MT=MT-MT台=（2）塔机桩身最大内力计算：塔机群桩基础的单桩，当水平力和受扭水平力方向相同时叠加，桩此时的水平力最大。H顶=1.4（P/4+F）=由线弹性地基反力法“m”法，得出桩身最大弯矩Mmax= H顶/ Vm（3）塔机桩身配筋率计算当满足o NmaxfcA及当桩顶最大水平力H顶符合下列条件时，桩身可按构造配筋。o H顶ahd2(1+0.5NG/rmtA)c混凝土轴心抗压强度设计值，桩采用C25混凝土，其c=11.9N/，应按桩基施工工艺系数考虑折减系数，由于该桩采用干作业非挤土灌注桩，因此取折减系数c=0.9，即c=c11.9=10.71N/mm2；A=桩身截面面积，A=3.14D2/4=3.146002/4=0.2826106 mm2因为V0N=1.0268.30=268.31KNcA=10.710.2826106=3.03103KN所以V0NcA即第一个条件满足。V0H1ahd2(1+0.5NG/rmtA)式中：H1桩顶水平力设计值：H1=1.2P2max=1.237.5=45KN；ah综合系数，查规范JGJ9494表4.1.1得知ah=55KN；d桩身设计直径，d=1600mm；NG桩顶轴向力设计值：NG =268.31KNt混凝土轴向力设计值：t =1.27N/ mm2Vm混凝土截面面积模量塑性系数，Vm=2（圆截面）A=桩身截面面积，A=0.2826106 mm2因为V0H1=1.045=45KNahd2(1+0.5NG/rmtA)=237.6KN所以V0H1=45KNahd2(1+0.5NG/rmtA)=237.6KN，因此第二个条件也满足。故可按照构造要求进行桩身配筋，取配筋率为0.2%（As=565.2mm2）。选用As=（4）塔机单桩在最大水平力作用下的抗剪强度验算Zp=（1.131.04）fto H顶=（5）塔机桩身开裂强度验算：1）桩身换算截面受拉边缘的截面模量W0的计算W0=3.14d/32d2+2(ac-1) gd02式中：d桩径，d=0.6m；d0为扣除保护层的桩径，d0=600-352=530mm；aE钢筋弹性模量与混凝土的弹性模量的比值：aE=Es/Ec=2.0105/2.8104=7.143；g桩身的配筋率，暂定g =0.2%所以W0桩身换算截面受拉边缘的截面模量，圆形截面为W0=3.14d/32d2+2(ac-1) gd02=3.140.6/320.62+2（7.143-1）0.0020.532=0.022m3(2)、桩的水平变异系数a的计算a=式中：m桩侧土水平抗力系数的比例系数，查JGJ9494表5.4.5得知m=30MN/m4；b0桩身计算宽度（m）， b0=0.6+1=1.6mEI桩身抗弯钢度EI=0.85 EcI0=0.852.81070.526=1.25106KNm2Ec混凝土的弹性模量，Ec=2.8104N/mm2；I0桩身换算截面惯性矩，I0=W0d/2=0.5851.8/2=0.526m4得：a= =0.57（1/m）（3）、桩身最大弯矩计算C1=aM0/H0的计算式中：a桩的水平变异系数a，a=0.57（1/m）M0桩顶所受的最大弯矩，M0=781+37.51.8=848.5KNmH0桩顶所受的水平力，H0=37.5KN；得：C1=aM0/H0=0.57848.5/37.5=12.897ah的计算式中：h桩的入土深度，h=9.50ma桩的水平变异系数a，a=0.57（1/m）得：ah=0.579.50=5.4154.0，取ah=4.0.查表得CH=1.0186。桩身最大弯矩M max的计算M max=M0CH=848.51.0186=864.28 KNm桩身临界开裂强度计算：M/W0nN/AnVmt式中n桩顶竖向影响系数，n=0.5；An桩身换算截面积；An =3.14d2/41+(ae-1)pg=3.141.82/41+(7.134-1)0.002=2.575m2得：M/W0nN/AnVmt=864.28/0.585-0.5（400+500）/2.575=1.30 Vmt=1.272=2.54N/ mm2满足要求。1、 桩身受弯剪扭承载力复核桩身截面抗扭塑性抵抗矩：Wt=d3/16=3.141.83/16=1.14基础所受扭矩：Mkmax=1.644tm=1.644107Nm0.175ftWt=0.1751.271.14109=2.53108Nm因：Mkmax0.175ftWt所以：可忽略扭矩的影响，按构造配筋。Nmax=（P+G）+M/2S=175+470.91+910/21.7=913.56KNQUK=1914.9/1.65=1160.55KN5.2 桩基承载力验算r0NR，r0=1，即：1986.52KN1160.55KN，桩基承载力不满足要求。6、桩身及承台配筋设计计算同时满足以下两式的条件其桩身及承台的配筋可按构造要求配筋1）、Y0NfcAY0：桩基重要性系数，按二级桩取1，N：桩顶轴向力设计值N=P11.4+G承台1.2Fc：混凝土轴心抗压强度设计值A：桩身截面积1）、fcA=11.91033.140.72=18309.34KN即：11986.52KN18309.34KN2）、Y0H1Y0H1=11.437.5=52.5KN=521.421+（0.51986.52）/（21.11033.140.72）（1.51.42+0.51.4）1/5=101.921.291.56=205.1KN所以：Y0H1=11.437.5=52.5KN=205.1KN桩身可按构造配筋。配筋率0.2%.H1：桩顶水平力设计值h：综合系数查JGJ94-94表4.1.1，取52ft：混凝土轴心抗拉强度设计值NG：桩顶轴向力设计值Ym：桩身截面模量塑性系数，园或矩形分别取定，这里取27、身临界开裂强度计算1）、桩身换算截面受拉边缘的截面模量W0的计算=3.141.42/321.42+2（8.25-1）0.0021.22=0.192=0.38KN.m3d：桩径E：钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比=2.1105/2.80104=7.5Ec:C25混凝土弹性模量2.80104Es：Q235钢弹性模量2.1105g：桩身配筋率0.2%8.水平变异系数的计算=60.9（1.51.4+0.5）/128.521/5=0.7L/mm：桩侧土水平抗力系数的比例系数取6b0：桩身计算宽度，圆形桩直径1m时b0=0.9（1.5d+0.5）EI：桩身抗裂刚度EI=0.85E