塔吊施工方案.doc

一、工程概况本工程为萧山区北干街道畈里张社区城乡一体化安置小区工程，位于杭州市萧山区山阴路北侧及时代超市西侧区块，由地下室、1#楼、2#楼组成，地下为二层，地上各二十九层。本工程建筑面积42408.13平米，其中地下室13261.92平米，1#楼地上16733.58平米，2#楼12412.81平米。结构为框架结构，建筑高度为98.6米。工程为类高层商住楼，合同工期为970天。二、编制依据1. 本方案主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制；:塔式起重机设计规范（GB/T13752-1992），地基基础设计规范（GB50007-2002）建筑结构荷载规范（GB50009-2006）建筑安全检查标准（JGJ59-99）2. 萧山区北干街道畈里张社区安置工程勘察报告（浙江恒辉勘测设计有限公司）；3.ZJ5710塔式起重机使用说明书浙江省建设机械有限公司4.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）5.钢结构设计规范（GB50017-2003）6.建筑桩基技术规范（JGJ94-94）7.混凝土结构施工质量验收规范（GB50204-2002）8.钢结构施工质量验收规范（GB50205-2001）三.塔吊的选型及布置本工程为建筑连体工程，地下室面积较大，工期紧，场地较小，计划在1#2#楼分别设置二台塔吊，型号均为（ZJ5710）最大起吊半径为57米；塔吊安装高度103m，拟每栋高层布置一台塔吊，以保证其垂直运输的需要。分别编号1#-2#塔吊，设计塔吊基础为桩基础钢筋混凝土承台，承台设置在地下室内底板底，并采用钢格构柱将塔吊基础升至自然地坪（具体位置见塔吊平面布置）。四塔吊基础设计及验算 根据平面图布置位于1#-2#楼地下室基坑内塔吊基础埋深较深，在塔吊基础施工前地下室围护降水工作不能完全到位，塔吊基础施工困难，故设计采用钢格构柱将塔吊基础升至自然地坪。塔吊基础采用4根直径800钻孔灌注桩，中心间距1600成方形布置，4根钢格构柱分别与灌注桩钢筋笼焊接，格构柱锚入桩内2000mm，有效桩长按37米计算。根据地质报告知1#-2#基础位置大致分别在 Z5及Z12断面附近，可知该土层参数具体见下表(详见附图)：层号岩土名称桩在此土层平均厚度（m）桩周土摩擦力特征值qsa（kpa）桩端土承载力特征值qpk（kpa）抗拔承载力系数1#塔吊（Z12）2#塔吊（Z5）-1杂填土1.502.3-1粉质粘土1.800.3100.75-2夹粘质粉土5.905.080.75-3砂质粘土2.302.2120.70-4砂质粉块粉砂7.407.0180.65淤泥质粘土11.3013.090.80-1粉质粘土910.1100.80-2夹粉砂2.52.8200.70粉质粘土3.602.316 0.80-1圆砾2.402.7651800 0.55 1. 1#塔吊单桩竖向承载力特征值（1）单桩承载力特征值计算：本塔机基础位置相应于地质勘察报告5-5剖面中的Z12，基础顶面标高为-10.200m，桩顶相对标高为：-11.300m（绝对标高为-4.700下同），设计桩长37m（800），则桩底标高为：-41.700m，进入-1持力层2.37m。单桩承载力特征值为：Ra=qpaApUpqsiali =0.8(0.8127.41811.39910+2.520+3.616+2.465)+0.80.81800/4=1503905=2407KNQk=410KN 满足要求。 (2)单桩抗拔承载力特征值：R拔=0.8(0.8120.77.4180.6511.390.89100.8+2.5200.7+3.6160.8+2.4650.55)=1039KN2. 2#塔吊单桩竖向承载力特征值（1）单桩承载力特征值计算：本塔机基础位置相应于地质勘察报告5-5剖面中的Z5，基础顶面标高为-10.200m，桩顶相对标高为：-11.300m（绝对标高为-4.700下同），设计桩长37m（800），则桩底标高为：-41.700m，进入-1持力层2.67m。单桩承载力特征值为：Ra=qpaApUpqsiali =0.8(6.11813910.110+2.820+2.316+2.765)+0.80.81800/4=1498905=2403KN (2)单桩抗拔承载力特征值：R拔=0.8(6.1180.651390.810.1100.8+2.8200.7+2.3160.8+2.7650.55) =1033KN3. 单桩承载力验算：桩基受力验算公式如下：（1）桩基中受轴向力最大边桩 （2）桩基中受轴向力最小边桩 （3）桩基中受轴心竖向力作用下应满足下式 桩基在偏心竖向力作用下还应满足下式 式中：N上部塔身传下的荷载（KN） G承台及承台以上覆土重 n桩数 Mx、My作用于承台底面通过桩群形心的X、Y轴的弯矩设计值（N.m） Xi、Yi第i根桩距重心轴X、Y的距离（m） Xmax、Ymax最外缘桩对重心轴X、Y的距离（m） Xi2、Yi2承台下总桩数对X、Y轴距离平方代数和（m2） Ra单桩承载力特征值（KN）根据厂家提供的塔吊说明书，塔吊对基础作用的荷载参数如下表：塔机型号混凝土基础承受的荷载Fh (KN)M1 (KNM)M2(KNM)N（KN）ZJ5710工作状态311039875509非工作状态7116680449 M1NFhHM2根据塔吊使用说明书：塔机升到103米高度时，需再增加21个标准节，工作状况时基础上平面以上的垂直荷载为N=729KN。塔吊在工作状态最大的倾覆力矩是Mx=1039KN.m，My=875KN，塔吊最大起重荷载考虑60KN，钢平台自重考虑100KN , 承台自重考虑750KN1)、塔吊工作状态时a) 平行两边桩作用：单桩最大轴向力 满足要求满足要求！b) 对角线上作用：满足要求！2)、塔吊在非工作状态时a) 平行两边桩作用：满足要求！b) 对角线上作用：满足要求满足要求！从以上计算可知,桩的承载力和抗拔力均满足要求.4. 整体稳定性验算： 根据塔吊使用说明书，该塔机在非工作工况且安装高度为最大自由高度（40.5m）时对倾覆最为不利，荷载参数为： .倾覆力矩Mr=1668KN.m .竖向荷载Fv=(449+551.2025)=1199KN .水平荷载Fh=71KN .桩的抗拔力：抗倾覆力矩为：a):Mn=11990.8+10331.602=4265KN.M1668+711.20=1753KN.M （平行边桩作用） b):Mn=11991.131+10332.262=3693KN.M1753KN.M (对角线上作用） 抗倾覆满足要求。5. 桩配筋计算桩直径为800，砼采用C30，按抗拉要求其配筋为:As=1033000/300=3443 2按构造要求其配筋为:As=0.4%40023.14=2010.6 2选用1418 As=35562螺旋箍8250（桩顶1米范围内为8150）加强箍122000钢筋笼长度为有效桩长。6. 桩身强度验算：纵向弯曲系数=1,强度安全系数取0.6；砼标号为C30，查表知：fy=310N/2 fc=12.5N/2Pa=(fyAsfcA)10.6 =(310241112.53.144002)10.6 =4216KN Ra=2407KN因此桩身强度满足要求7. 承台配筋计算（1）、已知：基础所受最大弯矩1753KN.m，承台断面50001200，基础混凝土C30。（2）、承台配筋计算(二级钢HRB335)：实际配筋双层双向18180：As=27254mm2=6850 mm2 A=5902 mm2 , 满足要求五、塔吊格构柱设计计算已知条件：塔吊选用浙江省建设机械有限公司生产ZJ5710塔吊，根据厂家提供的作用在基础上的荷载标准值如下，因塔吊在非工作状态下且未安装附着装置时基础及构件所承受荷载最大，故在计算时以非工作状态时的参数为依据。工况塔吊垂直力F（KN）水平力Fh（KN）倾覆力距M（KN.m）扭矩F（KN）非工作状态4497116680塔吊型号：ZJ5710，自重（包括压重）F1=449kN，最大起重荷载F2=60.00kN；塔吊倾覆力距M=1668kN.m，塔身宽度B=1.6m；桩直径d=0.8，桩间距a=1.60m,架体由4根450450单柱组成，高度为9米（锚入塔吊桩4.5米），单根格构柱由4根L12512510的角钢及10mm的钢板焊接而成，整个架体由L12512510的角钢作为水平和斜腹杆连接成一体，角钢材料为Q235-A，（见附图）1、计算参数：L12512510的截面性质：A1=19.75cm 2 yo=3.37cm Ix1=297.03cm4 ix1=3.88cmbo=b-2yo=450-233.7=382.6mm则组合钢构柱的Ix2（惯性矩）Ix2=4Ix1+A1（b1/2-yo）2=4297.03+19.75(45/2-3.37) 2=30099cm4ix2=iy2=（Ix2/A2）1/2=(Ix2/4A1)1/2=30099/(419.75)1/2=19.52cm2、稳定性验算:格构柱计算长度Lo=500cm=lo/ix2=500/19.52=25.6150 满足Q235 b类截面：则由 =25 =0.953 =26 =0.950 =0.953-(0.953-0.950)0.6=0.951考虑单个钢格柱承受塔吊传下的所有竖向力： N= 11701.2=1404KNA=419.75=79cm 2=7900mm2=0.951N/A=(1404103)/（0.9517900）=187N/mm2215N/mm2 满足，所以无须验算4根钢格柱的稳定性.3、缀板刚度验算：1)、缀板的尺寸：LbTbHb=390102002)、缀板刚度4(tbhb3/121/bo)6(Ix/L1) 4(1.0203/121/38.26)=69.7cm36(Ix/ L1)=6297.03/60=29.7cm369.7cm3 可 缀板刚度满足要求，所选缀板尺寸适用。3)、缀板自身强度不必计算4）、缀板内力按多层刚架计算，并假定在剪力作用下反弯点位于横梁（缀板）和柱（分肢）的中央。轴心受压构件的计算剪力：V=Af/85（fy/235）1/2=419.75102215/85(235/235)1/210-3KN=19.98KN每个缀板平面所承担的剪力：V1=V/2=19.98/2=9.99KN缀板与分肢连接处的内力：剪力 T1=V1L1/b0=9.9960/38.26=15.67KN弯矩 M1= V1L1/2=9.9960/2=300KNCM4、缀板连接焊缝设计缀板与分肢采用三面围焊连接，但为了简便计算对仅考虑竖焊缝（这样偏安全）取其计算长度Lw=Hb=200mm在剪力T1和弯距M1共同作用下，该连接角焊缝的强度应满足下式要求：构造要求：hf1.5(10)1/2=4.74mm 和 hf10-(1-2)=98mm因此缀板与分肢同连接焊缝的焊脚尺寸hf=8mm , 满足要求。5、塔吊与格构柱顶钢板连接的螺栓验算1)、螺栓抗剪验算水平剪力：711.4=99.4kN每个螺栓所受剪力：Nvb=nvd2fvb/4=13.1430.002250/4=176.71kNNv=V/n=99.4/8=12.43kN176.71kN螺栓抗剪强度满足要求。2)、螺栓抗拉验算 n1Nt = Nmin其中：n1塔吊每一个角上螺栓的数量，即：n1=n/4；Nt每一颗螺栓所受的力；Ntb=de2ftb/4=3.1426.722400/4=224.23kNNt=Nmin/n1=380/2.00=190kN224.23kN螺栓抗拉强度满足要求。3)、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 (Nv/Nvb)2+(NtNtb)2)1/2 1其中：Nv、Nt 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力； Nvb、Ntb、Ncb 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(12.43/176.71)2+(190/224.23)20.5=0.85螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。6、格构角钢与格构柱顶钢板焊接连接的验算N/mm2160N/mm2 满足要求。六、施工流程施工前准备-钻孔-钢筋笼及矩形钢柱制安-砼灌注-钢格构柱定位校正-砼养护-塔吊基础及安装第一道围檩焊接-塔基周边土方开挖-矩形钢柱砼凿除-矩形钢柱斜撑加焊连接及第二道围檩焊接-塔吊安装调试检验-地下室土方施工-第N道围檩焊接-砖胚模、基垫层-钢柱四周止水带焊接-基板砼浇筑。七、施工要点钢格柱的焊接是整个塔吊基础的关键工序，所以焊接部位做探伤试验。1、工艺流程作业准备 电弧焊接 (平焊、立焊、横焊、仰焊) 焊缝检查 2、钢结构电弧焊接：（1）、 平焊 A、 选择合适的焊接工艺，焊条直径，焊接电流，焊接速度，焊接电弧长度等，通过焊接工艺试验验证。 B、 清理焊口：焊前检查坡口、组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝周围不得有油污、锈物。 C、 烘焙焊条应符合规定的温度与时间，从烘箱中取出的焊条，放在焊条保温桶内，随用随取。 D、 焊接电流：根据焊件厚度、焊接层次、焊条型号、直径、焊工熟练程度等因素，选择适宜的焊接电流。 E、 引弧：角焊缝起落弧点应在焊缝端部，宜大于10mm，不应随便打弧，打火引弧后应立即将焊条从焊缝区拉开，使焊条与构件间保持24mm间隙产生电弧。对接焊缝及对接和角接组合焊缝，在焊缝两端设引弧板和引出板，必须在引弧板上引弧后再焊到焊缝区，中途接头则应在焊缝接头前方1520mm处打火引弧，将焊件预热后再将焊条退回到焊缝起始处，把熔池填满到要求的厚度后，方可向前施焊。 F、焊接速度：要求等速焊接，保证焊缝厚度、宽度均匀一致，从面罩内看熔池中铁水与熔渣保持等距离（23mm） G、焊接电弧长度：根据焊条型号不同而确定，一般要求电弧长度稳定不变，酸性焊条一般为34mm，碱性焊条一般为23mm为宜。 H、 焊接角度：根据两焊件的厚度确定，焊接角度有两个万面，一是焊条与焊接前进方向的夹角为6075；二是焊条与焊接左右夹角有两种情况，当焊件厚度相等时，焊条与焊件夹角均为 45；当焊件厚度不等时，焊条与较厚焊件一侧夹角应大于焊条与较薄焊件一侧夹角。 I、 收弧：每条焊缝焊到末尾，应将弧坑填满后，往焊接方向相反的方向带弧，使弧坑甩在焊道里边，以防弧坑咬肉。焊接完毕，应采用气割切除弧板，并修磨平整，不许用锤击落。 J、 清渣：整条焊缝焊完后清除熔渣，经焊工自检（包括外观及焊缝尺寸等）确无问题后，方可转移地点继续焊接。 (2)、 立焊：基本操作工艺过程与平焊相同，但应注意下述问题： a、在相同条件下，焊接电源比平焊电流小10%15%。 b、采用短弧焊接，弧长一般为23mm。 c、焊条角度根据焊件厚度确定。两焊件厚度相等，焊条与焊条左右方向夹角均为45；两焊件厚度不等时，焊条与较厚焊件一侧的夹角应大于较薄一侧的夹角。焊条应与垂直面形成 6080角，使电弧略向上，吹向熔池中心。 d 收弧：当焊到末尾，采用排弧法将弧坑填满，把电弧移至熔池中央停弧。严禁使弧坑甩在一边。为了防止咬肉，应压低电弧变换焊条角度，使焊条与焊件垂直或由弧稍向下吹。 (3)、 横焊：基本与平焊相同，焊接电流比同条件平焊的电流小10%15%，电弧长24mm。焊条的角度，横焊时焊条应向下倾斜，其角度为7080，防止铁水下坠。根据两焊件的厚度不同，可适当调整焊条角度，焊条与焊接前进方向为7090。 （4）、 仰焊：基本与立焊、横焊相同，其焊条与焊件的夹角和焊件厚度有关，焊条与焊接方向成7080角，宜用小电流、短弧焊接。3、 冬期低温焊接： （1）、 在环境温度低于0条件下进行电弧焊时，除遵守常温焊接的有关规定外，应调整焊接工艺参数，使焊缝和热影响区缓慢冷却。风力超过4级，应采取挡风措施；焊后未冷却的接头，应避免碰到冰雪。 （2）、 钢结构为防止焊接裂纹，应预热、预热以控制层间温度。当工作地点温度在0以下时，应进行工艺试验，以确定适当的预热，后热温度。4、质量标准 （1）、 保证项目 a、 焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及烘焙记录。 b、 焊工必须经考试合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。 c、 、级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收规范的规定，检查焊缝探伤报告。 d、 焊缝表面、级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑、裂纹、电弧擦伤等缺陷，且级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷。(2)、 基本项目 a、 焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡平滑，焊渣和飞溅物清除干净。 b、 表面气孔：、级焊缝不允许；级焊缝每50mm长度焊缝内允许直径0.4t；且3mm气孔2个；气孔间距6倍孔径。 c、 咬边：级焊缝不允许。 级焊缝：咬边深度0.05t，且0.5mm，连续长度100mm，且两侧咬边总长10%焊缝长度。 级焊缝：咬边深度0.lt，且lmm。注；t为连接处较薄的板厚。(3)、 允许偏差项目见表：项次焊缝形式允许偏差(MM)检验方法I级别II级III级1对接焊缝焊缝余高(MM)b200.520.52.50.53.5用焊缝量规检查b200.530.53.503.50.1t且不大于2.00.1t且不大于2.060+3焊缝余高(MM)hf60+1.5hf60+33组合焊缝焊角尺寸T形接头、十字接头、角接头t/4起重量50t、中级工作制吊车梁T形接头t/2且10注：b为焊缝宽度，t为连接处较薄的板厚，hf为焊角尺寸。5、成品保护 （1）、焊后不准撞砸接头，不准往刚焊完的钢材上浇水。低温下应采取缓冷措施。 （2）、不准随意在焊缝外母材上引弧。 （3）、各种构件校正好之后方可施焊，并不得随意移动垫铁和卡具，以防造成构件尺寸偏差。隐蔽部位的焊缝必须办理完隐蔽验收手续后，方可进行下道隐蔽工序。 （4）、低温焊接不准立即清渣，应等焊缝降温后进行。6、应注意的质量问题 （1）、尺寸超出允许偏差：对焊缝长宽、宽度、厚度不足，中心线偏移，弯折等偏差，应严格控制焊接部位的相对位置尺寸，合格后方准焊接，焊接时精心操作。（2）、 焊缝裂纹：为防止裂纹产生，应选择适合的焊接工艺参数和施焊程序，避免用大电流，不要突然熄火，焊缝接头应搭1015mm，焊接中木允许搬动、敲击焊件。（3）、表面气孔：焊条按规定的温度和时间进行烘焙，焊接区域必须清理干净，焊接过程中选择适当的焊接电流，降低焊接速度，使熔池中的气体完全逸出。（4）、 焊缝夹渣：多层施焊应层层将焊渣清除干净，操作中应运条正确，弧长适当。注意熔渣的流动方向，采用碱性焊条时，上须使熔渣留在熔渣后面。7、塔吊安装（1）、安装要求A、金属结构部分无疲劳损伤，焊缝无漏焊，开裂和脱焊。B、各部连接螺栓必须紧固并有防松零件。 C、安全保护装置齐全、有效（五限位、四保险）。D、各制动器调整合理，各传动部分无异声音、润滑良好，件有摩擦接触的现象。E、各系统的钢丝绳缠绕正确，所有钢丝绳头部牢固靠，并检验合格。钢索无断丝、起毛和老化现象，钢丝润滑良好，无污泥锈蚀，滑轮组件无裂缝损伤。吊钩无变形，损伤和磨耗超过标准现象，塔式起重机的接触要可靠和良好。（2）、安全措施A、塔吊必须装设灵敏可靠的力矩限制器，当达到额定力矩时，限制器发生报警信号；当起重力矩超过额定值的8%时，限制器应切断上升和增幅电源。B、塔吊根据不同型号应装设行程限位（包括小车和驾驶限位）起重变幅限位和起重超高限位，并灵敏有效。塔吊吊钩应设置防止吊物滑脱的保险装置，c、架体的基础安装和附着必须符合说明书和方案要求，架体的垂直偏差应在说明书规定的允许范围内，架体附着装置不得与脚手架连接，行走式塔吊必须安装齐全的防风夹轨器，保证塔吊非工作力作用下静止状态。D、钢丝绳不和有断股、绳芯外露、变形、严重锈蚀等现象，断丝及磨损必须在允许范围内，绳卡固定符合要求。E、路基应坚实平整、无积水，枕木道钉应坚固，道轨接头螺栓齐全，接头应错开1.5米，接头下垫枕木，枕木不得松动；道轨轨矩误差不得大于1并不超过6，平整度误差不超过1，接头空隙不大于4，高差不大于2。F、行走式塔吊必须设置有效的卷线器；塔吊上任何部位与架空输电线路应保持安全距离；1K以下垂直1.5米，水平1米；115KV垂直3米，水平1.5米。塔吊应做好避雷接地装置，电阻不大于10，并与施工现场临时用电的保护接零系统贯通。G、焊接工人应经过安全教育，并接受专业安全理论和实际训练，经考试合格持有证书并体格健康的人。H、焊接一切割盛装过易燃易焊物料（油、漆料、有机溶剂、脂等）强氧化物或有毒物料的各种容器（桶、罐、箱等）、管段、设备，必须遵守化工企业焊接与切割中的安全相应章节的规定，采取安全措施，并获得本企业和消防管理部门的动火证明后，才能进行焊接切割工作。I、焊工所需各类保护用品应选用符合有关防护用品国家标准技术性能规定的产品。J、焊工在焊接应严格遵守企业规定的防火安全管理制度。根据焊接现场环境条件，做足防火措施。八、格构柱式塔机基础的制作及质量控制 （一）钢构柱的制作及质量控制1、钢构柱的原材料必须有质量证明书，型号及规格必须满足设计要求，材料均为Q235-A。2、钢构柱的与辍板间焊缝采用满焊，焊缝等级为二级。水平支撑及斜撑与钢构柱焊接采用满焊，焊接质量等级须达到二级焊缝要求。3、钢柱各部件的下料尺寸及连接位置要按图施工，构件及加工连接尺寸不得大于3mm。4、焊接前应将焊缝表面的铁锈、水分、油污、灰尘、氧化皮、割渣等清理干净；严禁在母材上引弧。5、焊接时要注意焊道的引弧点、熄弧点及焊道的接头不产生焊接缺陷，手工多层多道焊接时焊接接头应错开，焊缝与母材表面应光顺过渡，同一焊缝焊角高度要一致；焊缝外观应均匀、致密，表面不得有烧伤、裂纹、气孔及凹坑，咬边不允许超过0.5mm。6、钢柱除进入桩部分外必须经过防锈处理，采用钢丝刷砂皮除锈，底漆为铁红防锈漆二道，面漆采用银粉漆一道作为保护层。（二）灌注桩的施工及安放钢构柱1、塔吊基础桩的施工同工程桩一起施工，按工程桩的施工方案中的施工要求施工，在桩机行走到塔吊所在位置时施工塔吊的钻孔灌注桩。2、桩的位置必须准确，四根桩的相互距离误差不得大于5mm，以确保塔吊将来附墙装置与建筑连接的尺寸。3、桩终孔时沉渣不得超过5