塔吊基础设计施工方案(1).doc

ZCG 封面 SHAO XING SHI AO LIN PI KE TI YU CHANG GUAN GONG CHENG TI YU HUI ZHAN GUAN GONG CHENG 绍绍兴兴市市奥奥林林匹匹克克体体育育场场馆馆工工程程体体育育会会展展馆馆工工程程 塔塔 吊吊 基基 础础 设设 计计 施施 工工 方方 案案 浙江中成建工集团有限公司 二 一一年三月 专专家家论论证证 方方案案 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 1 塔吊基础设计施工方案 一 工程概况一 工程概况 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程位于镜湖新区解放北路以西 洋江西路以北绍兴体育公园北区基地东南角 建筑西接射击馆 东南两侧临水 东侧隔水有城市高架路 北侧为规划道路 总建筑面积约 72010 平米 其中地上建筑面积 54029 平米 地下建筑面积 17981 平米 体育馆部分为地上 1 层局部 4 层 最高点高度 33 5 米 檐口高度为 30 0 米 会展馆部分为地上 2 层地下 1 层 最高点高度 30 0 米 檐口高度为 21 05 米 三 编制依据三 编制依据 1 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 2 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 3 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008 4 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 5 钢结构设计规范 GB50017 2003 6 塔式起重机安全规程 GB5144 2006 7 工程测量规范 GB50026 2007 8 塔式起重机混凝土基础工程技术规程 JGJ T187 2009 9 固定式塔式起重机基础技术规程 DB T1053 2008 10 中国航空规划建设发展有限公司提供的建筑 结构设计图纸 11 浙江山川有色勘察设计有限公司提供的基坑支护图纸 12 浙江山川有色勘察设计有限公司提供的岩土工程勘察报告 13 七台塔式起重机使用说明书 三 塔吊选择三 塔吊选择 在基础施工 主体钢结构吊装阶段 工程体量很大 需安装塔吊完成垂直和 水平运输 选择 6 台塔吊安装在基坑外 1 台塔吊安装在基坑内 塔身尺寸中心 均为 1 50m 1 50m 塔吊臂长为 55m 可以有效覆盖作业区和加工区 施工能 力能满足工程需要 坑内塔吊位置避开基础梁 承台 楼层框架梁 坑外塔吊位置避开主体外脚 手架和建筑物檐口 能保证使用完毕后顺利拆除下来 不与外脚手架 建筑物发 生冲突现象 详见塔吊平面布置图 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 2 四 坑内四 坑内 1 1 塔吊基础设计塔吊基础设计 1 塔吊基础设计的思路是确定好塔吊的位置后 采用钻孔灌注桩 800 25m 钢格构柱 11 4m 封口板 550 550 30mm 钢板 基础顶 标高为 1 600m 1 1 塔吊位置岩土力学资料 1 塔吊桩基础土层分布情况 7C 7C 地质剖面图 Z93 孔 层号土层名称 土层厚度 m 侧阻力 qsia KPa 端阻力 qpa KPa 抗拔系数 1 2 粉质粘土 2 212 2 1 淤泥质 粉质粘 土 0 88 0 75 3 淤泥质粘土 11 55 0 75 5 淤泥质粘土 2 78 0 75 6 粘土 10 828 0 75 8 1 粘土 6 0305000 75 备注 考虑到塔吊桩基承受较大的荷载 我们选择 8 1 层粘土作为硬持力层 1 塔吊桩顶标高取至塔吊承台底标高 从 3 层淤泥质粘土开始计算 进入 8 1 层粘土 2 0m 2 塔吊基础作用荷载工况 QTZ63C 5510 塔吊独立高度下基础作用荷载工况 基础荷载 荷载工况 P kN M kN m 基坑内先置式塔吊全景图 基坑 地面 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 3 竖向力 Fk 水平力 Fh 倾覆弯矩 M 扭矩 Mz 工作状态 51324 5125267 0 非工作状态 43473 51796 Fk 基础顶面所受垂直力 Fh 基础顶面所受水平力 M 基础所受倾翻力矩 MZ 基础所受扭矩 Fh Fk 塔吊基础受力示意图 MZ M 3 塔吊基础设计 基础桩 基础桩 根据塔吊的现场使用及场地环境要求 塔吊基础下施工钻孔灌注桩 4 根 桩径 800 有效桩长分别为 L 25m 纵向钢筋 10 18 通长设置 螺旋箍 筋 8 150 250 加强箍筋 12 2000 格构柱 格构柱 在每根钻孔灌注桩的上部插入 450 450 格构柱 钢构柱底部埋入 塔吊桩顶以下长度 2 0m 内部 L140 10 角钢 1500 柱间支撑 外周 L140 10 角钢 1500 柱间支撑 详见附图 材料 材料 钻孔桩混凝土为水下 C30 钢筋为 级 角钢为 Q235 塔吊基础位于基坑内 钢格构柱与底板交接位置设止水片并与底板整浇 与塔吊基础位于基坑内 钢格构柱与底板交接位置设止水片并与底板整浇 与 顶板交接位置留设施工缝 坑内塔吊施工缝设置在消防通道位置 顶板交接位置留设施工缝 坑内塔吊施工缝设置在消防通道位置 12 13 J K12 13 J K 轴 轴 采用桩采用桩 钢格构柱钢格构柱 转换平台的形式 并设止水钢板 待塔吊拆除后浇砼 转换平台的形式 并设止水钢板 待塔吊拆除后浇砼 3 13 1 塔吊钻孔灌注桩承载力计算 塔吊钻孔灌注桩承载力计算 塔吊基础的竖向力和弯矩计算 桩基础按非工作状态进行考虑 Fk 434kN Mk 1796kN m 3 23 2 钻孔灌注桩单桩承受荷载 钻孔灌注桩单桩承受荷载 注 n 为桩根数 a 为塔身宽 2 kk i FM Qik na 带入数据 得塔吊桩最大压力与拔力如下 单桩最大压力标准值 Qik 压 955 3kN 单桩最大拔力标准值 Qik 拔 738 3kN 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 4 3 33 3 钻孔灌注桩承载力计算 钻孔灌注桩承载力计算 两台塔吊各 4 颗塔吊桩顶标高取至地下室底标高 从基础底板垫层底开始计 算 进入 8 1 号土层 1 0m 其塔吊桩单桩极限承载力特征值分别计算如下 塔吊桩直径取 800 塔吊有效桩长均为 L 25m 根据 建筑地基基础设计 规范 GB50007 2002 8 5 5 条 1 单桩竖向承载力特征值计算公式 apappsia i Rq Auq l 式中 Ra 单桩竖向承载力特征值 qpa qsia 桩端端阻力 桩侧阻力特征值 Ap 桩底端横截面面积 Ap 0 5027 up 桩身周边长度 up 2 513m li 第 i 层岩土层的厚度 经计算 Ra 2 513 10 5 2 7 8 10 8 28 2 30 0 5027 500 1342KN 进行验算如下 Q压 max 955 3KN Ra 1342KN 塔吊桩基抗压承载力满足要求 2 单桩竖向抗拔承载力特征值计算公式 pkisiaipa GlquR 式中 Ra 单桩竖向承载力特征值 i 桩周 i 层土抗拔承载力系数 Gpk 单桩自重标准值 经计算 Ra 2 513 10 5 2 7 8 10 8 28 2 30 0 75 25 10 0 5027 25 1006KN Q拔 max 738 3KN 满足要求 满足要求 3 43 4 桩身混凝土强度 即抗压验算 桩身混凝土强度 即抗压验算 本基础桩基砼选用混凝土水下 C30 根据 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 第 8 5 9 条公式 ccP fAQ 式中 fc 混凝土轴心抗压强度设计值 按现行 混凝土结构设计规范 取值 该工程选用水下 C30 砼 fc 14 3N m2 Q 相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值 Ap 桩身横截面积 该式 Ap 0 5027m2 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 5 c 工作条件系数 本工程为水下灌注桩 取 0 6 经计算 Apfc c 0 5027 14 3 103 0 6 4313 2KN Qik 压 1 2 955 3 1146 4KN 满足要求 满足要求 3 53 5 灌注桩桩身配筋与格构柱抗拔验算灌注桩桩身配筋与格构柱抗拔验算 1 桩身受拉钢筋配置 即抗拔验算 由 N fyAs As N fy 738 3 103 300 2461mm2 选用 10 根 18 钢筋 即 AS 10 254 34 2543 4mm2 2461mm2 2 格构柱抗拔验算 4L140 x10 A 4 2737 10948mm2 远大于受拉钢筋面积 满足要求 3 63 6 单肢格构柱截面验算 单肢格构柱截面验算 已知 N 955 3KN 格构柱的计算长度 lox 4 6m 角钢选用 4L140 10 缀板为 400 200 10 截面尺寸为 450 450 按轴心受压构件进行验算 3 6 13 6 1 格构柱力学参数 格构柱力学参数 L140 x10 A 27 37cm2 i 4 34cm I 514 7cm4 z0 3 82cm 每个格构柱由4根角钢L140 x10组成 格构柱力学参数如下 Ix1 I A b1 2 z0 2 4 514 7 27 37 45 0 2 3 82 2 4 40261cm4 An1 A 4 27 37 4 109 48cm2 W1 Ix1 b1 2 z0 40261 45 00 2 3 82 2155 3cm3 ix1 Ix1 An1 0 5 40261 109 48 0 5 19 18cm 3 6 23 6 2 格构柱平面内整体强度 格构柱平面内整体强度 根据 钢结构设计规范 GB50017 2003 第 5 1 1 条 AN Nmax An1 1 2 955 3 103 109 48 102 104 7N mm2 f 215N mm2 单肢格构柱平面内整体强度满足要求 3 6 33 6 3 格构柱整体稳定性验算 格构柱整体稳定性验算 L0 x1 lo 9 0m x1 L0 x1 102 ix1 9 0 102 19 35 46 5 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 6 单肢缀板节间长度 a1 500m 1 L1 i 50 3 83 13 1 1 40且 1 0 5 max 0 x1 x12 12 0 5 46 52 13 12 0 5 48 32 查表 x 0 865 Nmax xA 1 2 955 3 103 0 865 109 48 102 121 1N mm2 f 215N mm2 单肢格构柱整体稳定性满足要求 3 6 43 6 4 格构柱缀板的验算 格构柱缀板的验算 缀板柱可视为一多层框架 肢件视为框架立柱 缀板视为横梁 缀板尺寸 为400 200 10mm 焊缝hf 10mm 缀板内力计算如下 剪力 T 其中V1 V 2 V 26 5KN 1 1 Vl a85235 y f Af 则T 14 7KN 13 24 500 450 弯矩 与肢件连接处 M T 3 31KN m 2 a T 14 7KN fvbh 125 10 200 250KN 3 31 106 W 49 65 N mm2 f 215N mm2 M W 满足要求 3 73 7 整体格构柱基础验算 整体格构柱基础验算 已知标准值 Fk 434KN Mk 1796KN m 格构柱的计算长度 lox 4 6m 截面尺寸为 1500 1500 按压弯构件进行验算 3 7 13 7 1 格构柱基础力学参数 格构柱基础力学参数 单肢格构柱力学参数 Ix1 40261cm4 An1 109 48cm2 W1 2155 3cm3 ix1 19 18cm 格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的 整个基础的力学参数 Ix2 Ix1 An1 b2 102 2 b1 102 2 2 4 40261 109 48 1 5 102 2 0 45 102 2 2 4 1368061cm4 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 7 An2 An1 4 109 48 4 437 92cm2 W2 Ix2 b2 2 b1 2 1368061 1 5 102 2 0 45 102 2 26058 3cm3 ix2 Ix2 An2 0 5 1368061 437 92 0 5 55 89cm 3 7 23 7 2 格构柱基础平面内整体强度 格构柱基础平面内整体强度 N An Mx x W 1 2 434 103 437 92 102 1 4 1796 106 1 0 26058 3 103 135 2N mm2 f 215N mm2 格构式基础平面内稳定满足要求 3 7 33 7 3 格构柱基础整体稳定性验算 格构柱基础整体稳定性验算 计算长度 L0 x2 2lo 2 4 6 9 2m 当作悬臂构件进行计算 x2 L0 x2 ix2 9 2 102 55 89 32 2 An2 437 92cm2 Ady2 2 27 37 54 74cm2 0 x2 x22 40 An2 Ady2 0 5 32 22 40 437 92 54 74 0 5 36 8 查表 x 0 910 NEX 2EAn2 1 1 0 x22 3 142 206 103 437 92 102 1 1 32 22 1 45 105KN N xA mxMx Wlx 1 xN NEX 1 2 434 103 0 910 43792 1 4 1796 106 26058300 128 8N mm2 f 215N mm2 格构式基础整体稳定性满足要求 3 7 43 7 4 刚度验算 刚度验算 max 0 x2 36 8 150 满足 单肢计算长度 l02 a2 150cm 单肢回转半径 ix1 19 18cm 单肢长细比 1 l02 ix1 150 19 18 7 82 0 7 max 0 7 33 67 23 6 刚度满足要求 3 83 8 封口板及焊缝强度验算 封口板及焊缝强度验算 1 封口板厚度验算 q 908 1 103 420 420 5 15N mm2 按两边支承进行计算 M qa2 0 111 5 15 2252 28 94KN mm 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 8 t 6M f 0 5 6 28 94 103 215 0 5 28 4mm 按四边支承进行计算 M qa2 0 048 5 15 2252 12 5KN mm t 6M f 0 5 18 9mm 所以 封口板厚度我们取30mm 2 焊缝强度验算 封口板采用 550 550 30 加劲肋 550 400 16与封口板双面焊 四周设 置缀板 200 400 16与封口板单面焊接 格构柱角钢型号为L140 10 焊缝高度最大为1 2t 12mm 本工程焊缝高度为 10mm 格构柱与封口板焊缝长为lw 200 8 267 2 550 2684mm f N helw 738 3 103 0 7 10 2684 39 3N mm2 f F helw 85 103 0 7 10 2684 4 5N mm2 32 5N mm2 ffw 160N mm2 满足要求 2 2f f f 22 39 3 4 5 1 22 3 93 9 塔吊柱脚 塔吊柱脚M32M32高强螺栓连接高强螺栓连接 每个塔吊柱脚与封口板均采用2颗M32高强螺栓连接 垫片均采用 100 100 50mm钢板 能满足塔吊抗拔要求 五 坑外五 坑外 2 2 7 7 塔吊基础设计塔吊基础设计 1 塔吊基础设计思路 2 7 塔吊设计的思路是确定好塔吊的位置后 采用钻孔灌注桩 600 25m 承台的形式 4 5m 4 5m 1 35m 基础顶标高为 4 700m 2 岩土力学资料 塔吊桩基础土层分布情况 选择 15A 15A 地质剖面图 Z69 孔统筹考虑 层号土层名称 土层厚度 m 侧阻力 qsia KPa 端阻力 qpa KPa 抗拔系数 1 1 粉质粘土 0 4 1 2 粉质粘土 1 812 2 2 粉质粘土 2 012 0 75 3 淤泥质粘土 7 65 0 75 4 1 淤泥质粘土 4 524 0 75 6 粘土 12 028 0 75 8 1 粘土 6 2305000 75 备注 考虑到塔吊桩基承受较大的荷载 我们选择 8 1 层粘土作为硬持力层 塔吊桩顶标高取至塔吊承台底标高 6 200 开始计算 进入 8 1 层粘土 2m 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 9 3 塔吊基础作用荷载工况 根据说明书 混凝土基础所受最大荷载如下 Fk 710kN Mk 1900kN m Fh 80kN Fk 基础顶面所受垂直力 Fh 基础顶面所受水平力 M 基础所受倾翻力矩 MZ 基础所受扭矩 Fh Fk 塔吊基础受力示意图 MZ M 4 塔吊基础设计 基础桩 基础桩 根据塔吊的现场使用及场地环境要求 塔吊基础下施工钻孔灌注桩 4 根 桩径 600 间距为 3000mm 有效桩长分别为 L 25m 纵向钢筋 10 18 通 长设置 螺旋箍筋 8 150 250 桩顶 5D 范围内加密为 8 150 加强箍筋 12 2000 混凝土承台 混凝土承台 尺寸为 4500 4500 1350mm 材料 材料 钻孔桩混凝土为水下 C30 砼强度等级为 C35 钢筋为 级 角钢为 Q235 塔吊基础位于基坑边 基础周边土体按原设计放坡并打设三道土钉 塔吊基础位于基坑边 基础周边土体按原设计放坡并打设三道土钉 4 14 1 塔吊钻孔灌注桩承载力计算 塔吊钻孔灌注桩承载力计算 塔吊基础的竖向力和弯矩计算 桩基础按非工作状态进行考虑 Fk 434kN Mk 1796kN m G 4 5 4 5 1 35 25 683 4KN 4 24 2 钻孔灌注桩单桩承受荷载 钻孔灌注桩单桩承受荷载 注 n 为桩根数 a 为塔身宽 2 kk i FGM Qik na 带入数据 得塔吊桩最大压力与拔力如下 单桩最大压力标准值 Qik 压 702 7kN 单桩最大拔力标准值 Qik 拔 144kN 4 34 3 钻孔灌注桩承载力计算 钻孔灌注桩承载力计算 塔吊各 4 颗塔吊桩顶标高取至地下室底标高 从塔吊承台垫层底开始计算 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 10 进入 8 1 土层 2 0m 其塔吊桩单桩极限承载力特征值分别计算如下 塔吊桩直径取 600 塔吊有效桩长均为 L 25m 根据 建筑地基基础设计 规范 GB50007 2002 8 5 5 条 1 单桩竖向承载力特征值计算公式 apappsia i Rq Auq l 式中 Ra 单桩竖向承载力特征值 qpa qsia 桩端端阻力 桩侧阻力特征值 Ap 桩底端横截面面积 Ap 0 2826 up 桩身周边长度 up 1 884m li 第 i 层岩土层的厚度 经计算 Ra 1 884 7 5 4 5 24 12 28 2 30 0 2826 500 1156 8KN 进行验算如下 Q压 max 702 7KN Ra 1156 8KN 塔吊桩基抗压承载力满足要求 2 单桩竖向抗拔承载力特征值计算公式 pkisiaipa GlquR 式中 Ra 单桩竖向承载力特征值 i 桩周 i 层土抗拔承载力系数 Gpk 单桩自重标准值 经计算 Ra 1 884 7 5 4 5 24 12 28 2 30 0 75 25 10 0 2826 25 867 6KN Q拔 max 144KN 满足要求 满足要求 4 44 4 桩身混凝土强度 即抗压验算 桩身混凝土强度 即抗压验算 本基础桩基砼选用混凝土水下 C30 根据 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 第 8 5 9 条公式 ccP fAQ 式中 fc 混凝土轴心抗压强度设计值 按现行 混凝土结构设计规范 取值 该工程选用水下 C30 砼 fc 14 3N m2 Q 相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值 绍兴市奥林匹克体育场馆工程体育会展馆工程 塔吊基础设计施工方案 11 Ap 桩身横截面积 该式 Ap 0 5027m2 c 工作条件系数 本工程为水下灌注桩 取 0 6 经计算 Apfc c 0 5027 14 3 103 0 6 4313 2KN Qik 压 702 7KN 满足要求 满足要求 4 54 5 灌注桩桩身配筋抗拔验算灌注桩桩身配筋抗拔验算 桩身受拉钢筋配置 即抗拔验算 由 N fyAs As N fy 144 103 300 480mm2 选用 10 根 18 钢筋 即 AS 10 254