塔吊基础设计专项方案剖析

衡阳碧桂园工程塔吊基础专项施工方案编制： 审核： 审批： 广东腾越建筑工程有限公司二一三年五月十日衡阳碧桂园工程 塔吊基础专项施工方案目录第一章 工程概况1第二章 编制依据及设置方案21、编制依据22、设置方案2第三章 基础设计与位置选定3第四章 施工方法4第五章 检查验收51、地基土检查验收52、基础检查验收5第六章 矩形板式基础计算书7广东腾越建筑工程有限公司 目录第I页第一章 工程概况衡阳碧桂园工程是由共创衡阳碧桂园开发投资有限公司投资兴建的住宅小区。位于湖南省衡阳市雁峰区五星村，内部地势平坦，主出入口设在用地西北侧。本工程由三栋别墅、三栋小高层、三栋高层和一栋综合楼及商铺组成。本方案主要针对低层2#楼和3#楼的塔吊基础。结合本工程的图纸情况，2#楼、3#楼结构概况和地质情况类似，现就2#楼、3#楼塔吊基础设计如下。3#楼塔吊基础依据2#楼塔吊基础设计施工。2#楼为框架剪力墙结构，建筑占地面积1535.34，总建筑面积7782.53。地上11层，地下0层。建筑高度33.15m，工程抗震设防烈度小于6度。根据岩土工程勘察报告，场地内分布有人工填土层、第四系坡积层、第四系残积层，基岩为中风化泥质粉砂岩。结合地基承载力勘察报告及现场实际情况，分析自然面不能满足塔吊天然基础的承载力，该部位的塔吊基础改用矩形板式基础。本方案需经建设单位、监理单位批准后方可实施，若有改动，另行编制专项补充方案。第二章 编制依据及设置方案1、编制依据建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）；混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）；建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008）；塔式起重机砼基础工程技术规程JGJ/T187-2009,备案号J953-2009；衡阳碧桂园工程拟建场地岩土工程勘察报告；QTZ63（TC5610-6）塔式起重机使用说明书；建设单位提供的2013年05月05日衡阳碧桂园2#楼施工图纸；2、设置方案根据现场实际情况，确保本工程施工中钢筋、周转材料、混凝土等各零星运输，满足施工中各方面的需求及临近建筑物等影响。本工程安装6台QTZ63（TC5610-6）塔式起重机，塔吊臂长为56m、50m。详见塔吊平面布置图详施工总平面布置图。第三章 基础设计与位置选定根据岩土工程勘察报告提供的资料和长沙中联重工科技发展股份有限公司提供的塔吊各项参数为依据，对塔吊基础进行设计和验算。本工程低层塔吊基础定位应兼顾塔吊覆盖范围和塔吊的附墙。2#楼、3#楼塔吊定位详见下图。为保证本塔吊基础安全施工，需将基础挖至基岩中风化泥质粉砂岩,其地基承载力特征值为180KPa。结合施工现场实际情况，并在塔吊基础四周砌筑240mm厚的挡土墙，且在塔吊基础内设置一排水管，以便塔吊基础内的排水。塔吊位置选定：塔吊大臂尽可能覆盖整个楼层施工作业面，同时能覆盖材料堆放、加工场地；满足现场安装拆卸条件。第四章 施工方法1、基础施工前按塔机基础设计及施工方案做好准备工作。为保证塔机基础的正常使用、基坑支护和降排水措施，需在基础四周砌筑240mm挡土墙，并在挡土墙内设置一排水管。具体施工详见下图。2、基础的钢筋绑扎和预埋件安装后，按设计要求检查验收，合格后方可浇捣混凝土，浇捣中不得碰撞、移位钢筋或预埋件，混凝土浇筑合格后及时保湿养护。基础四周应回填土方并夯实。3、安装塔机时基础混凝土达到80%以上设计强度，塔机运行使用时基础混凝土达到100%设计强度。4、基础混凝土施工中，在基础顶面四角作好沉降及位移观测点，并作好原始记录，塔机安装后定期观测并记录，沉降量和倾斜量不超过规范要求。5、基础的防雷接地按现行行业标准建筑机械使用安全技术规程JGJ33的规定执行。第五章 检查验收1、地基土检查验收(1)、塔机基础的基坑开挖后按现行国家标准建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202的规定进行验槽，检验坑底标高、长度和宽度、坑底平整度及地基土性是否符合设计要求，地质条件是否符合岩土工程勘察报告。(2)、基础土方开挖工程质量检验标准符合现行国家标准建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202的规定。(3)、地基加固工程在正式施工前进行试验段施工，并论证设定的施工参数及加固效果。为验证加固效果所进行的荷载试验，其最大加载压力不小于设计要求压力值的2倍。(4)、经地基处理后的复合地基的承载力达到设计要求的标准。检验方法按现行行业标准建筑地基处理技术规范JGJ79的规定执行。(5)、地基土的检验符合建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202的有关规定，必要时检验塔机基础下的地基。2、基础检查验收(1)、基础的钢筋绑扎后，作隐蔽工程验收。隐蔽工程包括塔机基础节的预埋件或预埋节等。验收合格后方浇筑混凝土。(2)、基础混凝土的强度等级符合设计要求。用于检查结构构件混凝土强度的试件，在混凝土的浇筑地点随机抽取。取样与试件留置符合现行国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204的有关规定。(3)、基础结构的外观质量没有严重缺陷，不宜有一般缺陷，对已出现的严重缺陷或一般缺陷采用相关处理方案进行处理，重新验收合格后安装塔机。(4)、基础的尺寸允许偏差符合下表规定：项目允许偏差(mm)检验方法标高20水准仪或拉线、钢尺检查平面外形尺寸(长度、宽度、高度)20钢尺检查表面平整度10、L/1000水准仪或拉线、钢尺检查洞穴尺寸20钢尺检查预埋锚栓标高(顶部)20水准仪或拉线、钢尺检查中心距2钢尺检查注：表中L为矩形或十字形基础的长边。(5)、基础工程验收符合现行国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204的规定。第六章 矩形板式基础计算书一、塔机属性塔机型号TC5610塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)40塔机独立状态的计算高度H(m)43塔身桁架结构型钢塔身桁架结构宽度B(m)1.6二、塔机荷载塔机竖向荷载简图 1、塔机自身荷载标准值塔身自重G0(kN)251起重臂自重G1(kN)37.4起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)22小车和吊钩自重G2(kN)3.8最大起重荷载Qmax(kN)60最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)11.5最小起重荷载Qmin(kN)10最大吊物幅度RQmin(m)50最大起重力矩M2(kNm)Max6011.5，1050690平衡臂自重G3(kN)19.8平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)6.3平衡块自重G4(kN)89.4平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)11.8 2、风荷载标准值k(kN/m2)工程所在地湖南 衡阳市基本风压0(kN/m2)工作状态0.2非工作状态0.4塔帽形状和变幅方式锥形塔帽，小车变幅地面粗糙度B类(田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区)风振系数z工作状态1.59非工作状态1.64风压等效高度变化系数z1.32风荷载体型系数s工作状态1.95非工作状态1.95风向系数1.2塔身前后片桁架的平均充实率00.35风荷载标准值k(kN/m2)工作状态0.81.21.591.951.320.20.79非工作状态0.81.21.641.951.320.41.62 3、塔机传递至基础荷载标准值工作状态塔机自重标准值Fk1(kN)251+37.4+3.8+19.8+89.4401.4起重荷载标准值Fqk(kN)60竖向荷载标准值Fk(kN)401.4+60461.4水平荷载标准值Fvk(kN)0.790.351.64319.02倾覆力矩标准值Mk(kNm)37.422+3.811.5-19.86.3-89.411.8+0.9(690+0.519.0243)675.88非工作状态竖向荷载标准值Fk(kN)Fk1401.4水平荷载标准值Fvk(kN)1.620.351.64339.01倾覆力矩标准值Mk(kNm)37.422-19.86.3-89.411.8+0.539.0143481.85 4、塔机传递至基础荷载设计值工作状态塔机自重设计值F1(kN)1.2Fk11.2401.4481.68起重荷载设计值FQ(kN)1.4FQk1.46084竖向荷载设计值F(kN)481.68+84565.68水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk1.419.0226.63倾覆力矩设计值M(kNm)1.2(37.422+3.811.5-19.86.3-89.411.8)+1.40.9(690+0.519.0243)1008.86非工作状态竖向荷载设计值F(kN)1.2Fk1.2401.4481.68水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk1.439.0154.61倾覆力矩设计值M(kNm)1.2(37.422-19.86.3-89.411.8)+1.40.539.0143745.97三、基础验算矩形板式基础布置图基础布置基础长l(m)5基础宽b(m)5基础高度h(m)1.2基础参数基础混凝土强度等级C35基础混凝土自重c(kN/m3)25基础上部覆土厚度h(m)0基础上部覆土的重度(kN/m3)19基础混凝土保护层厚度(mm)40地基参数地基承载力特征值fak(kPa)180基础宽度的地基承载力修正系数b0.3基础埋深的地基承载力修正系数d1.6基础底面以下的土的重度(kN/m3)19基础底面以上土的加权平均重度m(kN/m3)19基础埋置深度d(m)1.5修正后的地基承载力特征值fa(kPa)221.8软弱下卧层基础底面至软弱下卧层顶面的距离z(m)5地基压力扩散角()20软弱下卧层顶地基承载力特征值fazk(kPa)130软弱下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值faz(kPa)323.8地基变形基础倾斜方向一端沉降量S1(mm)20基础倾斜方向另一端沉降量S2(mm)20基础倾斜方向的基底宽度b(mm)5000 基础及其上土的自重荷载标准值： Gk=blhc=551.225=750kN 基础及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2750=900kN 荷载效应标准组合时，平行基础边长方向受力： Mk=G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4+0.9(M2+0.5FvkH/1.2) =37.422+3.811.5-19.86.3-89.411.8+0.9(690+0.519.0243/1.2)=614.54kNm Fvk=Fvk/1.2=19.02/1.2=15.85kN 荷载效应基本组合时，平行基础边长方向受力： M=1.2(G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4)+1.40.9(M2+0.5FvkH/1.2) =1.237.422+3.811.5-19.86.3-89.411.8)+1.40.9(690+0.519.0243/1.2) =922.98kNm Fv=Fv/1.2=26.63/1.2=22.19kN 基础长宽比：l/b=5/5=11.1，基础计算形式为方形基础。 Wx=lb2/6=552/6=20.83m3 Wy=bl2/6=552/6=20.83m3 相应于荷载效应标准组合时，同时作用于基础X、Y方向的倾覆力矩： Mkx=Mkb/(b2+l2)0.5=675.885/(52+52)0.5=477.92kNm Mky=Mkl/(b2+l2)0.5=675.885/(52+52)0.5=477.92kNm 1、偏心距验算 相应于荷载效应标准组合时，基础边缘的最小压力值： Pkmin=(Fk+Gk)/A-Mkx/Wx-Mky/Wy =(461.4+750)/25-477.92/20.83-477.92/20.83=2.58kPa0 偏心荷载合力作用点在核心区内。 2、基础底面压力计算 Pkmin=2.58kPa Pkmax=(Fk+Gk)/A+Mkx/Wx+Mky/Wy =(461.4+750)/25+477.92/20.83+477.92/20.83=94.34kPa 3、基础轴心荷载作用应力 Pk=(Fk+Gk)/(lb)=(461.4+750)/(55)=48.46kN/m2 4、基础底面压力验算 (1)、修正后地基承载力特征值 fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5) =180.00+0.3019.00(5.00-3)+1.6019.00(1.50-0.5)=221.80kPa (2)、轴心作用时地基承载力验算 Pk=48.46kPafa=221.8kPa 满足要求！ (3)、偏心作用时地基承载力验算 Pkmax=94.34kPa1.2fa=1.2221.8=266.16kPa 满足要求！ 5、基础抗剪验算 基础有效高度：h0=h-=1200-(40+22/2)=1149mm X轴方向净反力：Pxmin=(Fk/A-(Mk+Fvkh)/Wx)=1.35(461.400/25.000-(614.538+15.8501.200)/20.833)=-16.139kN/m2Pxmax=(Fk/A+(Mk+Fvkh)/Wx)=1.35(461.400/25.000+(614.538+15.8501.200)/20.833)=65.970kN/m2 假设Pxmin=0,偏心安全，得 P1x=(b+B)/2)Pxmax/b=(5.000+1.600)/2)65.970/5.000=43.540kN/m2 Y轴方向净反力：Pymin=(Fk/A-(Mk+Fvkh)/Wy)=1.35(461.400/25.000-(614.538+15.8501.200)/20.833)=-16.139kN/m2Pymax=(Fk/A+(Mk+Fvkh)/Wy)=1.35(461.400/25.000+(614.538+15.8501.200)/20.833)=65.970kN/m2 假设Pymin=0,偏心安全，得 P1y=(l+B)/2)Pymax/l=(5.000+1.600)/2)65.970/5.000=43.540kN/m2 基底平均压力设计值： px=(Pxmax+P1x)/2=(65.97+43.54)/2=54.76kN/m2 py=(Pymax+P1y)/2=(65.97+43.54)/2=54.76kPa 基础所受剪力： Vx=|px|(b-B)l/2=54.76(5-1.6)5/2=465.42kN Vy=|py|(l-B)b/2=54.76(5-1.6)5/2=465.42kN X轴方向抗剪： h0/l=1149/5000=0.234 0.25cfclh0=0.25116.750001149=23985.38kNVx=465.42kN 满足要求！ Y轴方向抗剪： h0/b=1149/5000=0.234 0.25cfcbh0=0.25116.750001149=23985.38kNVy=465.42kN 满足要求！ 6、软弱下卧层验算 基础底面处土的自重压力值：pc=dm=1.519=28.5kPa 下卧层顶面处附加压力值： pz=lb(Pk-pc)/(b+2ztan)(l+2ztan) =(55(48.46-28.5)/(5+25tan20)(5+25tan20)=6.68kPa 软弱下卧层顶面处土的自重压力值：pcz=z=519=95kPa 软弱下卧层顶面处修正后地基承载力特征值 faz=fazk+b(b-3)+dm(d+z-0.5) =130.00+0.3019.00(5.00-3)+1.6019.00(5.00+1.50-0.5)=323.80kPa 作用在软弱下卧层顶面处总压力：pz+pcz=6.68+95=101.68kPafaz=323.8kPa 满足要求！ 7、地基变形验算 倾斜率：tan=|S1-S2|/b=|20-20|/5000=00.001 满足要求！四、基础配筋验算基础底部长向配筋HRB400 22200基础底部短向配筋HRB400 22200基础顶部长向配筋HRB400 22200基础顶部短向配筋HRB400 22200 1、基础弯距计算 基础X向弯矩： M=(b-B)2pxl/8=(5-1.6)254.765/8=395.61kNm 基础Y向弯矩： M=(l-B)2pyb/8=(5-1.6)254.765/8=395.61