塔吊基础设计及施工方案

太阳城御园工程塔式起重机基础设计施工方案目 录第一章 编制依据2第二章 工程概况2第三章 塔吊技术要求3第四章 塔吊布置3第五章 工程地质条件及土层物理力学指标4第六章、塔吊桩基础的计算书6第七章 单桩允许承载力特征值计算8第八章 单桩桩顶作用力计算和承载力验算11第九章 抗倾覆验算12第十章 预制桩插筋抗拔计算13第十一章 承台受冲切、受剪切承载力验算13第十二章 承台配筋计算14第十三章 计算结果15第十四章 塔吊基础一般构造要求1617第一章 编制依据1、广东省华城建筑设计有限公司的结构及建筑施工图纸；2、太阳城御园工程岩土工程地质勘察报告；3、现行工程质量验收规范和有关工艺技术规程；4、国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；5、行业标准建筑桩基技术规范（JGJ94-94）；6、广东省标准建筑地基基础设计规范（DBJ15-31-2003）。第二章 工程概况 太阳城御园工程位于广州增城市新塘镇永和辖区内，本工程由广东省华城建筑设计有限公司设计，广东省湛江地质勘察院提供岩土工程勘察报告，由广州市港龙实业有限公司投资兴建。本工程地下1层，地上18层，总建筑面积42000m2，总建筑高度为57.0m。本工程总施工工期为400天。根据本工程特点及实际布置情况，拟安装二台由佛山市南海高达建筑机械有限公司生产制造的型号为QTZ80（6012）和QTZ63A（5510）两台自升塔式起重机。第三章 塔吊技术要求地基土质要求均匀，土质承载力不低于35.5Mpa;混凝土强度不低于C35。塔机安装，基础混凝土强度不应低于90%，并做好基础的排水工作。必须用25圆钢穿过相邻两族地脚螺栓。塔机独立式使用自由高度为42米、35米。基础必须做好接地措施，要求接地电阻4。浇注前，先将螺栓定位框穿好地脚螺栓与螺母，然后吊入基础地坑内。调整定位框的位置，并用水平仪检查定位框底板上端面，使其平面度达到不大于1/500的要求后，才可以将地脚螺栓与基础配筋用铁丝固定，底板和螺栓固定必须牢固可靠，不得因浇注混凝土而松动。特别注意：地脚螺栓禁止采用焊接固定。浇筑混凝土时注意保护好地脚螺栓螺纹，以便装拆螺母。量测仪表应注意保养，及时检修和定期标定，以减少量测误差。塔吊基础在底板的做法：底板在塔吊基础位置中间安装钢板止水带，待塔吊拆除后，按设计图纸的要求焊接底板钢筋，然后浇筑膨胀混凝土。第四章 塔吊布置1、本工程塔吊的定位原则是考虑能基本覆盖拟建建筑物及材料周转场、钢筋加工场；便于钢筋、周转料的起吊；安装拆卸方便，没有障碍物操作安全等；为满足施工需要，计划在01/2-12-21-A1/01-A轴间、4-24-44-AH轴间安装二台塔吊，其中01/2-12-21-A1/01-A轴间为自编1机（QTZ80（6012）、4-24-44-AH轴间为自编2机（QTZ63A（5010）；具体位置如图示。自编1机安装高度为60m，最大起吊高度为150m，拟采用臂架长为60m；自编2机塔吊安装高度为60m，最大起吊高度为140m，拟采用臂架长为55m，基础都采用4500PHC（AB型）预应力高强混凝土管桩。塔机基础位置平面图如下：2、自编1塔吊承台为500050001500，采用C35砼浇捣，承台面标高为-5.8m，4500PHC（AB型）预应力高强混凝土管桩，设计单桩承载力1500KN。自编2塔吊承台为450045001400，采用C35砼浇捣，承台面标高为-5.8m，4500PHC（AB型）预应力高强混凝土管桩，设计单桩承载力1500KN。第五章 工程地质条件及土层物理力学指标根据太阳城御园工程的岩土工程勘察报告：1、在01/2-12-21-A1/01-A轴间选取ZK66的地质资料为本工程塔吊基础设计的参考资料，地质情况及土层物理力学指标分别见下表（5-1）：地层编号时代成因岩性厚度（m）层底深度（m）岩性描述土层承载力特征值（Kpa）1Q4ml填土2.02.0素填土：黄褐色、灰红色等，湿，结构松散，密实度差，未完全固结。/2-1Q4al粘土9.711.7粘土:灰褐色、灰黄色、灰、灰黑色，只要成分为粘性土，呈软塑状、可塑状等。1002-3粉细砂0.612.3粉细砂：灰白、灰黄等色，湿饱和，呈松散状，颗粒形状为棱角，分选性差、含泥量大1002-4粉质粘土1.213.5粉质粘性土：灰褐色、灰黄色、灰绿色等色，饱和，呈软塑状硬塑状不等，含有少量砂粒。1502-5细粉砂1.314.8细粉砂：灰白、灰黄等色，含粘粒较大，呈松散状，颗粒比较均匀1323Qel砂质粘性土4.219.0砂质粘性土：灰黄色、灰红色、灰白色，湿饱和，松散到稍密。矿物成分主要由石英、长石等碎屑物组成。2304-1Ar全风化花岗岩6.125.1全风化花岗岩：褐红、浅黄色，主要造岩矿物为石英、长石、黑云母，结构已基本破坏，矿物成分已显著变化，手捏易碎，遇水易软化、崩解。5504-2强风化花岗岩13.838.9强风化花岗岩：褐黄、灰黄色、灰白色主要造岩矿物为石英、长石、黑云母等，岩石已风化成碎块状，组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，用镐可以挖掘。650 2、在4-24-44-AH轴间选取ZK54的地质资料为本工程塔吊基础设计的参考资料，地质情况及土层物理力学指标分别见下表（5-2）：地层编号时代成因岩性厚度（m）层底深度（m）岩性描述土层承载力特征值（Kpa）1Q4ml填土2.22.2素填土：黄褐色、灰红色等，湿，结构松散，密实度差，未完全固结。/2-1Q4al粘土3.55.7粘土:灰褐色、灰黄色、灰、灰黑色，只要成分为粘性土，呈软塑状、可塑状等。1002-3细粉砂2.88.5粉细砂：灰白、灰黄等色，湿饱和，呈松散状，颗粒形状为棱角，分选性差、含泥量大1002-4粉质粘性土3.111.6粉质粘性土：灰褐色、灰黄色、灰绿色等色，饱和，呈软塑状硬塑状不等，含有少量砂粒。1502-5细粉砂1.112.7细粉砂：灰白、灰黄等色，含粘粒较大，呈松散状，颗粒比较均匀1322-6粉质粘土1.514.2砂质粘性土：灰黄色、灰红色、灰白色，湿饱和，松散到稍密。矿物成分主要由石英、长石等碎屑物组成。1602-7细中砂0.915.1细中砂：灰白、灰黄等色，含粘粒量少，呈稍密到中密状、密状，颗粒比较均匀，局部含砾石。2003Qel砂质粘性土3.618.7砂质粘性土：灰黄色、灰红色、灰白色、呈硬塑状到坚硬状，由花岗岩风化残积而成。2304-1Ar全风化花岗岩4.122.8全风化花岗岩：褐红、浅黄色，主要造岩矿物为石英、长石、黑云母，结构已基本破坏，矿物成分已显著变化，手捏易碎，遇水易软化、崩解。5504-2强风化花岗岩13.736.5强风化花岗岩：褐黄、灰黄色、灰白色主要造岩矿物为石英、长石、黑云母等，岩石已风化成碎块状，组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，用镐可以挖掘。650第六章 塔吊桩基础的计算书1、地脚螺栓预埋搁置： 地基土质要求均匀，土质承载力不低于35.5Mpa;混凝土强度不低于C35。地脚螺栓预埋搁置（见塔机基础图） 2、基础计算：（1）.塔吊基础受力情况：#机：基础荷载P(kN)M(kN.m)FkFhMMZ511451980250Fk=5111.2=613.2kN Fh=45.001.4=63.00kNMk=(1980.00+45.001.30)1.4=2853.9kN.m2#机：基础荷载P(kN)M(kN.m)FkFhMMZ424.7351500200Fk=424.71.2=509.64kN Fh=35.001.5=52.50kNMk=(1500.00+35.001.30)1.5=2318.25kN.m3.桩顶以下岩土力学资料详见：表（5-1）、表（5-2）4、基础设计主要参数基础桩采用4根500预应力管桩,桩顶标高-7.10m；桩混凝土等级C80,fC=35.90N/mm2 ,EC=3.80104 N/mm2；ftk=3.11N/mm2,桩长约22.60m,管道壁厚125mm；钢筋HRB400，fy=360.00N/mm2,Es=2.00105N/mm2；承台尺寸长：#机：(a)=5.00m,宽(b)=5.00m,高(h)=1.50m；桩中心与承台中心1.8m,承台面标高-5.80m；承台混凝土等级C35，ft=1.57N/mm2,fC=16.7N/mm2,砼=25kN/m3。Gk=abh砼1.2 =5.005.001.50251.2=1125.00kN2#机：(a)=4.50m,宽(b)=4.50m,高(h)=1.40m；桩中心与承台中心1.8m,承台面标高-5.80m；承台混凝土等级C35，ft=1.57N/mm2,fC=16.7N/mm2,砼=25kN/m3。Gk=abh砼1.2 =4.504.501.40251.2=850.50kN塔吊基础尺寸示意图第七章、单桩允许承载力特征值计算1、 单桩竖向承载力特征值(1)、按地基土物理力学指标与承载力参数计算单桩竖向承载力特征值计算依据广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003第10.2.4条。按下列公式计算：（取其中ZK54桩孔）Ra= RsaRpa Rsa=qsiaiRpa=qqaAp式中Rsa桩侧土总摩阻力特征值； Rpa持力岩层总端阻力特征值； p桩嵌岩端截面周长； Ap桩截面面积；Ap=d2=3.140.250.25=0.196m2Rsa=uqsiai=2dqsiai=23.140.25（3.5x10+2.8x11+3.1x17+1.1x18+1.5x20+0.9x37+3.6x35+4.1x70=964.9KNRa= RsaRpa=964.9+785=1749.9kN(2)、桩身截面强度计算桩身混凝土强度计算依据广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003第10.2.7条。按下式验算桩身截面强度：式中c工作条件系数，灌注桩取0.70.8(水下灌注桩取较低值)，预制桩取0.80.9； fc桩身混凝土轴心抗压强度设计值； Ap桩身横截面面积；Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向设计值。c=0.85cfcAp=0.8535.9010000.196=5980.94kN2、单桩水平承载力特征值计算 预制管桩的水平承载力特征值计算依据广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-20第10.2.23条，按下式计算：式中：RHa单桩水平承载力特征值； EI桩身抗弯刚度，对于非预应力钢筋混凝土桩，EI=0.85ECI0；oa桩顶容许水平位移；x桩顶水平位移系数；桩的水平变形系数，按规范式(10.2.19)确定；m土的水平抗力系数的比例系数；b0桩身计算宽度(m)；I桩截面惯性矩；EC混凝土的弹性模量。I=/64(d4-d14)=3.14/64(0.254-0.1254)=0.00018m2EI=0.853.801070.00018=5814查(DBJ15-31-2003)P.118:m=6.00103kN/m4, Xoa=0.010m,bo =0.9(1.5d+0.5)=1.13m=(mbo/ ECI)0.2=(6.0010001.13/0.00018)0.2=568.17RHa=(3EI/x)oa=(.650.00018)/0.940.01=351.22kN 3.单桩抗拔力特征值计算 桩抗拔力的验算依据广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003第10.2.10条,按下式计算：式中G0桩自重，地下水位以下取有效重度计算； qsia桩侧土摩阻力特征值； p桩周长，p=d； i抗拔摩阻力折减系数。0.9G0=0.90.250.253.1422.6025=99.79kNRta=upiqsiai +0.9G0=964.9+99.79=1064.69kN第八章、单桩桩顶作用力计算和承载力验算1、 轴心竖向力作用下1#机：Qik=(FkGk)/n=(511+1125)/4=409kN#机：Qik=(FkGk)/n=(424.7+850.5)/4=318.8kN轴心竖向力409kN及318.8kN小于1749.9kN,满足要求。2、 偏心竖向力作用1#机：按照Mx作用在对角线进行计算，Mx=Mk=2853.9kN.m yi=1.80mQik=(FkGk)/nMxyi/yi2=390.255137.0212.96=390.25396.375=386.625kNcfc Ap =0kN桩身混凝土强度满足要求-6.125kNRta=1064.69kN单桩抗拔力满足要求2#机：按照Mx作用在对角线进行计算，Mx=Mk=2163.70kN.m yi=1.80mQik=(FkGk)/nMxyi/yi2=3343894.6612.96=334300.51=634.51kNcfc Ap =0kN桩身混凝土强度满足要求34.51kNRta=1064.69kN单桩抗拔力满足要求3、 水平力作用下1#机：Hik=Fh /n=45.00/4=11.255kNRHa=351.22kN单桩水平力HikRHa,满足要求。#机：Hik=Fh /n=35.00/4=8.75kNRHa=351.22kN单桩水平力HikRHa,满足要求。第九章、抗倾覆验算1#机：a1=1.80+0.25=2.05m,bi=3.60+0.25=3.85m，倾覆力矩M倾=MFhh=1980.00+45.001.60=2052.00kN.m抗倾覆力矩M抗=（FkGk）ai2Rtabi=(511.00+1050.00)2.05+21064.693.85=11398.16kN.mM抗/M倾=11398.16/2052.00=5.55抗倾覆验算5.55大于1.6,满足要求。#机：a1=1.80+0.25=2.05m,bi=3.60+0.25=3.85m，倾覆力矩M倾=MFhh=1500.00+35.001.60=1556.00kN.m抗倾覆力矩M抗=（FkGk）ai2Rtabi=(424.70+911.25)2.05+21064.693.8510936.81kN.mM抗/M倾=10936.81/1556.00=7.03抗倾覆验算7.03大于1.6,满足要求。第十章、预制桩插筋抗拔计算 插筋采用钢筋，fy=N/mm2,取 422As1=4380.0=1520mm2插筋锚入承台长度取45d，即L=22*45=990mm 取1000mm插筋锚入桩内长度按2000mm计算桩顶钢筋抗拔验算1=168.8010001520.00=111.05N/mm2桩顶钢筋抗拔验算2=10002034.003.5021520.00=191.17N/mm2 桩顶钢筋抗拔验算111.05与191.17N/mm2均小于360.00N/mm2,满足要求。第十一章、承台受冲切、受剪切承载力验算照广东省地基基础设计规范中10.5.4明确承台受冲切、受剪切承载力采用验算ho的高度来判断，可按下式计算：式中F作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值； fc承台混凝土抗压强度设计值； c柱截面周长； F作用于柱底的竖向压力设计值； Qki冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力(不计承台及其上覆土重)之和； Fk作用于柱底处的竖向压力标准值； n桩数； n0冲切破坏锥体范围内的桩数。1#机：F=F1.2Qik=Fk=511.00kN, uc=23.140.25=1.57m,ho=1.40-0.07=1.33m2( F/ fc)0.5uc/8=2(.0016.70)0.5-1570.008=153.6mmh0=1330mm 承台有效高度153.6mm小于1330mm,满足要求。#机：F=F1.2Qik=Fk=424.7kN,uc=23.140.25=1.57m,ho=1.50-0.07=1.43m2( F/ fc)0.5uc/8=2(.0016.7)0.5-1570.008=513mmh0=1430mm 承台有效高度513mm小于1430mm,满足要求。第十二章、承台配筋计算1#机：基础弯矩计算Ni= Fk/n+ Mxyi/yi2=153.3+5137.0212.96=549.375kN，Xi =1.80mM=Nixi=2549.3751.80=1977.75kN.m基础配筋计算基础采用HRB335钢筋，fy=300.00N/mm2As1=M/0.9fyho=1977.75106/(0.9300.001330.00)=5508mm2按照最小配筋率=0.15%计算配筋As2=bho=0.00155000.001330.00=9975mm2比较As1和As2，按As1配筋取2525 200mm (钢筋间距满足要求)As=25491.00=12275mm2承台配筋面积12275mm2大于9975mm2,满足要求。#机：基础弯矩计算Ni= Fk/n+ Mxyi/yi2=106.18+3894.6612.96=406.69kN，Xi =1.80mM=Nixi=2406.691.80=1464.1kN.m基础配筋计算基础采用HRB335钢筋，fy=300.00N/mm2As1=M/0.9fyho=1464.1106/(0.9300.001430.00)=3792mm2按照最小配筋率=0.15%计算配筋As2=bho=0.00154500.001430.00=9652.5mm2比较As1和As2，按As1配筋取2325 200mm (钢筋间距满足要求)As=23491.00=11293mm2承台配筋面积11293mm2大于9652.