塔吊基础方案(中建).doc

深圳中海建筑有限公司合川项目部 重庆市合川区北城沙坪路二期拆迁安置还房4#、5#楼塔吊基础施工方案批准： 审核： 初审： 编制： 深圳中海建筑有限公司重庆市合川区北城沙坪路二期拆迁安置还房项目部2011年07月01日- 15 -目 录一、编制说明1二、工程概况13.1气象与水文13.2地层岩性13.3水文地质条件13.4岩土物理力学指标取值1三、塔吊选型2四、塔吊定位2五、塔吊基础选型3一)土质情况3二)承台及基础形式选择3三)塔吊基础配筋3六、塔吊基础施工流程4七、基础计算41.基础最小尺寸计算42.4#楼塔吊基础计算63.5#楼塔吊桩基础的计算104#、5#楼塔吊基础施工方案一、 编制说明因目前重庆市合川区北城沙坪路二期拆迁安置还房项目能够具备开工条件的只有4#、5#楼的基础工程，故根据现场施工进度及垂直运输所需，先将4#、5#楼的塔吊基础方案进行编制。二、 工程概况l 工程概况4#、5#楼均为高层住宅，为33层框架-剪力墙结构，建筑高度99.00m，屋面构架顶的标高为105.90m。l 工程地质概况根据业主目前提供的重庆市合川区高校园区社会保障房一期（17#楼）工程地质勘察报告（一次性勘察）2008.10进行描述的。3.1 气象与水文场区属亚热带气候区，温暖湿润，雨量充沛，夏季炎热，冬季暖和多雾。多年平均气温18.3C，最冷月(一月)平均气温7.5C，最热月(7月)平均气温28C,最高气温42C，最低气温-1.8C，年平均相对湿度71%，年平均降雨量1079.4mm，最大年平均降雨量达1378.3mm(1998年)，最小年平均降雨量783.2mm(1965年)，最大日降水量206.1mm(1996年7月12日)，其中69%集中在59月，多年平均蒸发量1138mm，因大气污染，时有酸雾酸雨发生，常年风速较小，以偏西北风为主，最大风速28.4m/s。3.2 地层岩性根据业主目前提供的重庆市合川区高校园区社会保障房一期（17#楼）工程地质勘察报告（一次性勘察）2008.10版可知，距离塔吊定位最近的勘探点的地质情况分别如下：1. 4#楼塔吊设定位置的地质情况：人工回填土层厚度为9.86m，强风化岩层厚度为2.20m，中风化岩层厚度为10.60m。2. 5#楼塔吊设定位置的地质情况：人工回填土层厚度为14.36m，粉质粘土厚度为1.60m，强风化岩层厚度为1.20m，中风化岩层厚度为12.70m。3.3 水文地质条件拟建场地内地下水主要为分布于第四系的松散岩类孔隙水及分布于侏罗系中统沙溪庙组基岩内的基岩风化裂隙睡和碎屑岩类裂隙水。该场地地势为北西高南东低，地下水受大气降雨的补给排泄条件好，下伏基岩主要为侏罗系中统沙溪庙组的砂、泥岩互层，不利于大气降水的入渗和汇集。场地岩体完整性较好，裂隙不发育，地下水赋存条件差。3.4 岩土物理力学指标取值地基承载力特征值：人工素填土地基承载力特征根据现场载荷实验确定。 粉质粘土：根据试验数据查工程地质勘察规范（DBJ50-043-2005）表9.3.3-3，结合地方经验综合取值：160 kPa；强风化泥岩和泥质砂岩：300kPa（经验值）。三、 塔吊选型4#、5#楼均为高层住宅，为33层框架-剪力墙结构，建筑高度99.00m，屋面构架顶的标高为105.90m。考虑到工期、成本和垂直运输的实际需要拟各安装QTZ50型塔吊1台，塔吊安装高度120米。四、 塔吊定位根据现场实际情况需要，塔吊布置在如图所示位置。该处场地开阔，能最大限度地覆盖作业面，同时满足建筑物的施工需要，并且安装、拆除方便。见附图。 在建筑物中的位置见总平面图。五、 塔吊基础选型一) 土质情况根据业主目前提供的重庆市合川区高校园区社会保障房一期（17#楼）工程地质勘察报告（一次性勘察）2008.10版可知，距离塔吊定位最近的勘探点的地质情况分别如下：1. 4#楼塔吊设定位置的地质情况：人工回填土层厚度为9.86m，强风化岩层厚度为2.20m，中风化岩层厚度为10.60m。2. 5#楼塔吊设定位置的地质情况：人工回填土层厚度为14.36m，粉质粘土厚度为1.60m，强风化岩层厚度为1.20m，中风化岩层厚度为12.70m。二) 承台及基础形式选择4#楼场地平整后，目前场地土为回填土（地貌高程为240.30m），承载力特征值不能满足塔吊基础下土质地耐力大于200Kpa的要求；作为持力层的强风化基岩位于235.50m高程上，与原图地貌高差4.80m，故4#楼塔吊基础不能直接置于强风化基岩上，需采用人工挖孔单桩基础，桩径A1500mm，其承载力特征值为300Kpa，且嵌入强风化砂岩3000。防雷接地采用A12镀锌圆钢与基础桩钢筋跨接焊接连接。4#楼承台尺寸为375037501500mm，桩顶嵌入承台100。其承台埋置2.5m（相对于4#楼场地标高240.30），低于地面1.0m。5#楼场地平整后，目前场地土为回填土（地貌标高为+239.90m），承载力特征值为不能满足塔吊基础下土质地耐力大于200Kpa的要求(说明书第20页)；作为持力层的强风化基岩位于+222.30m标高上，与原图地貌高差17.60m，故5#楼塔吊基础不能直接置于强风化基岩上，需采用人工挖孔单桩基础，桩径A1500mm，其承载力特征值为300Kpa,且嵌入强风化砂岩800。防雷接地采用A12镀锌圆钢与基础桩钢筋跨接焊接连接。5#楼承台尺寸为375037501500mm，桩顶嵌入承台100。其承台埋置2.5m（相对于目前5#楼场地标高240.30），低于地面1.2m。三) 塔吊基础配筋由于QTZ50自升塔式起重机使用说明书上提供了仅供参考的塔吊桩基础图及承台配筋图。具体以计算为准。塔吊基础地脚螺栓预埋详见QTZ50自升塔式起重机使用说明书。4#、5#楼塔吊桩基配筋为：主筋30B18 纵筋，箍筋加密区为A10100（上下1/3高度范围），非加密区为A10200（中间1/3高度范围），圆桩不扩底。桩顶嵌入承台部分不小于100mm，桩头钢筋伸入承台800mm，向四周135扩展。桩混凝土等级为C35，承台混凝土为C35。六、 塔吊基础施工流程楼塔吊基础施工流程：测量定位桩成孔施工中风化持力层确认（4#楼堪入强风化岩层深度3000，5#楼堪入强风化岩层深度1000）桩成孔验收钢筋笼安装、验收桩芯C35混凝土浇筑桩顶浮浆打凿承台土方开挖垫层C15砼浇筑承台砖模240厚（M5.0水泥砂浆砌筑MU7.5页岩砖）20厚1：2.5水泥砂浆抹面（承台底、砖模内侧）承台钢筋安装、验收A12镀锌圆钢防雷接地预埋、焊接连接预埋螺栓定位承台C35砼浇筑承台砼面人工收面。桩护壁做法：1. 桩护壁采用C25。2. 桩身10m以下部分，护壁厚度采用括号内的数值。3. 桩顶至桩身10m深区段护壁配筋采用A10200；桩身10m20m深区段护壁配筋采用A10150。4. 对桩孔较深，或遇淤泥、流砂等不良地质情况时，施工单位应加强护壁截面、配筋、减小护壁每节高度或其它加强措施。七、 基础计算1. 基础最小尺寸计算1.最小厚度计算依据混凝土结构设计规范(GB50010-2002)第7.7条受冲切承载力计算。根据塔吊基础对基础的最大压力和最大拔力，按照下式进行抗冲切计算：(7.7.1-2) 其中: F塔吊基础对基脚的最大压力和最大拔力；其它参数参照规范。 应按下列两个公式计算，并取其中较小值，取1.00； (7.7.1-2) (7.7.1-3) 1-局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数； 2-临界截面周长与板截面有效高度之比的影响系数； h-截面高度影响系数：当h800mm时，取h=1.0；当h2000mm时，取h=0.9，其间按线性内插法取用； ft-混凝土轴心抗拉强度设计值，取16.70MPa；pc,m-临界截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，其值宜控制在1.0-3.5N/mm2范围内，取2500.00； um-临界截面的周长：距离局部荷载或集中反力作用面积周边ho/2处板垂直截面的最不利周长；这里取（塔身宽度+ho）4=9.60m； ho-截面有效高度，取两个配筋方向的截面有效高度的平均值； s-局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值，s不宜大于4；当s2时，取s=2；当面积为圆形时，取s=2；这里取s=2；s-板柱结构中柱类型的影响系数：对中性，取s=40;对边柱，取s=30;对角柱，取s=20. 塔吊计算都按照中性柱取值，取s=40。 计算方案：当F取塔吊基础对基脚的最大压力，将ho1从0.8m开始，每增加0.01m至到满足上式,解出一个ho1；当F取塔吊基础对基脚的最大拔力时，同理,解出一个ho2，最后ho1与ho2相加，得到最小厚度hc。经过计算得到：塔吊基础对基脚的最大压力F=200.00kN时，得ho1=0.54m；塔吊基础对基脚的最大拔力F=200.00kN时，得ho2=0.54m；解得最小厚度 Ho=ho1+ho2+0.05=1.13m；实际计算取厚度为:Ho=1.50m。2.最小宽度计算建议保证基础的偏心矩小于Bc/4，则用下面的公式计算： 其中 F塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载， F=1.2(385+200.6+50)=762.72kN； G 基础自重与基础上面的土的自重， G=1.2（25BcBcHc+m BcBcD） =1.2(25.0BcBc1.50+20.00BcBc1.20)=1038.0KN； m土的加权平均重度， M 倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，M=1.4630=882kN.m。解得最小宽度 Bc=1.96m，实际计算取宽度为 Bc=3.75m。2. 4#楼塔吊基础计算A. 参数信息塔吊型号:QTZ50 自重(包括压重):F1=1112.70kN 最大起重荷载:F2=50.00kN 塔吊倾覆力距:M=2851.57kN.m 塔吊起重高度: H=120.00m 塔身宽度: B=1.60m 混凝土强度等级:C35 保护层厚度:50mm 水平抗力系数:m=200.00MN/m4 混凝土弹性模量:Ec=31500.00N/mm 桩顶面水平力:100.00kN 桩直径:d=1.50m 桩钢筋级别:级 桩入土深度:8.80m 塔吊最大起重力矩:50kN.m 塔吊总高度:H=120.00m 基本风压:Wk=0.67kPa 塔吊主弦杆截面宽度: b=0.15m 塔身最大水平力:Vh=10kN 水平力作用高度:h=120.00m 塔吊自由高度标准节数:n=16B. 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算 1. 塔吊自重(包括压重)F1=1112.70kN 2. 塔吊最大起重荷载F2=50.00kN 作用于桩基承台顶面的竖向力 F=1.2(F1+F2)=1341.24kN 塔吊的倾覆力矩 M=1.42851.57=3992.20kN.mC. 承台计算 承台尺寸:3750mm3750mm1500mm 承台自重:3.753.751.525.0=527.34kN单桩承台的承台弯矩两个方向都为0(kN.m)，所以承台只需采用构造配筋，不需要进行抗剪和其它的验算！D. 桩身最大弯矩计算 计算简图： 1. 按照m法计算桩身最大弯矩： 计算依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-94)的第5.4.5条，并参考桩基础的设计方法与施工技术。 (1) 计算桩的水平变形系数(1/m): 其中 m地基土水平抗力系数； b0桩的计算宽度，b0=2.25m。 E抗弯弹性模量，E=0.67Ec=21105.00N/mm2； I截面惯性矩，I=0.25m4； 经计算得到桩的水平变形系数: =0.611/m (2) 计算 Dv: Dv=100.00/(0.613992.20)=0.04 (3) 由 Dv查表得：Km=1.01 (4) 计算 Mmax: 经计算得到桩的最大弯矩值: Mmax=3992.201.01=4024.88kN.m。 由 Dv查表得：最大弯矩深度 z=0.25/0.61=0.41m。E. 桩配筋计算 依据混凝土结构设计规范(GB50010-2002)第7.3.8条。 沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其截面受压承载力计算： (1) 偏心受压构件，其偏心矩增大系数按下式计算： 式中 l0桩的计算长度，取 l0=7.80m； h截面高度，取 h=1.50m； h0截面有效高度，取 h0=1.50m； 1偏心受压构件的截面曲率修正系数： 解得：1=1.00 A构件的截面面积，取 A=1.77m2； 2构件长细比对截面曲率的影响系数,当l0/h0.625时，取 t=0： 由上两式计算结果：为保证安全，按主筋30B18 纵筋，箍筋加密区为螺旋A10100，非加密区为螺旋A10200 配筋施工。F. 桩抗压承载力计算 桩承载力计算依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-94)的第5.2.2-3条 根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=2028.05kN 桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式： 其中 Quk最大极限承载力标准值； Qsk单桩总极限侧阻力标准值； Qpk单桩总极限端阻力标准值； qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值； qpk极限端阻力标准值，按下表取值； u桩身的周长，u=4.712m； Ap桩端面积,取Ap=1.77m2； li第i层土层的厚度,取值如下表； 厚度及侧阻力标准值表如下: 序号 土层厚度(m) 侧阻力特征值(kPa) 端阻力特征值(kPa) 土类别 1 4.8 60 120 粘性土或粉土 2 4 300 300 砂土或碎石类土 由于桩的入土深度为8.8m,所以桩端是在第2层土层。 最大压力验算: R=4.71(4.81201.00+46000.81)+0.81600.001.77=12729.42kN 上式计算的R的值大于最大压力2028.05kN,所以满足要求!3. 5#楼塔吊桩基础的计算A. 参数信息 塔吊型号: QTZ50 自重(包括压重):F1=1112.70kN 最大起重荷载: F2=50.00kN 塔吊倾覆力距:M=2188.40kN.m 塔吊起重高度: H=120.00m 塔身宽度:B=1.60m 混凝土强度等级:C35 保护层厚度:50mm 水平抗力系数: m=67.50MN/m4 混凝土弹性模量:Ec=31500.00N/mm 桩顶面水平力:100.00kN桩直径:d=1.50m 桩钢筋级别:级 桩入土深度:18.60m塔吊最大起重力矩:50kN.m 塔吊总高度:H=120.00m 基本风压:Wk=0.67kPa 塔吊主弦杆截面宽度: b=0.15m 塔身最大水平力:Vh=10kN 水平力作用高度:h=120.00m 塔吊自由高度标准节数:n=16B. 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算 1. 塔吊自重(包括压重)F1=1112.70kN 2. 塔吊最大起重荷载F2=50.00kN 作用于桩基承台顶面的竖向力 F=1.2(F1+F2)=1395.24kN 塔吊的倾覆力矩 M=1.42188.40=3063.76kN.mC. 承台计算 承台尺寸:3750mm3750mm1500mm 承台自重:3.753.751.525.0=527.34kN单桩承台的承台弯矩两个方向都为0(kN.m)，所以承台只需采用构造配筋，不需要进行抗剪和其它的验算！D. 桩身最大弯矩计算 计算简图： 1. 按照m法计算桩身最大弯矩： 计算依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-94)的第5.4.5条，并参考桩基础的设计方法与施工技术。 (1) 计算桩的水平变形系数(1/m): 其中 m地基土水平抗力系数； b0桩的计算宽度，b0=2.25m。 E抗弯弹性模量，E=0.67Ec=21105.00N/mm2； I截面惯性矩，I=0.25m4； 经计算得到桩的水平变形系数: =0.491/m (2) 计算 Dv: Dv=100.00/(0.493063.76)=0.07 (3) 由 Dv查表得：Km=1.01 (4) 计算 Mmax: 经计算得到桩的最大弯矩值: Mmax=3063.761.01=3104.03kN.m。 由 Dv查表得：最大弯矩深度 z=0.31/0.49=0.62m。E. 桩配筋计算 依据混凝土结构设计规范(GB50010-2002)第7.3.8条。 沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其截面受压承载力计算： (1) 偏心受压构件，其偏心矩增大系数按下式计算： 式中 l0桩的计算长度，取 l0=18.60m； h截面高度，取 h=1.50m； h0截面有效高度，取 h0=1.50m； 1偏心受压构件的截面曲率修正系数： 解得：1=1.00 A构件的截面面积，取 A=1.77m2； 2构件长细比对截面曲率的影响系数,当l0/h0.625时，取 t=0： 由上两式计算结果：为保证安全，按主筋30B18 纵筋，箍筋加密区为螺旋A10100，非加密区为螺旋A10200 配筋施工。F. 桩抗压承载力计算 桩承载力计算依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-94)的第5.2.2-3条 根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=2028.05kN 桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式： 其中 Quk最大极限承载力标准值； Qsk单桩总极限侧阻力标准值； Qpk单桩总极限端阻力标准值； qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值； qpk极限端阻力标准值，按下表取值； u桩身的周长，u=4.712m； Ap桩端面积,取Ap=1.77m2； li第i层土层的厚度,取值如下表； 厚度及侧阻力标准值表如下: 序号 土层厚度(m) 侧阻力特征值(kPa) 端阻力特征值(kPa) 土类别 1 17.6 120 160 粘性土或粉土 2 1 300 300 砂土或碎石类土 由于桩的入土深度为18.6m,所以桩端是在第2层土层。 最大压力验算: R=4.71(17.62401.00+16000.81)+0.81600.001.77=23057.92kN 上式计算的R的值大于最大压力2028.05kN,所以满足要求!