高层框架结构塔吊基础专项施工方案

PAGEPAGE37目录1编制依据………………………22工程概况………………………23作业条件………………………44施工准备………………………75施工方法、验收标准和各项保证措施………76设计计算书……………………87基础钢筋设计…………………188塔吊附墙设计…………………199附图：1、勘探点平面布置图2、工程地质剖面12-123、工程地质剖面8-84、塔吊平面、竖向布置图5、塔吊桩基及承台定位图编制依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）；《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；《TC5013塔式起重机使用说明书》；《本工程岩土工程详细勘察报告》；《本工程施工图纸》；《本工程施工组织设计》。工程概况eq\o\ac(○,1)建筑结构概况规划总用地面积10208平方米，总建筑面积83933平方米。其中：地上建筑面积56390平方米，地下建筑面积27543平方米，建筑占地面积60717平方米。地面上主楼23层，裙房8层，地面下三层，建筑总高度94.95米，装饰构架最高点108.55米，地下一层层高5.0m，建筑功能为放射科；地下二层层高为4.35m，建筑功能为车库；地下三层为4.5m，建筑功能为为设备用房和地下车库；地上建筑层高有5.1m、4.2m、3.9m，分别作为各科室的门诊及急诊用房和行政办公用房等。大楼建成后，可满足8000人日门诊量的要求。同时使得医院整体规划更加完整，各功能区门诊楼、外科楼、内科楼、干部楼的联系更加紧密便捷，城市的建筑空间和景观更加丰富完整。本工程结构形式为框架剪力墙结构，基础类型为桩基。地基基础设计等级为甲级，建筑抗震设防类别属乙类建筑。抗震设防烈度为六度，建筑结构安全等级为二级。结构抗震等级中框架、剪力墙抗震等级均为二级，且地下一层为二级，地下二、三层为三级。裙楼与主楼之间设置一道抗震缝，缝净宽150mm。本工程共有三层地下室，采用桩筏基础。基坑面积8605m2，总延长米约392m，基坑开挖深度约15～17.8m，根据基坑开挖深度的不同，基坑周边围护体分别采用800mm和1000mm厚的“两墙合一”地下连续墙。eq\o\ac(○,2)塔吊基础概况根据施工组织设计的部署，本工程需在:C轴到D轴、1轴西侧范围间安装一台TC5013型塔吊（1#塔吊），B轴到C轴、10轴到11轴范围间安装一台TC5013型塔吊（2#塔吊），共计两台TC系列塔吊。因受场地限制，无法满足独立基础的施工要求，现根据现场实际情况，采用桩基础方案。塔吊桩基采用和工程桩一样的截面为直径φ800mm钢筋混凝土钻孔灌注桩。承台为5000mm×5000mm×1350mm。具体平面布置位置及桩承台结构形式见后附图。作业条件eq\o\ac(○,1)现场水文、地质条件根据勘察钻探揭露深度范围内，场地岩土层自上而下主要由五个单元层组成，从成因上看，（1)单元层属人工填土（Qml)；（2)单元层属第四系全新统冲积（Q4al)一般粘性土层；（3)单元层属第四系全新统冲积（Q4al)粉砂层；（4)单元层属第四系全新统冲积（Q4al)的砾卵石夹中粗砂层；（5)单元层属志留系（S)泥岩。根据各岩土（砂)层力学性质上的差异，可将场区地基岩土进一步细划为若干亚层。详见地层特性表见表1。地层特性表见表1层号土层名称土层简述层厚（m)层顶埋深(m)重度KN/m3渗透系数Kv(ccm/s)(1-1)杂填土主要由一般粘性土土、砖渣、碎碎石、砼碎块块等物质组成成，局部地段段有老基础，化化粪池分布,(1-11)分布整个场场区表层。0.5-2.3现地面17.502.0e-3(1-2)素填土主要由一般粘性土土组成,混夹少许砖砖渣、碎石、植植物根茎等物物质，场区大大部分地段均均有分布，填填积时间超过过十年。0.6-3.90.5-1.817.502.0e-4(2-1)粘土含少许氧化铁、、云云母片等物质质，场区大部部分地段均有有分布，仅局局部地段缺失失。0.6-3.61-2.617.805.1e-6(2-2)粘土含少许氧化铁、云云母片等物质质，全场区均均有分布。1.5-4.42.2-5.618.61.2e-4(2-3)粉质粘土夹粉土含少许氧化铁、云云母片等物质质，层间局部部夹有薄层粉粉土，粉土呈呈稍密～中密密状态，全场场区均有分布布。0.8-3.25.5-7.518.41.8e-7(3-1)粉砂夹粉土含少许云母片、石石英等物质，层层间夹薄层粉粉土，粉土呈呈中密状态，全全场区均有分分布。2.7-5.57.3-9.219.03.09e-3(3-2)粉砂含少许云母片、石石英等物质，砂砂性较纯，在在水平方向上上分布均匀，全全场区均有分分布。4.9-10.0010.1-14..319.52.0e-2(3-3)粉细砂含少许云母片、石石英等物质，砂砂性较纯，在在该层层间夹夹少许中粗砂砂、砾砂、小小砾石，该层层在局部地段段夹有相对较较弱的(3-3a)层粉细砂夹夹粉土层，(3-3)层在水平方方向上分布均均匀。16.8-30..016.8-22..320.0—(3-3a)粉细砂夹粉土含少许云母片、石石英等物质，层层间粉土呈中中密状态，该该层在水平方方向上分布不不均匀，仅在在局部地段分分布，属(3-3)层中相对软软弱的夹层。3.2-12.5522.3-27..5——(4)砾卵石夹中粗砂含少许云母片、石石英等物质，卵卵石粒径一般般在3.0～6.0cm间，最最大粒径达88cm，空隙隙间被中粗砂砂所充填，在在水平方向上上分布均匀。3.8-6.346.0-48..7——(5-1)强风化泥岩岩石多风化成近似似于土及岩屑屑状，岩芯用用手易折断，并并夹有中风化化岩块，取芯芯率高，属软软岩～极软岩岩范畴，岩体体极破碎，岩岩体基本质量量等级为Ⅴ级。0.6-2.551.2-52..8——(5-2)中风化泥岩岩芯呈块状或短柱柱状，泥状结结构，块状构构造，裂隙发发育，属软岩岩～极软岩范范畴，岩体较较破碎，岩体体基本质量级级为Ⅴ级。揭露厚度大于10.90m52.6-55..0——武汉地区属亚热带气候，冬寒夏暖，春湿秋旱，夏季多雨，冬季少雪，四季分明。极端最高气湿41.3℃，极端最低气温-18.1℃，年平均气温16.3℃，每年7、8、9月为高温期，12月至翌年2月为低温期，并伴有霜冻和降雪发生。雨量充沛，气候湿润，汉口（武汉关）水文站多年平均降雨量为1248.5毫米。年平均蒸发量为1447.9毫米。绝对湿度年平均16.4毫巴，相对湿度75.7%。拟建场地位于长江、汉江冲积一级阶地，地下水类型包括上层滞水和孔隙承压水。上层滞水主要赋存于（1）层人工填土层中，主要接受大气降水和地表散水的渗透补给，无统一自由水面，水量同季节、周边排泄条件关系密切。孔隙承压水赋存于（3）单元砂土层及（4）单元砾卵石层中，与长江、汉江等地表水体及区域承压水体联系密切，水量丰富。另外，（2-3）粉质粘土夹粉土层中赋存有包气带水。勘察期间测得场地内部分勘探孔上层滞水静止水位埋深在地表下1.30～2.00m，相当于标高为19.03～19.99m。勘察期间（2008.6.29），实测到B3孔附近（水文地质试验孔）的孔隙承压水位埋深在地表下5.00m，相当于高程16.20m。孔隙承压水位年变化幅度为3～4米。根据相应的水文地质勘察报告，场地综合渗透系数约17.53m/d。eq\o\ac(○,2)周边场地华中科技大学同济医学院附属协和医院门诊医技大楼位于武汉市汉口解放大道1277号协和医院院内，拟建工程南临60米宽解放大道，西临中山公园，东与外科病房大楼相临，北与内科楼和干部病房楼相连，地理位置十分显著。eq\o\ac(○,3)施工条件塔吊桩基应在钻孔灌注桩机退场前完成打桩作业。塔吊应在桩基及其承台达到设计强度后方能安装，严禁随意安装。施工准备共增加8根直径φ800mm钢筋混凝土钻孔灌注桩，应提前通知桩基分包商准备，并办理必要的签证手续。按要求做好承台钢筋、模板、商品混凝土准备计划。按附图确定的桩位基准点测定桩位，并打入质标记，桩位放线应确保准确无误，桩位基准点应作专门保护，不得损坏。施工方法、验收标准和各项保证措施钻孔灌注桩施工方法、验收标准和各项保证措施详钻孔灌注桩施工方案。承台做法详本方案附图。钢筋保护层厚度取70mm，混凝土强度等级为C35。钻孔灌注桩嵌入承台不小于100mm，主筋锚固长度为35d。钻孔灌注桩要求进入（3-3）粉砂层。地脚螺栓做法详《TC系列塔式起重机使用说明书》。预埋地脚螺栓时应用铁丝与承台钢筋绑扎，不允许采用点焊的方法固定。具体安装时按照通过备案的随机技术参数为准进行安装工作。设计计算书荷载取值根据《建筑地基基础技术规范》（DB42/242-2003），结合《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）给出的钻孔灌注桩设计参数见下表：表12地层编号及名称钻孔灌注桩qsia(kPa))qpa(kPa)(1-1)杂填土土9(1-2)素填土土9(2-1)粘土32(2-2)粘土35(2-3)粉质粘土土夹粉土13(3-1)粉砂夹粉粉土11(3-2)粉砂25(3-3)粉细砂30550(3-3a)粉细砂夹夹粉土11350(4)砾卵石夹中粗粗砂701000(5-1)强风化泥岩岩50800(5-2)中风化泥岩岩1001800塔吊桩承台计算6.2.1、1#塔吊计算：C轴到D轴、1轴西侧范围间TC5013型塔吊。一、塔吊的基本参数信息塔吊型号:TC5013，塔吊起升高度H=120.400m，塔吊倾覆力矩M=1000kN.m，混凝土强度等级:C35，塔身宽度B=1.835m，基础以上土的厚度D=1.000m，自重F1=800kN，基础承台厚度Hc=1.350m，最大起重荷载F2=80kN，基础承台宽度Bc=5.000m，桩钢筋级别:II级钢，桩直径=0.800m，桩间距a=3.5m，承台箍筋间距S=200.000mm，承台砼的保护层厚度=50.000mm。二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算塔吊自重（包括压重）F1=800.00kN，塔吊最大起重荷载F2=80.00kN，作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=1056.00kN，塔吊的倾覆力矩M=1.4×1000.00=1400.00kN。三、矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。1.桩顶竖向力的计算依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条。其中n──单桩个数，n=4；F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1056.00kN；G──桩基承台的自重G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)=1.2×(25×5.00×5.00×1.35+20×5.00×5.00×1.00)=1612.50kN；Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取1400.00kN.m；xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.75m；Ni──单桩桩顶竖向力设计值(kN)；经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，最大压力：N=(1056.00+1612.50)/4+1400.00×1.75/(4×1.752)=867.13kN。2.矩形承台弯矩的计算依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条。其中Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)；xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.83m；Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n=464.00kN/m2；经过计算得到弯矩设计值：Mx1=My1=2×464.00×0.83=772.56kN.m。四、矩形承台截面主筋的计算依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。式中，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；ho──承台的计算高度Hc-50.00=1300.00mm；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；经过计算得：αs=772.56×106/(1.00×16.70×5000.00×1300.002)=0.005；ξ=1-(1-2×0.005)0.5=0.005；γs=1-0.005/2=0.997；Asx=Asy=772.56×106/(0.997×1300.00×300.00)=1986.38mm2。五、矩形承台斜截面抗剪切计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11条。根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，记为V=867.13kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；bo──承台计算截面处的计算宽度，bo=5000mm；ho──承台计算截面处的计算高度，ho=1300mm；λ──计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处至x,y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=832.50mm，当λ<0.3时，取λ=0.3；当λ>3时,取λ=3，满足0.3-3.0范围；在0.3-3.0范围内按插值法取值。得λ=0.64；β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，得β=0.13；fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；S──箍筋的间距，S=200mm。则，1.00×867.13=8.67×105N≤0.13×300.00×5000×1300=1.39×107N；经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！六、桩承载力验算桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1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=867.13kN；桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2；A──桩的截面面积，A=5.03×105mm2。则，1.00×867125.00=8.67×105N≤14.30×5.03×105=7.19×106N；经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！七、桩竖向极限承载力验算桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(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=867.13kN；单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：其中R──最大极限承载力；Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:Qpk──单桩总极限端阻力标准值:ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，γs,νp──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；qpk──极限端阻力标准值；u──桩身的周长，u=2.513m；Ap──桩端面积,取Ap=0.503m2；li──第i层土层的厚度；各土层厚度及阻力标准值如下表:序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)土层11.6032.000.00（2-1）21.8035.000.00（2-2）32.2013.000.00（2-3）43.5011.000.00（3-1）510.8030.00550.00（3-3）63.2011.00350.00（3-3a）710.0030.00550.00（3-3）由于桩的入土深度为35.00m,所以桩端是在第7层土层。单桩竖向承载力验算:R=2.51×(1.60×32.00×0.92+1.80×35.00×0.92+2.20×13.00×0.92+3.50×11.00×0.92+10.80×30.00×0.92+3.20×11.00×0.92+10.00×30.00×0.92)/1.67+1.29×550.00×0.503/1.67=1.38×103kN>N=867.125kN；上式计算的R的值大于最大压力867.13kN,所以满足要求!6.2.2、2#塔吊计算：B轴到C轴、10轴到11轴范围间TC5013型塔吊。一、塔吊的基本参数信息塔吊型号:TC5013，塔吊起升高度H=39.200m，塔吊倾覆力矩M=630kN.m，混凝土强度等级:C35，塔身宽度B=1.6m，基础以上土的厚度D=0m，自重F1=600kN，基础承台厚度Hc=1.350m，最大起重荷载F2=60kN，基础承台宽度Bc=5.000m，桩钢筋级别:II级钢，桩直径=0.800m，桩间距a=3.5m，承台箍筋间距S=200.000mm，承台砼的保护层厚度=70.000mm。二、塔吊基础承台台顶面的竖向向力和弯矩计计算塔吊自重（包括压压重）F1=600..00kN，塔吊最大起重荷载载F2=60.000kN，作用于桩基承台顶顶面的竖向力力F=1.22×(F1+F2)=7922.00kNN，塔吊的倾覆力矩MM=1.4××630.000=8822.00kNN。三、矩形承台弯矩矩及单桩桩顶顶竖向力的计计算图中x轴的方向是是随机变化的的，设计计算算时应按照倾倾覆力矩M最不利方向向进行验算。1.桩顶竖向力力的计算依据《建筑桩技术术规范》JGGJ94-994的第5.1..1条。其中n──单单桩个数，nn=4；F───作用于桩基基承台顶面的的竖向力设计计值，F=7792.000kN；G───桩基承台的的自重G==1.2×（25×Bc×Bc×Hc+200×Bc×Bc×D)=1.2×(25×5.00×5.00×1.35++20×5.00×5.00×0.00))=10122.50kNN；Mxx,My──承台底面的的弯矩设计值值，取8822.00kNN.m；xii,yi──单桩相对承承台中心轴的的XY方向距离离a/2=1..75m；Nii──单桩桩顶竖竖向力设计值值(kN)；经计算得到单桩桩桩顶竖向力设设计值，最大压力：N=((792.000+10112.50))/4+8882.00××1.75//(4×1.7552)=5777.13kNN。2.矩形承台弯弯矩的计算依据《建筑桩技术术规范》JGGJ94-994的第5.6..1条。其中Mx1,MMy1──计算截面处处XY方向的弯弯矩设计值((kN.m))；xi,,yi──单桩相对承承台中心轴的的XY方向距离离取a/2--B/2=00.95m；；Ni11──扣除承台自自重的单桩桩桩顶竖向力设设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n==324.000kN/mm2；经过计算得到弯矩矩设计值：Mx1=My1==2×324.000×0.95==615.660kN.mm。四、矩形承台截面面主筋的计算算依据《混凝土结构构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。式中，αl──系系数，当混凝凝土强度不超超过C50时，α1取为1.0,,当混凝土强强度等级为CC80时，α1取为0.94,期期间按线性内内插法得1..00；fc───混凝土抗压压强度设计值值查表得166.70N//mm2；ho───承台的计算算高度Hc-50.000=13000.00mmm；fy───钢筋受拉强强度设计值，fy=300.00N/mm2；经过计算得：αss=615..60×1006/(1.000×16..70×50000.000×13000.002)=0.0004；ξ=1-(1-22×0.0004)0.55=0.0004；γs=1-0.0004/2=00.998；；Assx=Asy=6115.60××106/(0.9998×1300..00×300.000)=15581.922mm2。五、矩形承台斜截截面抗剪切计计算依据《建筑桩技术术规范》(JGJ944-94)的的第5.6..8条和第5.66.11条。根据第二步的计算算方案可以得得到XY方向桩对对矩形承台的的最大剪切力力,考虑对称性性，记为V=577..13kN我我们考虑承台台配置箍筋的的情况，斜截截面受剪承载载力满足下面面公式：其中，γo──建建筑桩基重要要性系数，取取1.00；bo───承台计算截截面处的计算算宽度，bo=5000mmm；ho───承台计算截截面处的计算算高度，ho=1300mmm；λ──计算截面的剪跨比比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，此处，ax，ayy为柱边（墙墙边）或承台台变阶处至x,y方向计算算一排桩的桩桩边的水平距距离，得(Bc/2-B//2)-(BBc/2-a//2)=9550.00mmm，当λ<0.3时，取λλ=0.3；当当λ>3时,取λ=3，满足0.33-3.0范范围；在0.3-3.0范范围内按插值值法取值。得得λ=0.733；β──剪切系数，当0..3≤λ＜1.4时，β=0.122/(λ+0.3))；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2//(λ+1.5))，得β=0.12；fc───混凝土轴心心抗压强度设设计值，fc=16.770N/mmm2；fy───钢筋受拉强强度设计值，fy=300.00N/mm2；S───箍筋的间距距，S=200mmm。则，1.00×5577.133=5.777×105N≤0.12×300.000×5000×1300==1.26××107N；经过计算承台已满满足抗剪要求求，只需构造造配箍筋！六、桩承载力验算算桩承载力计算依据据《建筑桩技技术规范》((JGJ944-94)的的第4.1..1条。根据第二步的计算算方案可以得得到桩的轴向向压力设计值值，取其中最最大值N=5577.133kN；桩顶轴向压力设计计值应满足下下面的公式：：其中，γo──建建筑桩基重要要性系数，取取1.00；fc───混凝土轴心心抗压强度设设计值，fcc=16.770N/mmm2；A───桩的截面面面积，A=55.03×105mm2。则，1.00×55771255.00=55.77×105N≤16.700×5.03×105=8.399×106N；经过计算得到桩顶顶轴向压力设设计值满足要要求,只需构造配配筋！七、桩竖向极限承承载力验算桩承载力计算依据据《建筑桩基基技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3条；根据第二步的计算算方案可以得得到桩的轴向向压力设计值值，取其中最最大值N=5577.133kN；单桩竖向承载力设设计值按下面面的公式计算算：其中R──最最大极限承载载力；Qssk──单桩总极限限侧阻力标准准值:Qppk──单桩总极限限端阻力标准准值:ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩桩效应系数，桩桩端阻群桩效效应系数，γs,νp──分别为桩侧阻力分分项系数，桩桩端阻抗力分分项系数，qssik──桩侧第i层土的极限限侧阻力标准准值；qppk──极限端阻力力标准值；u───桩身的周长长，u=2.5113m；App──桩端面积,取Ap=0.5033m2；lii──第i层土层的厚厚度；各土层厚度及阻力力标准值如下下表:序号土厚度(m))土侧阻阻力标准值((kPa)土端阻力力标准值(kPa)土土名称111.6700.0000.00（1-1）以上200.7099.0000.00（1-1）300.8099.0000.00（1-2）400.90332.0000.00（2-1）533.60335.0000.00（2-2）622.00113.0000.00（2-3）733.50111.0000.00（3-1）866.70225.0000.00（3-2）9119.1330.000550..00（3-3）由于桩的入土深度度为40.000m,所以桩端是是在第9层土层。单桩竖向承载力验验算:R=2..51×(1.67×0.00×0.92++0.70××9.00×0.92++0.80××9.00×0.92++0.90××32.000×0.92++3.60××35.000×0.92++2.00××13.000×0.92++3.50××11.000×0.92++6.70××25.000×0.92++19.133×30.000×0.92))/1.677+1.299×550.000×0.5033/1.677=1.566×103kN>N==577.1125k