住宅小区工程塔吊基础施工专项方案

------------------------------------六安【柏庄·春暖花开】项目住宅小区一期工程塔吊基础施工专项方案------------------------------------广厦建设集团安徽创业建设有限公司六安【柏庄·春暖花开】一期工程项目部住宅小区工程塔吊基础施工专项方案塔吊基础施工专项方案(5#、6#塔吊)一、编制依据：1、浙江建机有限公司提供的ZJ5510塔式起重机《使用说明书及基础图》；安徽省建筑机械有限责任公司提供的QTZ5012《安装使用说明书》2、混凝土结构设计规范GB50010-2011；3、建筑地基基础设计规范GB50007-2012；4、《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)5、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)6、安徽水文工程勘察研究院提供的《六安柏庄春暖花开岩土工程勘察报告》；7、上海利恩建筑规划设计事务所提供的《柏庄·春暖花开工程建施图、结施图》。二、工程概况：六安【柏庄·春暖花开】项目住宅小区一期工程位于安徽省六安市梅山北路与刘园路交口。建筑面积约10万平方米，1#、3#、5#、7#、9#、13#楼，剪力墙结构。基础为钢筋砼筏板基础，主楼筏板顶标高为-5.750m（），±0.000相当于黄海标高41.500。主楼最高总高约98.2m。依据建筑物设计平面布置、施工现场条件及周围环境状况本工程计划共安装5台自升塔式起重机，确保该工程施工垂直运输要求。（编号1#塔吊）位于3#楼南侧，1#3#楼共同使用此塔吊，（编号2#塔吊）位于5#楼西侧，因场地限制，作用是料场转料用，（编号3#塔吊）位于7#楼南侧安装在s轴-T轴/17—19轴之间，5#7#楼共同使用此塔吊，工作有效半径50m；详见塔吊平面布置图。（编号5#塔吊）（编号6#塔吊）等9#楼13#楼蓝图出来再做定位。三、选用塔吊概述：1、根据本工程的施工要求，计划安装5台塔吊，塔吊采用四台浙江建机有限公司生产的ZJ5510塔式起重机和一台安徽省建筑机械有限责任公司生产的QTZ5012塔式起重机，供本工程材料垂直吊运。2、根据浙江建机集团提供的ZJ5510塔式起重机《使用说明书》结合本工程施工要求及安全规定，该塔机均采用附着安装，独立工作高度40.5m，附着式最大高度120m，塔吊计划安装高度为120m，塔机均由金属结构、工作机构、液压顶升系统、电气控制系统以及安全保护装置构成。采用液压顶升来实现增加或减少塔身标准节，使塔机能随着建筑高度变化而升降，并设有起升高度限位器，小车变幅限位器力矩。根据安徽建筑机械有限责任公司提供的QTZ5012塔机起重机安装使用说明书，结合本工程施工要求及安全规定，该塔机均采用附着安装，独立工作高度为40米，不用斜撑后塔机独立高度为30米，附着式最大高度为130m，塔吊计划安装高度115m，塔机均由金属结构、工作机构、液压顶升系统、电气控制系统以及安全保护装置构成。采用液压顶升来实现增加或减少塔身标准节，使塔机能随着建筑高度变化而升降，并设有起升高度限位器，小车变幅限位器力矩。四、塔吊的定位与布置：1、塔吊具体位置参见附图2、按照建筑物基础结构设计要求，结合《柏庄春暖花开岩土工程勘察报告》土层分布情况，塔吊基础均选用矩形独立基础，边长尺寸为：b=5000mm，厚度：h=1250mm，混凝土强度等级为C35，2、1、（编号5#塔吊）位于9#楼西侧，地基持力层选择地质报告中②层土为粉细砂、②-1层土为淤泥质粉质粘土、③层砾砂，粉细砂承载力100kpa,淤泥质粘土承载力80Kpa，砾砂承载力170Kpa,塔吊基础持力层位于粉细砂，由于该土层的承载力不能满足塔机厂家提供的安装高度130米地基承载力200Kpa的要求，该地基需采取地基加强，考虑设备、进度及经济综合情况，由现有的正在施工的桩基单位进行地基加固。采用与主楼相同的5根CFG长螺旋钻孔灌注桩，管内泵压砼灌注成桩施工工艺。桩身材料采用砼强度等级为C30，桩身直径为D=400，桩顶标高为相对标高（相对楼栋±0.000），桩顶标高为-6.15米，桩长为相对比主楼底板深18米。桩位布置见附图。塔吊五桩基础的计算书依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)。一.参数信息塔吊型号:QTZ63塔机自重标准值:Fk1=297.80kN起重荷载标准值:Fqk=50kN塔吊最大起重力矩:M=1035.3kN.m非工作状态下塔身弯矩:M=-1770kN.m塔吊计算高度:H=115m塔身宽度:B=1.6m桩身混凝土等级:C30承台混凝土等级:C35保护层厚度:H=50mm矩形承台边长:H=5.0m承台厚度:Hc=1.25m承台箍筋间距:S=196mm承台钢筋级别:HRB400承台顶面埋深:D=0m桩直径:d=0.4m桩间距:a=3.6m桩钢筋级别:HPB235桩入土深度:18m桩型与工艺:ＣＦＧ桩计算简图如下：二.荷载计算1.自重荷载及起重荷载1)塔机自重标准值Fk1=297.8kN2)基础以及覆土自重标准值Gk=5×5×1.25×25=781.25kN承台受浮力：Flk=5×5×0.75×10=187.5kN3)起重荷载标准值Fqk=50kN2.风荷载计算1)工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值a.塔机所受风均布线荷载标准值(Wo=0.2kN/m2)=0.8×1.59×1.95×1.2×0.2=0.60kN/m2=1.2×0.60×0.35×1.6=0.40kN/mb.塔机所受风荷载水平合力标准值Fvk=qsk×H=0.40×115.00=46.00kNc.基础顶面风荷载产生的力矩标准值Msk=0.5Fvk×H=0.5×46.00×115.00=2645.26kN.m2)非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值a.塔机所受风均布线荷载标准值(本地区Wo=0.35kN/m2)=0.8×1.63×1.95×1.2×0.35=1.07kN/m2=1.2×1.07×0.35×1.60=0.72kN/mb.塔机所受风荷载水平合力标准值Fvk=qsk×H=0.72×115.00=82.53kNc.基础顶面风荷载产生的力矩标准值Msk=0.5Fvk×H=0.5×82.53×115.00=4745.66kN.m3.塔机的倾覆力矩工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值Mk=-1770+0.9×(1035.3+2645.26)=1542.50kN.m非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值Mk=-1770+4745.66=2975.66kN.m、经计算设计值满足要求！三.桩竖向力计算非工作状态下：Qk=(Fk+Gk)/n=(297.8+781.25)/5=215.81kNQkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L=(297.8+781.25)/5+(2975.66+82.53×1.25)/5.09=820.64kNQkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L=(297.8+781.25-187.5)/5-(2975.66+82.53×1.25)/5.09=-426.52kN工作状态下：Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(297.8+781.25+50)/5=225.81kNQkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L=(297.8+781.25+50)/5+(1542.50+46.00×1.25)/5.09=540.13kNQkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L=(297.8+781.25+50-187.5)/5-(1542.50+46.00×1.25)/5.09=-126.01kN四.承台受弯计算1.荷载计算不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值：工作状态下：最大压力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×(297.8+50)/5+1.35×(1542.50+46.00×1.25)/5.09=518.24kN最大拔力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×(297.8+50)/5-1.35×(1542.50+46.00×1.25)/5.09=-330.42kN非工作状态下：最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×297.8/5+1.35×(2975.66+82.53×1.25)/5.09=896.93kN最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×297.8/5-1.35×(2975.66+82.53×1.25)/5.09=-736.11kN2.弯矩的计算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条其中Mx,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(m)；Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值(kN)。由于非工作状态下，承台正弯矩最大：Mx=My=2×896.93×1.00=1793.85kN.m承台最大负弯矩:Mx=My=2×-736.11×1.00=-1472.23kN.m3.配筋计算根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条式中α1──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,期间按线性内插法确定；fc──混凝土抗压强度设计值；h0──承台的计算高度；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2。底部配筋计算:αs=1793.85×106/(1.000×16.700×5000.000×12002)=0.0149=1-(1-2×0.0149)0.5=0.0150γs=1-0.0150/2=0.9925As=1793.85×106/(0.9925×1200.0×360.0)=4183.9mm2顶部配筋计算:αs=1472.23×106/(1.000×16.700×5000.000×12002)=0.0122=1-(1-2×0.0122)0.5=0.0123γs=1-0.0123/2=0.9925As=1472.23×106/(0.9938×1200.0×360.0)=3429.1mm2五.承台剪切计算最大剪力设计值：Vmax=896.93kN依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4条。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：式中λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2；b──承台的计算宽度，b=5000mm；h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1200mm；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2；S──箍筋的间距，S=196mm。经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!六.承台受冲切验算角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩冲切承载力验算七.桩身承载力验算桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.8.2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=1.35×820.64=1107.86kN桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：其中Ψc──基桩成桩工艺系数，取0.75fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.3N/mm2；Aps──桩身截面面积，Aps=125664mm2。经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求八.桩竖向承载力验算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.3和6.3.4条轴心竖向力作用下，Qk=225.81kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=820.64kN桩基竖向承载力必须满足以下两式：单桩竖向承载力特征值按下式计算：其中Ra──单桩竖向承载力特征值；qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值；qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值；u──桩身的周长，u=1.26m；Ap──桩端面积,取Ap=0.13m2；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)土名称10.84150粉细砂23.1140淤泥质粉质粘土31.4350砂砾412.2551800砂砾夹卵石52.4601800强风化粉砂岩由于桩的入土深度为18m,所以桩端是在第5层土层。最大压力验算:Ra=1.26×(0.84×15+3.1×14+1.4×35+12.2×55+0.460000000000001×60)+1800×0.13=1236.03kN由于:Ra=1236.03>Qk=225.81,最大压力验算满足要求!由于:1.2Ra=1483.23>Qkmax=820.64,最大压力验算满足要求!九.桩的抗拔承载力验算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.5条偏心竖向力作用下，Qkmin=-426.52kN桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：式中Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；λi──抗拔系数；Ra=1.26×(0.700×0.84×15+0.750×3.1×14+0.600×1.4×35+0.600×12.2×55+0.700×0.460000000000001×60)=644.190kNGp=0.126×(18×25-18×10)=33.929kN由于:644.19+33.93>=426.52，抗拔承载力满足要求!塔吊计算满足要求！2.2、（编号6#塔吊）位于13#楼南侧,地基持力层选择地质报告中②层土为粉细砂、②-1层淤泥质粉质粘土、③层砾砂，④砂砾夹卵石，塔吊基础持力层位于粉细砂层，粉细砂承载力100kpa，由于该粘土的承载力不能满足塔机厂家提供的安装高度120米地基承载力200Kpa的要求，该地基需采取地基加强，考虑设备、进度及经济综合情况，由现有的正在施工的桩基单位进行地基加固。采用与主楼相同的5根CFG长螺旋钻孔灌注桩，管内泵压砼灌注成桩施工工艺。桩身材料采用砼强度等级为C30，桩身直径为D=400，桩顶标高为相对标高（相对楼栋±0.000），桩顶标高为-6.15米，桩长为相对比主楼底板深约20米。桩位布置见附图。塔吊五桩基础的计算书依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)。一.参数信息塔吊型号:QTZ63塔机自重标准值:Fk1=795.00kN起重荷载标准值:Fqk=60.00kN塔吊最大起重力矩:M=742kN.m非工作状态下塔身弯矩:M=-1770kN.m塔吊计算高度:H=120m塔身宽度:B=1.6m桩身混凝土等级:C30承台混凝土等级:C35保护层厚度:H=50mm矩形承台边长:H=5.0m承台厚度:Hc=1.25m承台箍筋间距:S=183mm承台钢筋级别:HRB400承台顶面埋深:D=0m桩直径:d=0.4m桩间距:a=3.6m桩钢筋级别:HPB235桩入土深度:20m桩型与工艺:CFG桩计算简图如下：二.荷载计算1.自重荷载及起重荷载1)塔机自重标准值Fk1=795kN2)基础以及覆土自重标准值Gk=5×5×1.25×25=781.25kN承台受浮力：Flk=5×5×0.75×10=187.5kN3)起重荷载标准值Fqk=60kN2.风荷载计算1)工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值a.塔机所受风均布线荷载标准值(Wo=0.2kN/m2)=0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2=1.2×0.69×0.35×1.6=0.46kN/mb.塔机所受风荷载水平合力标准值Fvk=qsk×H=0.46×120.00=55.61kNc.基础顶面风荷载产生的力矩标准值Msk=0.5Fvk×H=0.5×55.61×120.00=3336.32kN.m2)非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值a.塔机所受风均布线荷载标准值(本地区Wo=0.35kN/m2)=0.8×1.63×1.95×1.39×0.35=1.24kN/m2=1.2×1.24×0.35×1.60=0.83kN/mb.塔机所受风荷载水平合力标准值Fvk=qsk×H=0.83×120.00=99.76kNc.基础顶面风荷载产生的力矩标准值Msk=0.5Fvk×H=0.5×99.76×120.00=5985.45kN.m3.塔机的倾覆力矩工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值Mk=-1770+0.9×(742+3336.32)=1900.49kN.m非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值Mk=-1770+5985.45=4215.45kN.m经计算设计值满足要求！三.桩竖向力计算非工作状态下：Qk=(Fk+Gk)/n=(795+781.25)/5=315.25kNQkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L=(795+781.25)/5+(4215.45+99.76×1.25)/5.09=1167.86kNQkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L=(795+781.25-187.5)/5-(4215.45+99.76×1.25)/5.09=-574.86kN工作状态下：Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(795+781.25+60)/5=327.25kNQkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L=(795+781.25+60)/5+(1900.49+55.61×1.25)/5.09=714.25kNQkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L=(795+781.25+60-187.5)/5-(1900.49+55.61×1.25)/5.09=-97.25kN四.承台受弯计算1.荷载计算不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值：工作状态下：最大压力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×(795+60)/5+1.35×(1900.49+55.61×1.25)/5.09=753.30kN最大拔力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×(795+60)/5-1.35×(1900.49+55.61×1.25)/5.09=-291.60kN非工作状态下：最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×795/5+1.35×(4215.45+99.76×1.25)/5.09=1365.68kN最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×795/5-1.35×(4215.45+99.76×1.25)/5.09=-936.38kN2.弯矩的计算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条其中Mx,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(m)；Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值(kN)。由于非工作状态下，承台正弯矩最大：Mx=My=2×1365.68×1.00=2731.36kN.m承台最大负弯矩:Mx=My=2×-936.38×1.00=-1872.76kN.m3.配筋计算根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条式中α1──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,期间按线性内插法确定；fc──混凝土抗压强度设计值；h0──承台的计算高度；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2。底部配筋计算:αs=2731.36×106/(1.000×16.700×5000.000×12002)=0.0227=1-(1-2×0.0227)0.5=0.0230γs=1-0.0230/2=0.9885As=2731.36×106/(0.9885×1200.0×360.0)=6396.1mm2顶部配筋计算:αs=1872.76×106/(1.000×16.700×5000.000×12002)=0.0156=1-(1-2×0.0156)0.5=0.0157γs=1-0.0157/2=0.9885As=1872.76×106/(0.9922×1200.0×360.0)=4369.4mm2五.承台剪切计算最大剪力设计值：Vmax=1365.68kN依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4条。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：式中λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2；b──承台的计算宽度，b=5000mm；h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1200mm；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2；S──箍筋的间距，S=183mm。经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!六.承台受冲切验算角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩冲切承载力验算七.桩身承载力验算桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.8.2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=1.35×1167.86=1576.62kN桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：其中Ψc──基桩成桩工艺系数，取0.90fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.3N/mm2；Aps──桩身截面面积，Aps=125664mm2。经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求八.桩竖向承载力验算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.3和6.3.4条轴心竖向力作用下，Qk=327.25kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=1167.86kN桩基竖向承载力必须满足以下两式：单桩竖向承载力特征值按下式计算：其中Ra──单桩竖向承载力特征值；qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值；qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值；u──桩身的周长，u=1.26m；Ap──桩端面积,取Ap=0.13m2；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)土名称10.84150粉细砂23.8320淤泥质粉质粘土33.2350砂砾49.6551800砂砾含卵石52.2601800强风化粉砂岩61302800中风化粉砂岩由于桩的入土深度为20m,所以桩端是在第6层土层。最大压力验算:Ra=1.26×(0.84×15+3.8×32+3.2×35+9.6×55+2.2×60+0.359999999999999×0)+2800×0.13=1490.62kN由于:Ra=1490.62>Qk=327.25,最大压力验算满足要求!由于:1.2Ra=1788.75>Qkmax=1167.86,最大压力验算满足要求!九.桩的抗拔承载力验算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.5条偏心竖向力作用下，Qkmin=-574.86kN桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：式中Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；λi──抗拔系数；Ra=1.26×(0.700×0.84×15+0.750×3.8×32+0.750×3.2×35+0.750×9.6×55+0.700×2.2×60+0.700×0.359999999999999×0)=886.005kNGp=0.126×(20×25-20×10)=37.699kN由于:886.01+37.70>=574.86，抗拔承载力满足要求!塔吊计算满足要求！九、防雷保护措施：1、根据本塔吊位置，在塔吊基础外侧安装接地保护，分别在塔身主弦杆、塔吊基础钢