深湾站塔吊基础施工方案最终版.docx
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深湾站塔吊基础施工方案最终版
深圳市城市轨道交通9号线9101标土建工程
深湾站塔吊基础施工方案
编制
审核
审批
深圳市城市轨道交通9号线9101标段项目经理部(盖章)
2013年11月
第一章编制依据…………………………………………………………………1
第二章工程概况…………………………………………………………………1
2.1设计概况…………………………………………………………………………1
2.2塔吊平面布置……………………………………………………………………2
第三章塔吊基础设计……………………………………………………………3
3.1场地地质条件……………………………………………………………………3
3.2塔吊规格参数……………………………………………………………………4
3.3塔吊基础确定……………………………………………………………………5
3.3.1塔吊基础设计说明……………………………………………………………5
3.3.2塔吊基础主要建筑材料………………………………………………………6
3.4安全验算…………………………………………………………………………6
第四章塔吊基础施工……………………………………………………………13
4.1基础施工顺序…………………………………………………………………13
4.2桩基施工………………………………………………………………………13
4.3承台施工………………………………………………………………………16
第五章质量保证措施……………………………………………………………18
5.1基础施工质量要求……………………………………………………………16
第六章安全文明施工要求………………………………………………………18
6.1塔吊基础施工危险源辨识……………………………………………………18
6.2安全技术措施…………………………………………………………………18
6.3塔吊安全使用要求……………………………………………………………20
6.4报验程序………………………………………………………………………21
第一章编制依据
1、《深湾站围护及主体结构施工图》
2、《深圳地铁九号线深湾站地下工程岩土工程详细勘察报告及补勘》
3、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)
4、《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)
5、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
6、《钢结构设计规范》(GB50017—2003)
7、《混凝土结构工程施工规范》(GB40666-2011)
8、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB/50204-2002)
9、《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)
10、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)
11、《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB-50300-2001)
第二章工程概况
2.1设计概况
深圳市城市轨道交通九号线【深湾站】位于白石四道与深湾四路交叉口,沿白石四道东西向布置。
车站地理位置见图2-1所示。
图2-1车站地理位置图
车站起点里程YCK1+502.750,终点里程YCK1+713.100,有效站台中心里程YDK1+585.000。
车站结构为地下两层岛式车站,线间距为13.6m,站台宽10.4m,车站总长度为210.35m,总宽度为19.6m,底板埋深约16.2m,顶板覆土约2.6~3.2m。
车站总体平面布置如图2-2所示。
图2-2深湾站总体平面布置图
本站为地下两层双跨单柱钢筋混凝土框架结构,顶、中、底板与中柱、内衬墙形成一闭合框架,顶、中、底板设计为梁板体系。
车站内衬墙与围护结构间设置柔性防水层,采用重合式结构。
在通道、风道与主体结构连接处设置变形缝,
变形缝宽度20mm。
车站结构断面如图2-3所示。
图2-3深湾站横断面(标准断面)示意图
本站结构采用明挖顺筑法施工,共分两期完成,一期进行车站主体结构的施工,二期进行车站两侧的风道、出入口等附属结构施工。
主体结构标准段主要构件尺寸为:
顶板800mm;中板400mm;底板900mm;侧墙及端墙700mm,顶纵梁1200×1800mm,中纵梁700×1100mm,底纵梁1400×2100mm,结构中柱800×1000mm,板与内衬墙支座处设300*900mm斜托局部加厚。
2.2塔吊布置情况
深湾站东侧主体已经完成,西侧还剩余154米车站主体结构,根据现场情况,通过对前期施工中出现的问题进行分析对比,综合考虑场地布置及施工效率,我部拟安装两台【TC5613-6】型塔吊,以满足西侧主体施工的需要。
具体塔吊布置平面图见附图一。
其中,1#塔吊基础距基坑净距10.0米,位于5轴西侧2.15米处(基础中心);2#塔吊基础距基坑净距11.1米,位于12轴西侧2.0米处(基础中心)。
塔吊位置确定主要考虑施工料场及主体结构之间的关系,同时兼顾场地管线及后期施工的出入口等附属设施。
第三章塔吊基础设计
3.1场区地质条件
根据《深圳地铁九号线深湾站地下工程岩土工程详细勘察报告及补勘》显示,拟设立塔吊部位地质情况见表3-1:
表3-1场区地质分层情况表
岩土分层
岩土名称
层厚(米)
备注
<1-2>
杂填土
0.2
1#塔吊处原地面为市政道路绿化带,2#塔吊原地面为市政沥青路面
<1-3>
人工填石
7.1
<2-1>
淤泥层
1.6
<6-1>
可塑状砾质粘土层
7.8
<6-2>
硬塑状砾质粘土层
12.3
其详细地质剖面图如图3-1、图3-2:
图3-11#塔吊地质剖面图
具体地层物理力学参数见表3-2
表3-2地层物理力学参数表
岩土分层
岩土名称
天然密度
(g/cm3)
天然含水率
(%)
孔隙比
e
承载力
特征值(fak)
〈1-1〉
素填土
1.84
50
〈1-3〉
人工填石
2.00
〈2-1〉
淤泥土
1.67
53.1
1.397
80
〈6-1〉
砾(砂)质粘土
1.83
30
0.95
250
〈6-2〉
砾(砂)质粘土
1.84
28.9
0.907
300
塔吊基础位于〈1-1〉、〈1-3〉、〈6-1〉位置。
3.2塔吊规格参数
根据深湾站场地条件及施工需求,深湾站拟安装两台中联重科【TC5613-6】型塔吊,其机械性能及技术参数见表3-2:
表3-3TC5613-6型塔吊主要参数表
本工程塔吊使用独立固定式
3.3塔吊基础确定
3.3.1塔吊基础设计说明
根据所定的塔吊位置、基坑结构条件、场地地质条件、塔吊各项技术参数、以及类似工程塔吊设置经验确定:
1#塔吊基础承台中心距基坑边缘为10.0米,采用3根¢800的冲孔灌注桩,桩长为16米,桩顶标高为+3.32m,桩底标高-12.68m。
桩顶竖向主筋均锚固进入塔吊基础承台,锚固长度不小于35d。
基础承台平面形式为边长5.3m的等边三角形,厚度1.2m,保护层100mm。
基础承台布置图见附图二,基础承台及桩身配筋图见附图三。
2#塔吊基础承台中心距基坑边缘为11.1米,采用3根¢800的冲孔灌注桩,桩长为16米,桩顶标高为+3.60m,桩底标高-12.4m。
桩顶竖向主筋均锚固进入塔吊基础承台,锚固长度不小于35d。
基础承台平面形式为边长5.3m的等边三角形,厚度1.2m,厚度1.0m,保护层100mm。
详细见附图二、三。
3.3.2塔吊基础主要建筑材料
塔吊基础主要建筑材料见表3-4
工程部位
材料名称
规格型号
桩基
钢筋
HRB335HPB300
混凝土
C30
承台
钢筋
HRB335
混凝土
C35
所有材料须满足相关标准要求。
3.4安全验算
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:
QT80A
塔机自重标准值:
Fk1=548.70kN
起重荷载标准值:
Fqk=60kN
塔吊最大起重力矩:
M=1766kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-342kN.m
塔吊计算高度:
H=40.5m
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=100mm
承台边长:
5.3m
承台厚度:
Hc=1.2m
承台箍筋间距:
S=200mm
承台钢筋级别:
HRB335
承台顶面埋深:
D=0.0m
桩直径:
d=0.8m
桩间距:
a=2.65m
桩钢筋级别:
HRB335
桩入土深度:
16m
桩型与工艺:
泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩
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=548.7kN
2)基础以及覆土自重标准值
Gk=5.3×5.3×1.732/4×1.20×25=364.8891kN
3)起重荷载标准值
Fqk=60kN
2.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)
=0.8×1.48×1.24×1.654×0.2=0.49kN/m2
=1×0.49×0.35×1.6=0.27kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.27×40.50=11.01kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×11.01×40.50=223.05kN.m
2)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=0.75kN/m2)
=0.8×1.56×1.24×1.654×0.75=1.92kN/m2
=1×1.92×0.35×1.6=1.08kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=1.08×40.50=43.54kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×43.54×40.50=881.66kN.m
3.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=-342+0.9×(1766+223.05)=1448.15kN.m
非工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-342+881.66=539.66kN.m
三.桩竖向力计算
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《建筑桩基础技术规范》GJ94-2008的第5.1.1条
其中Fk──作用于承台顶面的竖向力;
Gk──桩基承台和承台上土自重标准值;
Mxk,Myk──荷载效应标准组合下,作用于承台底面,绕通过桩群形心的x、y轴的力矩;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m);
Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,第i基桩或复合基桩的竖向力(kN)。
经计算得:
桩顶竖向力最大压力设计值:
非工作状态下:
Mxk=Mk+Fvk×h=539.66+43.54×1.20=591.91kN.m
Nk=(Fk+Gk)/n=(548.7+364.89)/3=304.53kN
Nkmax=(548.7+364.89)/3+(591.91×2.65×1.732/3)/[(2.65×1.732/3)2+2×(2.65×1.732/6)2]=562.45kN
Nkmin=(548.7+364.89)/3-(591.91×2.65×1.732/3)/[(2.65×1.732/3)2+2×(2.65×1.732/6)2]=46.61kN
工作状态下:
Mxk=Mk+Fvk×h=1448.15+11.01×1.20=1461.37kN.m
Nk=(Fk+Gk)/n=(548.7+364.89+60)/3=324.53kN
Nkmax=(548.7+364.89+60)/3+(1461.37×2.65×1.732/3)/[(2.65×1.732/3)2+2×(2.65×1.732/6)2]=961.32kNNkmin=(548.7+364.89+60-0)/3-(1461.37×2.65×1.732/3)/[(2.65×1.732/3)2+2×(2.65×1.732/6)2]=-312.26kN
2.承台弯矩的计算
依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.9.2条
其中M──通过承台形心至各边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值(kN.m);
Nmax──不计承台及其上土重,三桩中最大基桩竖向力设计值(kN);
sa──桩中心矩;
c──塔身宽度。
经过计算得到弯矩设计值:
最大正弯矩:
M=(961.32-121.63)×(2.65-1.732×1.60/4)/3=547.81kN.m
最大负弯矩:
M=(-312.26-121.63)×(2.65-1.732×1.60/4)/3=-283.07kN.m
3.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=300N/mm2。
底部配筋计算:
αs=547.81×106/(1.000×16.700×1530×11002)=0.0177
=1-(1-2×0.0177)0.5=0.0179
γs=1-0.0179/2=0.9911
As=547.81×106/(0.9911×1100.0×300.0)=1675.0mm2
顶部配筋计算:
αs=283.07×106/(1.000×16.700×1530×11002)=0.0092
=1-(1-2×0.0092)0.5=0.0092
γs=1-0.0092/2=0.9911
As=283.07×106/(0.9954×1100.0×300.0)=861.7mm2
四.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
五.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=1.35×961.32=1297.78kN
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0.75
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.3N/mm2;
Aps──桩身截面面积,Aps=502655.20mm2。
桩身受拉计算,依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.7条
受拉承载力计算,最大拉力N=1.35×Qkmin=-421.55kN
经过计算得到受拉钢筋截面面积As=1405.163mm2。
由于桩的最小配筋率为0.20%,计算得最小配筋面积为1005mm2
综上所述,全部纵向钢筋面积1005mm2
六.桩配筋计算
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=324.53kN;偏向竖向力作用下,Qkmax=961.32kN.m
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=2.51m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2;
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
1
6.1
10
0
回填土
2
1.6
5
0
松散粉土
3
7.8
35
0
粘性土
4
0.5
50
600
粘性土
由于桩的入土深度为16m,所以桩端是在第4层土层。
最大压力验算:
Ra=2.51×(6.1×10+1.6×5+7.8×35+0.5×50)+600×0.50=1223.97kN
由于:
Ra=1223.97>Qk=324.53,所以满足要求!
由于:
1.2Ra=1468.76>Qkmax=961.32,所以满足要求!
七.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
偏向竖向力作用下,Qkmin=-312.26kN.m
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=2.51×(0.750×6.1×10+0.750×1.6×5+0.750×7.8×35+0.750×0.5×50)=731.992kN
Gp=0.503×(16×25-7.18×10)=164.971kN
由于:
731.99+164.97>=312.26满足要求!
塔吊计算满足要求!
2#塔吊技术参数及基础部位地质条件与1#塔吊相似,故省略计算。
第四章塔吊基础施工
4.1基础施工顺序
桩位放线→桩基施工→承台基础放线→土方开挖→浇注砼垫层→钢筋绑扎→固定支腿预埋安装→模板支设→浇筑砼→养护
4.2桩基施工
一、桩基施工准备
本塔吊桩基为冲孔灌注桩,设计桩径¢800,1#塔吊有效桩长16米,桩顶标高为+3.32m,桩底标高-12.68m,2#塔吊有效桩长16米,桩顶标高为+3.60m,桩底标高-12.4m。
由专业的桩基单位施工。
二、工艺流程
原地面破除→桩位放线→开挖浆池、浆沟→埋设护筒→钻机就位→孔位校正→成孔、泥浆循环、清除废浆→第一次清孔→质量验收→下钢筋笼、导管→二次三、机械设备选择
根据本工程的场地地质条件,确定采用1台冲孔桩机,配备直径为800mm的锤头两个,按要求配备泥浆泵、钢护筒、导管、储料料斗、16吨吊车和泥浆比重测试仪器。
四、主要施工方法
(1)施工顺序
由于冲孔作业对临近土层震动大,容易影响已灌注完混凝土但强度未达到要求的桩身,因此,施工时必须待先浇桩身混凝土强度达到设计值的70%以上,才可钻相邻孔位。
具体施工顺序依次为1-1#、2-1#、1-2#、2-2#、1-3、2-3#桩基,具体见图4-1
图4-1塔吊桩基施工顺序
(2)泥浆的制备
冲孔灌注桩是靠泥浆护壁,防止坍孔,运用泥浆循环清孔掏渣。
在本工程泥浆指标根据前期地连墙施工的经验及相关规范确定为1.2-1.5。
由于工程量较小,利用现场粘土及碎石片制备。
(3)冲孔过程
先测量放线,找准桩位,然后定位埋设钢护筒,护筒直径为1.0米。
钢护筒周围使用砾质粘性土填平夯实。
正式开始冲孔前要检查机械性能及桩锤锤径、锤牙、钢丝绳是否符合要求。
刚开孔时,应低锤密击,当孔位已形成稳定时,再适当提高冲锤落距,以获得较快的进尺,在本工程中,由于要穿过抛石层,冲锤落距在抛石层应低锤密击;冲孔过程中,泥浆循环量应根据地层和进尺速度加以调整,若进尺速度快而循环量小,泥浆必定粘稠而泥块沉渣多,影响成孔质量;在松软地层若循环量大,则会造成扩径甚至坍孔。
终孔时,需对桩孔的孔深、孔径和是否到达持力层进行检查,符合设计要求方可终孔。
(4)清孔
当钻孔至设计标高时,开始清孔,使用泥浆泵将新鲜的泥浆泵入孔底,使带渣的废浆由护筒上口流入废浆池。
在清孔过程中必须保持孔内泥浆高度,防止坍孔,清孔完毕后孔底500MM以内的泥浆应达到以下技术性能要求:
孔底沉渣厚度≤100mm,泥浆比重1.2-1.5。
(5)钢筋笼制安
钢材应具备材料合格证明文件并经现场复验合格,钢筋绑扎及焊接质量应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)中关于钢筋分项工程的相关要求。
钢筋笼制作的技术要求主要是:
①钢筋笼直径应符合设计尺寸;
②每节的长度不宜超过9米,也不宜短于5米,因为过长则吊起时易弯曲变形,过短则增加焊接时间,对成桩的质量不利;
④制作好的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的场地,堆高不得超过两层。
⑤钢筋笼应逐节吊装,孔口焊接,钢筋笼主筋焊接方式为单面搭接焊,焊工应持证上岗。
⑥钢筋笼在下笼过程中应从速,一般桩孔应在2—4个小时内完成。
(6)水下混凝土的灌注
混凝土灌注采用导管法水下混凝土灌注。
混凝土采用商品混凝土,混凝土输送罐运至施工现场。
灌注前,需对孔底沉碴厚度进行测定,如沉碴厚度超过规定标准100mm时,应进行第二次清孔。
混凝土运至施工现场时,混凝土从输送罐中倾倒入料斗中,再用吊机起吊料斗进行混凝土灌注。
灌注首批混凝土之前在漏斗中放入隔水塞,然后再放入首批混凝土。
在确认储存量备足后,即可剪断铁丝,借助混凝土重量排除导管内的水,使隔水塞留在孔底。
灌注首批混凝土量应使导管埋入混凝土中深度不小于1.0m,首批混凝土不得少于1.5m3。
混凝土灌注必须保持连续进行,以防止断桩。
浇注过程中应勤量测,勤拆管,始终保持导管埋深在2.0~6.0m左右,最后一次拆管时要缓慢提升导管,以免孔内因导管拆除留下的空间,不能被周围砼所填充,桩体中出现空芯。
施工过程中严禁将导管提出混凝土面,以免形成断桩,同时严禁将导管埋置过深,以防混凝土堵管或钢筋笼上浮。
随孔内混凝土的上升,需逐节快速拆除导管,时间不宜超过15分钟。
在灌注过程中,当导管内混凝土不满,含有空气时,后续的混凝土应徐徐灌入漏斗和导管,不得将混凝土整斗从上而下倾入管内,以免管内形成高压气囊,挤出管节的橡胶密封垫。
为确保桩头混凝土质量达到设计要求,桩芯混凝土需超浇50cm,浇注过程应作好详细记录。
在砼灌注过程中,为防止钢筋笼上浮,开始灌注砼时放慢灌注速度;当孔内砼面进入钢筋笼1~2m后,适当提升导管减小导管埋置深度(不小于1m),增大钢筋笼在下层砼中的埋置深度。
混凝土施工过程中,要严格检测混凝土坍落度,坍落度180~220mm,并留置试块。
4.2基础承台施工
一、承台钢筋施工
承台按照三向板要求进行配筋,即上下两层平行三角形三个边各分布8根HRB335级φ25,箍筋及拉筋为HPB300级Φ12的钢筋,拉筋梅花形布置,并按照实际平面形式进行钢筋加工和安装。
当预埋固定支腿与主筋交叉时,主筋位置可作相应调整,但主筋数量不得减少和切断。
钢筋保护层厚度为100mm。
基础配筋图详见图附图四。
二、基础模板施工
承台基础底模利用垫层作为模版,侧模采用18mm后木胶合板拼制,后背采用50*100mm木枋及¢48*3.0扣件式钢管支撑加固,模板内边线不得超过承台外边线。
三、固定螺栓预埋、安装
本工程塔吊采用预埋螺栓固定基础,具体平面布置及安装见图4-2、4-3所示:
图4-2预埋螺栓固定基础平面图
图4-3预埋螺栓固定基础安装
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