塔吊安拆及群塔布置施工方案Word文档格式.docx
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设计单位
监理单位
秦皇岛市市政工程建设项目管理有限公司
施工单位
中国二十二冶集团曹妃甸技术公司
工程地点
曹妃甸工业区,一号路西侧,河北三路北侧
2.2结构设计情况
曹妃甸科技大厦工程,建筑面积为8.2万平米。
共计有3栋建筑,A座、B座、C座之间连廊,地下一层为地下连体车库,二层裙房为餐饮会议。
A座、B座、C座地下一层,地上11层,为框架剪力墙结构。
2.3塔吊基础地基验算
本工程拟建场地地貌单元为海陆交互相沉积形成的海岸平原地貌,场地土类型为第四系全新统(Q4)海陆交互相沉积形成的粉质粘土和粉砂,其表面为冲填土。
建筑的场地类别为Ⅱ类。
按埋藏条件、岩性特征和物理力学性质指标,根据钻孔揭露,各层土按自上而下的顺序描述如下表:
地层分层表
地层
编号
地层名称
地层描述
冲填土Q4ml
褐灰色,主要由冲填粉、细砂组成,含有少量淤泥及贝壳碎屑。
土层厚度为1.70-3.30米。
层底埋深1.70~3.30m,层底标高0.08~1.65m。
淤泥质粉质粘土Q4mc
灰黑色,流塑,以粘性土为主,含大量贝壳碎屑。
土层厚度为0.40-0.80米。
层底埋深2.40~4.00m,层底标高-0.53~0.92m。
粉质粘土Q4mc
灰色,软塑~可塑,以粘土矿物颗粒为主,干强度中等,韧性中等,刀切面稍有光泽,摇震反应无。
土层厚度为11.80-18.90米。
层底埋深17.30~23.40m,层底标高-19.87~-13.68m。
-1
粉砂Q4mc
灰色,稍密~中密,饱和,矿物成分以石英、长石为主,颗粒呈亚圆状,砂质不纯,含粉质粘土夹层。
土层厚度为0.60~2.20米。
层底埋深7.30~9.80m,层底标高-6.33~-3.77m。
-2
灰色,中密,饱和,矿物成分以石英、长石为主,砂质不纯净,颗粒较均匀,级配一般。
土层厚度为0.70~3.50米。
层底埋深11.40~15.00m,层底标高-11.43~-7.87m。
灰色,密实,饱和,矿物成分以石英、长石为主,砂质不纯净,颗粒较均匀,级配一般。
土层厚度为0.70~9.30米。
层底埋深19.00~29.60m,层底标高-25.96~-15.38m。
灰色-褐色,可塑,以粘土矿物颗粒为主,干强度中等,韧性中等,刀切面稍有光泽,摇振反应无。
土层厚度为1.50~12.50米。
层底埋深26.50~33.00m,层底标高-29.67~-23.12m。
黄色,密实,饱和,主要成分为石英、长石,含少量云母碎屑,颗粒呈圆形或亚圆形,粘粒含量较低,级配一般。
土层厚度为0.70~4.50米。
层底埋深28.70~32.80m,层底标高-29.28~-25.22m。
粉质粘土Q4mc
褐色,可塑,以粘土矿物颗粒为主,夹黑色锰质斑点及褐红色铁质条纹,干强度中等,韧性中等,刀切面稍有光泽,摇振反应无。
土层厚度为0.70~14.30米。
层底埋深30.60~42.40m,层底标高-38.85~-27.07m。
粉砂Q4mc
层底埋深31.20~33.00m,层底标高-29.55~-27.67m。
粉砂Q4mc
灰黄色,密实,饱和,主要成分为石英、长石,含少量云母碎屑,颗粒呈圆形或亚圆形,粘粒含量较低,级配一般。
土层厚度为0.80~5.20米。
层底埋深39.8~44.90m,层底标高-41.28~-36.26m。
褐灰-褐黄色,可塑,以粘土矿物颗粒为主,夹黑色锰质斑点及褐红色铁质条纹,干强度中等,韧性中等,刀切面稍有光泽,摇振反应无。
土层厚度为1.90~14.20米。
层底埋深46.00~54.80m,层底标高-51.31~-42.33m。
粉砂Q4mc
褐黄色,密实,饱和,主要成分为石英、长石,含少量云母碎屑,颗粒呈圆形或亚圆形,粘粒含量较低,级配一般。
土层厚度为1.20~6.30米。
层底埋深47.40~57.00m,层底标高-53.43~-43.73m。
褐色,可塑,以粘土矿物颗粒为主,夹黑色锰质斑点及褐红色铁质条纹,干强度中等,韧性中等,刀切面稍有光滑,摇振反应无。
土层厚度为1.60~3.40米。
层底埋深50.60~50.80m,层底标高-47.13~-47.06m。
灰黄色,可塑-硬塑,以粘土矿物颗粒为主,夹黑色锰质斑点及褐红色铁质条纹,干强度中等,韧性中等,刀切面稍有光滑,摇振反应无。
此层为本次勘探所揭露的最底层,仅部分钻孔揭露,最大揭露厚度6.80米。
现场所立塔吊位置,塔吊基础位于粉砂层上,塔吊埋置深度基本为-7.35m{垫层底标高-6.0+(-1.35)}。
根据勘察报告,拟建工程不可采用天然地基,需采用复合地基或桩基础,决定选用四桩预制管桩基础,四桩基础经过计算满足承载力要求(详见下面计算书),为降低塔吊承台基础的不均匀沉降,在基础中心位置增加一根预制管桩。
塔吊基础平面尺寸为5.0m×
5.0m。
具体桩位布置如图:
塔吊四桩基础计算书
工程名称:
曹妃甸工业区科技大厦;
结构类型:
框架;
建筑高度:
50.00m;
标准层层高:
3.90m;
总建筑面积:
85000.00m2;
总工期:
0天;
施工单位:
中国二十二冶集团曹妃甸技术公司;
一、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:
POTAINMC110塔吊起升高度H=70.00m,
塔吊倾覆力矩M=972.93kN.m,混凝土强度等级:
C35,
塔身宽度B=1.60m,基础以上土的厚度D=5.00m,
自重F1=630.00kN,基础承台厚度Hc=1.35m,
最大起重荷载F2=60.00kN,基础承台宽度Bc=5.00m,
桩钢筋级别:
II级钢,桩直径或者方桩边长=0.50m,
桩间距a=2.97m,承台箍筋间距S=170.00mm,
承台砼的保护层厚度=50.00mm,空心桩的空心直径:
0.30m。
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=630.00kN,
塔吊最大起重荷载F2=60.00kN,
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×
(F1+F2)=828.00kN,
塔吊的倾覆力矩M=1.4×
972.93=1362.10kN。
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=828.00kN;
G──桩基承台的自重
G=1.2×
(25×
Bc×
Hc/4+20×
D/4)=
1.2×
5.00×
1.35+20×
5.00)=4012.50kN;
Mx,My──承台底面的弯矩设计值,取1362.10kN.m;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.49m;
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=(828.00+4012.50)/4+1362.10×
1.49/(4×
1.492)=1439.44kN。
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=0.69m;
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN),Ni1=Ni-G/n=436.31kN/m2;
经过计算得到弯矩设计值:
Mx1=My1=2×
436.31×
0.69=597.74kN.m。
四、矩形承台截面主筋的计算(内容为固定不变)
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14.30N/mm2;
ho──承台的计算高度Hc-50.00=950.00mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
经过计算得:
αs=737.01×
106/(1.00×
14.30×
4000.00×
950.002)=0.014;
ξ=1-(1-2×
0.014)0.5=0.014;
γs=1-0.014/2=0.993;
Asx=Asy=737.01×
106/(0.993×
950.00×
300.00)=2604.73mm2。
五、矩形承台斜截面抗剪切计算(内容为固定不变)
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=0.00kN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=4000mm;
ho──承台计算截面处的计算高度,ho=950mm;
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)=0.00mm,
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=1.00;
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=0.09;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.30N/mm2;
S──箍筋的间距,S=200mm。
则,1.00×
651.90=6.52×
105N≤0.09×
300.00×
4000×
950=5.02×
106N;
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(内容为固定不变)
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=651.90kN;
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
A──桩的截面面积,A=2.83×
105mm2。
651900.00=6.52×
105N≤16.70×
2.83×
105=4.72×
106NN;
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(内容为固定不变)
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=1439.44kN;
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式:
最大压力:
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,
qsk──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=1.885m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.283m2;
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:
序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)土名称
14.0022.001350.00粘性土
212.0058.002500.00粘性土
由于桩的入土深度为10.00m,所以桩端是在第2层土层。
最大压力验算:
R=1.88×
(4.00×
22.00×
0.99+6.00×
58.00×
0.99)/1.67+1.13×
2500.00×
0.283/1.67=9.67×
102kN;
上式计算的R的值大于最大压力1439.44kN,所以满足要求!
3.施工部署
3.1施工重点与难点
塔吊使用主要是用于主楼的垂直运输,考虑到工程紧张,工程量比较大,施工现场采用2台塔吊。
按照塔吊平面布置图所示,A座与B座楼之间附着在A座上设置一台MC110塔吊,臂长为55米,安装时起重臂向东侧,贯穿地下车库底板、顶板。
B座与C座楼之间附着在C坐上设置一台MC110塔吊,臂长为55米,安装时起重臂向东侧,贯穿地下车库底板、顶板。
安装为自身固定式或者附着式,臂长55米,自由高度可控制在44米以内。
相邻交叉塔吊的高度宜错开两个标准节(3m*2=6m)。
重点是做好塔吊桩基及混凝土基础的施工,根据现场实际地质条件,确定塔吊桩基管桩数量承载力以及基础所在土层,同时应注意固定式塔吊的基础埋深应满足基础稳定和楼层高度的需要,主楼根据塔吊使用要求35m左右做一道附着。
由于地下水位较高,且位于主楼基础内部,做好塔吊基础周边防水的防护措施,以便减少在使用中及拆除后对建筑使用的影响。
3.2危险性识别
3.2.1本工程为群塔交叉作业,危险性较大,施工过程中每两台塔吊在其回转半径内相互交叉作业,塔吊作业过程中,必须明确每个塔吊的主要工作面,旋转方向,塔司人员固定,并对塔司严格进行安全技术交底,认识到塔吊在吊运或者提升过程中,可能存在撞架,造成塔毁人亡的重大安全事故。
塔吊安装必须选择具有安装资质的单位施工。
3.2.2施工使用期间,应注意观测基础稳定性,做好沉降观测,避免对塔吊使用的影响。
该危险风险是完全可以避免的,因此只有从思想上认识到该危险,严格操作要求,才能将危险降至为零风险。
3.3施工部署
3.3.1根据图纸确定塔吊位置,平面确定塔吊主要工作半径及工作面。
3.3.2塔吊安装请租赁公司委托有资质的安装单位安装。
3.3.3塔吊必须经过唐山安全监督站检查验收合格后,方可投入使用。
4.施工组织管理
4.1塔吊安装、使用、拆除管理目标
类别
目标
安全
1.特种作业人员持证上岗率达100%
2.充分识别危险源、有效控制率100%
3.安全技术交底率100%
4.轻伤、重伤为零
5.杜绝死亡事故、重大塔吊责任事故
环境职业
安全健康
1.劳保用品按时发放到个人,按照国家相关要求安排人员。
2.严禁疲劳作业,酒后作业。
4.2安装拆除组织管理
4.2.1项目组织机构
指挥人员:
塔吊安装拆除必须有人统一指挥,在专业单位提供的安装拆除方案中,必须明确组织机构,明确指挥责任人。
起重工等特殊工种:
在专业单位提供的方案中,必须有起重工等特种作业人员上岗操作有效证件。
曹妃甸科技大厦工程项目部现场安全监督协调及技术监督管理人员:
项目经理李文东、工程经理李树民、安全负责人王克斌、项目总工孙毅。
4.2.2管理人员职责和权限
负责现场塔吊的安装、拆除工作,在安装拆除过程中必须亲自指挥,对塔吊的安装拆除负重大安全及技术责任。
项目部经理李文东、李树民:
负责监督协调塔吊的安装、使用、拆除事宜,对现场的安全负责。
项目总工程师:
对现场的安全技术管理负责。
项目部安全负责人:
对塔吊的安装、拆除及使用负责监督、检查。
安装及其验收过程中,必须旁站,拆除过程中必须旁站。
4.3施工现场管理
公司项目部负责管理协调工作,属于塔吊使用单位,就塔吊现场的吊钩以下部分负责(包括绳索、吊耳、卸扣、捆扎、指挥、吊件结构、地耐力),现场配备丝索工、信号工。
租赁公司负责提供塔司人员,对吊钩以上安全技术负责(包括吊机自身原因或操作工原因)。
5.塔吊的选用
5.1塔吊平面位置的确定
经参考图纸及设计审核,再结合现场实际情况和最佳的经济效益现场设置2台塔吊,平面位置见附图。
5.2塔吊基础底部标高的确定
根据塔吊的技术资料,塔吊基础地基特征值在97kpa以上时,即可选用5m×
5m的基础,塔吊基础地基特征值在104kpa以上时,即可选用4.8m×
4.8m的基础,根据设计桩详图,单桩极限抗压承载力标准值为(估算值)980KN,980KN×
4÷
25=156kpa,为保险选用5m×
5m的基础,四桩基础经过计算满足承载力要求,满足塔吊基础地耐力需要。
5.3群塔塔吊基础标高要求及自由高度、安装高度
具体如下:
塔吊编号
塔吊基础顶面标高
塔基断面
吊臂长度
1#(A座)
-6.00m
5×
1.35
55m
2#(C座)
5.4塔吊基础的施工
5.4.1塔吊配筋详见下图。
砼强度等级为C35。
塔吊基础钢筋马凳如下图所示:
管桩与承台连接如下图所示:
5.4.2塔吊基础的定位如下图所示:
5.4.2.1塔吊定位
5.4.2.2塔吊基础四周基坑处理
二台塔吊塔吊基础开挖深度均为-7.450m,按照1:
1进行放坡,塔吊基础四周预留500mm宽工作面,塔吊基础施工完后,四周用3:
7灰土分层回填,压实系数不小于0.94。
每台塔吊基础土方量为56.9m3,回填量为23.15m3。
5.4.2.2塔吊基础防水保护
由于两塔吊基础位于建筑内部,且地下水位较高,为防止地下水回灌至地下室内,影响施工阶段及以后建筑使用功能要求,塔吊基础需要进行防水防护,如下图所示:
5.4.3塔吊地脚安装及地下室顶板位置塔吊标准节防护
塔吊采用预埋地脚做法。
地脚在安装过程中,必须严格把关,控制四个地脚的水平及轴线尺寸的准确性,四个地脚的水平允许偏差不超过4mm,尺寸允许偏差不超过20mm。
四个地脚采用槽钢托架,利用水准仪调平焊接托架,保证地脚的平整度满足安装。
在垫层施工时,在垫层砼内预埋钢筋段,利用钢筋段与槽钢架焊接固定。
塔吊四个地脚固定后,应邀请设备厂家现场验收,符合要求后方可进行砼浇筑。
有关固定地脚的尺寸特性见附图。
有关托架安装要求见附图。
采用螺栓的,应设置螺栓线架和螺栓固定架,施工过程中严禁对螺栓点焊咬肉!
螺栓在基础内的锚固必须满足规范要求,增加锚固质量。
5.4.4塔吊防雷接地:
采用两根镀锌圆钢Φ10,长度各2m,与底板钢筋焊接长度不小于60mm。
上部与塔吊地脚接地螺丝焊接。
A座、C座塔吊分别穿过基础底板、人防顶板和车库顶板,穿过顶板处,将板钢筋甩出,最后塔吊拆除后,再按照规范要求恢复该处钢筋,进行混凝土施工。
并在距塔节500mm远沿四周砌筑240mm砖墙1700mm高(其中距地面起1000mm高砌筑370mm砖墙),作为防水用。
(具体做法详见下图)
6.附着装置设置及支反力计算
由于本工程属于高层建筑,塔吊的独立高度不能满足施工要求,在塔吊顶升的过程中需要增加附着才能保证塔吊的稳定性要求。
根据塔机供应商提供的MC110塔吊使用说明书,塔身安装独立高度为44m,第一道附着高度应≤36.15m,以后每30m设附着一道,顶端自由高度<
36m。
因此:
两塔吊附着的设置高度如下表所示:
POTAINMC110A基础载荷参数表(本表数据由塔机制造商提供)
载荷
工况
基础载荷
垂直载荷
F1(KN)
支座反力
F2(KN)
弯矩
M(KN·
m)
扭矩
MK(KN·
工作状况
880
590
1564
167
非工作状况
1210
950
2288
塔吊附着装置技术参数表
塔吊
附着距离a1
附着点间距b
附着处标高
自由端高度
±
0以上高度
总高度
A座
3
5.5
35.16
34.84
69
75
C座
5.3
63
附着计算
塔机安装位置至附墙或建筑物距离超过使用说明规定时,需要增设附着杆,附着杆与附墙
连接或者附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时,必须进行附着计算。
主要包括附着支座计
算、附着杆计算、锚固环计算。
一、支座力计算(内容为固定不变)
塔机按照说明书与建筑物附着时,最上面一道附着装置的负荷最大,因此以此道附着杆
的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。
附着式塔机的塔身可以简化为一个带悬臂的刚性支撑连续梁,其内力及支座反力计算如
下:
风荷载取值:
Q=0.18kN;
塔吊的最大倾覆力矩:
M=500.00kN;
弯矩图
计算结果:
Nw=29.4464kN;
二、附着杆内力计算(内容为固定不变)
计算简图:
计算单元的平衡方程:
其中:
2.1第一种工况的计算:
塔机满载工作,风向垂直于起重臂,考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合
风荷载扭矩。
将上面的方程组求解,其中θ从0-360循环,分别取正负两种
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