西花岗二期塔吊基础专项施工方案.docx
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西花岗二期塔吊基础专项施工方案
西花岗西保障房项目A地块工程
02栋、03栋和04栋及其地库
塔吊布置及基础施工方案
编制人:
审核人:
批准人:
编制单位:
江苏金坛建工集团有限公司
日期:
年月日
一、工程概况
1、工程概况
序号
项目
内容
1
工程名称
西花岗西地块保障房项目A地块工程
2
工程地址
南京市栖霞区马群街道,西花岗幸福城保障房地块以西
3
建设单位
南京建设发展集团有限公司
4
设计单位
南京兴华建筑设计研究院有限公司
5
监理单位
南京南房建设监理咨询有限公司
6
监督部门
南京市建设工程质量监督站
7
施工单位
江苏金坛建工集团有限公司
8
基本情况
工期
565天
质量目标
南京市优质结构
9
工
程
概
况
建筑规模
占地面积
32390.79m2
建筑面积
94447.72m2
层数
主楼地下1层,地上20-21层;人防及地下车库一层
建筑高度
56.75m~59.05m
结构类型
框架-剪力墙
基础形式
筏板基础
2、地质概况
工程土质情况如下表所示:
表3.1-1场地岩土层分布特征和工程性质
层号
岩土层名称和状态
分布特征
综合评价
①-1
松散杂填土
全场分布,厚度变化大,层厚0.3~4.0m。
密实度、均匀性差,强度低,中高~高压缩性,属弱透水层。
开挖易出现涌水坍塌现象。
其间夹杂的块石对桩基施工有一定影响。
①-1a
松散~稍密杂填土
场地大部分地段分布,局部缺失,层顶埋深0.3~3.4m,层厚0.4~7.1m。
密实度、均匀性差,强度低,中高~高压缩性,属弱透水层。
开挖易出现涌水坍塌现象。
其间夹杂的混凝土块对桩基施工有一定影响。
①-2a
流塑淤泥质填土
分布于场地暗塘(沟)范围及水沟底部,埋深0.0~4.5m,层厚0.2~4.1m。
强度极低,高压缩性,属弱透水层,开挖易渗水流动。
①-2
软~可塑素填土
场地大部分地段分布,局部缺失,埋深0.0~5.9m,层厚0.1~4.7m。
强度低,中高压缩性,属弱透水层,开挖易出现渗水坍塌现象。
②-1
软~可塑粉质粘土
(夹粘土)
场地西南侧基坑外围分布,埋深3.1~3.3m,层厚2.3~2.4m。
强度较低,中等~中高压缩性,属微透水层。
开挖面稳定性较差。
②-2
可~软塑粉质粘土
(局部流塑)
场地西南侧基坑外围分布,埋深5.5m,层厚3.1m。
强度低、中高~高压缩性,属微~弱透水层。
开挖极易渗水坍塌。
③
可~硬塑粉质粘土
场地大部分地段分布,局部缺失,埋深0.4~12.7m,层厚0.2~16.1m。
强度中等,中等压缩性,属微透水地层。
③-a
可塑粉质粘土
场地大部分地段分布,局部缺失,埋深1.2~7.0m,层厚0.7~10.8m。
强度中等,中等压缩性,属微透水地层。
④
可~硬塑残积土
场地局部地段分布,埋深5.4~19.4m,层厚0.3~3.4m。
强度中等,中等压缩性,属微透水地层。
⑤-1
强风化泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩
全场分布,埋深4.0~20.4m、揭露厚度0.1~7.3m。
强度高,压缩性低,岩体基本质量等级为Ⅴ级,遇水极易软化。
⑤-2s
中风化细砂岩
场地大部分地段分布,局部缺失,埋深7.3~34.5m,揭露厚度1.0~13.5m。
岩体较完整,以较软岩~较硬岩为主,局部夹坚硬岩,基本质量等级为Ⅲ~Ⅳ级。
⑤-2sp
中风化细砂岩、泥质粉砂岩
场地大部分地段分布,局部缺失,埋深6.5~29.9m,揭露厚度0.5~11.3m。
岩体极破碎~破碎,主要为软岩~较硬岩,岩体基本质量等级为Ⅳ~Ⅴ级。
⑤-2n
中风化泥岩
场地大部分地段分布,局部缺失,埋深7.8~30.3m,揭露厚度1.0~19.8m。
岩体较完整~较破碎,主要为极软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ级,遇水易软化。
二、编制依据:
1、本工程施工组织设计;
2、本工程岩土工程勘察报告;
3、GB50202-2002地基与基础施工质量验收规范;
4、GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范
5、GB50007-2011建筑地基基础设计规范;
6、JGJT187-2009塔式起重机混凝土基础工程技术规程;
7、JGJ33-2012建筑机械使用安全技术规程;
8、本工程设计文件;
9、江阴东升QTZ63塔吊使用说明书;
10、南京红日牌QTZ40塔吊使用说明书。
三、塔式起重机型号及定位的选择
1塔式起重机型号选择
(1)塔式起重机(简称塔吊,下同)主要用于结构施工中的大宗物料的(如钢筋、模板等)的水平、垂直运输,根据本工程的实际情况和工期要求经综合考虑,本工程一期(01、05、06和07栋及相应地下车库)拟采用四台QTZ63型塔式起重机,塔吊臂长均为56米;二期根据现场需要、与一期建筑物及塔吊的相互影响及场地周边环境要求,拟采用1台QTZ63塔吊(02栋)和两台QTZ40塔吊(03、04栋)。
(2)QTZ63塔吊技术参数(详见塔吊使用说明书及表3.1.2和表3.1.3)
表3.1.2QTZ63塔吊性能参数表
生产厂家
泰州腾达
塔吊类型型号
QTZ63(5610)
机构工作级别
起升机构
M5
回转机构
M4
变幅机构
M4
起升高度
固定式
附着式
40M
140M
公称起重力矩
630KN.M
最大起重量
6T
最小起重量
1.2T
工作范围
最大幅度
56M
最小幅度
3M
起升
机构
倍率
A=2
A=4
速度M/MIN
66/33/7.3
33/16.5/3.6
起重量
1/3/3
2/6/6
功率KW
24/24/5.4
回转机构
速度R/MIN
0.54
功率KW
3.7
变幅机构
速度R/MIN
20/40.5
功率KW
2.2/3.3
顶升机构
(液压顶升)
速度M/MIN
0.6
功率
7.5
工作压力MPa
25
总功率
36.5
平衡重
臂长M
质量
56
14
50
12.1
工作温度
-20。
C~40。
C
塔机结构质量T
独立高度
附着高度
32.03
59.62
表3.1.3QTZ40塔吊性能参数表
生产厂家
南京宏日
塔吊类型型号
QTZ40
机构工作级别
起升机构
M4
回转机构
M4
变幅机构
M4
起升高度
固定式
附着式
32M
100M
最大起重量
40KN
最小起重量
7.63KN
工作范围
最大幅度
45M
最小幅度
2M
起升
机构
倍率
A=2
A=4
速度M/MIN
28/56
14/28
起重量KN
20/10
40/20
功率KW
15/15/4
回转机构
速度R/MIN
908
功率KW
3.7
顶升机构
(液压顶升)
速度M/MIN
0.6
功率
5.5
工作压力MPa
20
总功率
28.2
平衡重
臂长M
质量
45
7块1.317/块
工作温度
-20。
C~40。
C
塔机结构质量T
独立高度
16
2塔式起重机定位选择
结合本工程的特殊性,考虑塔吊运输范围及附墙设置的安全性,04栋塔吊设置在地下车库内,02栋、03栋塔吊设置在主楼基础之外,其中02栋塔吊位于1层商铺内。
塔吊的定位必须满足以下要求:
(1)服务范围要广,尽量满足主体施工工作面及重型材料运输的要求,减少地库运输死角范围,避免地下车库及临街商业楼运输死角;
(2)定位时基础承台必须尽量避开地下室桩基承台,实在无法避免时,塔基必须位于桩基承台之下;塔身必须避开负一层框架梁,以免影响主体结构的安全性;
(3)塔吊定位必须保证塔吊作业时不得影响相连建(构)筑物,并保证周围建(构)筑物及塔吊自身的安全性;
(4)尽量避开建筑物的突起位置,以免影响结构施工;
(5)塔吊附着安全可靠,距离适中;
(6)根据地勘报告及对现场桩基施工实际情况的了解,尽量选择土质较好的位置,并满足塔吊基础设计所需承载力;
(7)所选位置必须保证塔吊能安全、顺利的拆除,并保证拆除时的场地条件。
(8)为方便地下结构基础施工,塔吊基础在地库基础筏板施工之前先行完成。
塔吊基础采用承台基础(详见附图塔吊基础施工图),塔吊基础顶面位于地库底板之下(局部位于桩基承台之下),塔身穿过基础底板及负一层,施工缝做钢板止水处理(具体见塔身穿板节点详图)。
考虑到以上几点的因素,结合本工程结构设计的特点等情况,经研究决定,在以下位置安装塔吊,轴线为主楼轴线。
(具体位置详见附图一、02栋、03栋及04栋塔吊平面布置图),塔吊基础基底高程如下:
02#塔吊(附墙于02栋):
塔吊基底绝对高程9.75米;
03#塔吊(附墙于03栋):
塔吊基底绝对高程9.3米;
04#塔吊(附墙于04栋):
塔吊基底绝对高程7.95米;
四、塔吊基础的选择
厂家提供的说明书中要求基础混凝土强度采用C35,QTZ63型塔吊基础底面为5000mm×5000mm的正方形承台基础,承台高度1500mm。
QTZ40型塔吊基础底面为4500mm×4500mm(地基承载力大于0.15MPa)的正方形承台基础,承台高度1300mm。
塔吊基础配筋详见附图。
根据QTZ63塔吊基础配筋图,浇筑混凝土基础的地基承载力不得小于180KPa,根据勘察平面图对照塔吊平面布置图,02#塔吊位于A92孔附近。
结合各相关勘察剖面图,02#塔吊基础底部均位于③可~硬塑粉质粘土层。
根据地勘报告4.3地基承载力评价,③可~硬塑粉质粘土层综合确定的承载力特征fak=230Kpa,满足塔吊基础对地基承载力的要求。
根据QTZ40塔吊基础配筋图,浇筑混凝土基础的地基承载力不得小于100KPa,根据勘察平面图对照塔吊平面布置图,03#塔吊位于A71孔附近。
结合各相关勘察剖面图,03#塔吊基础底部均位于③-a可塑粉质粘土层。
根据地勘报告4.3地基承载力评价,③可塑粉质粘土层综合确定的承载力特征fak=190Kpa,满足塔吊基础对地基承载力的要求。
根据QTZ40塔吊基础配筋图,浇筑混凝土基础的地基承载力不得小于100KPa,根据勘察平面图对照塔吊平面布置图,04#塔吊位于A50孔附近。
结合各相关勘察剖面图,04#塔吊基础底部均位于③-a可塑粉质粘土层。
根据地勘报告4.3地基承载力评价,③可塑粉质粘土层综合确定的承载力特征fak=190Kpa,满足塔吊基础对地基承载力的要求。
五、塔吊基础计算书
QTZ63矩形板式基础计算书
一、塔机属性
塔机型号
TC5610
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)
40
塔机独立状态的计算高度H(m)
43
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B(m)
1.6
二、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0(kN)
596.2
起重臂自重G1(kN)
46.85
起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)
28
小车和吊钩自重G2(kN)
3.4
小车最小工作幅度RG2(m)
3
最大起重荷载Qmax(kN)
60
最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)
3
最小起重荷载Qmin(kN)
3
最大吊物幅度RQmin(m)
56
最大起重力矩M2(kN·m)
Max[60×3,3×56]=180
平衡臂自重G3(kN)
18.57
平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)
6.3
平衡块自重G4(kN)
140
平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)
11.8
2、风荷载标准值ωk(kN/m2)
工程所在地
江苏南京市
基本风压ω0(kN/m2)
工作状态
0.2
非工作状态
0.4
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽,小车变幅
地面粗糙度
C类(有密集建筑群的城市市区)
风振系数βz
工作状态
1.763
非工作状态
1.828
风压等效高度变化系数μz
0.85
风荷载体型系数μs
工作状态
1.95
非工作状态
1.95
风向系数α
1.2
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值ωk(kN/m2)
工作状态
0.8×1.2×1.763×1.95×0.85×0.2=0.561
非工作状态
0.8×1.2×1.828×1.95×0.85×0.4=1.163
3、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1(kN)
596.2+46.85+3.4+18.57+140=805.02
起重荷载标准值Fqk(kN)
60
竖向荷载标准值Fk(kN)
805.02+60=865.02
水平荷载标准值Fvk(kN)
0.561×0.35×1.6×43=13.509
倾覆力矩标准值Mk(kN·m)
46.85×28+3.4×3-18.57×6.3-140×11.8+0.9×(180+0.5×13.509×43)=23.592
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'(kN)
Fk1=805.02
水平荷载标准值Fvk'(kN)
1.163×0.35×1.6×43=28.005
倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)
46.85×28+3.4×3-18.57×6.3-140×11.8+0.5×28.005×43=155.117
4、塔机传递至基础荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1(kN)
1.2Fk1=1.2×805.02=966.024
起重荷载设计值FQ(kN)
1.4FQk=1.4×60=84
竖向荷载设计值F(kN)
966.024+84=1050.024
水平荷载设计值Fv(kN)
1.4Fvk=1.4×13.509=18.913
倾覆力矩设计值M(kN·m)
1.2×(46.85×28+3.4×3-18.57×6.3-140×11.8)+1.4×0.9×(180+0.5×13.509×43)=56.37
非工作状态
竖向荷载设计值F'(kN)
1.2Fk'=1.2×805.02=966.024
水平荷载设计值Fv'(kN)
1.4Fvk'=1.4×28.005=39.207
倾覆力矩设计值M'(kN·m)
1.2×(46.85×28+3.4×3-18.57×6.3-140×11.8)+1.4×0.5×28.005×43=306.561
三、基础验算
基础布置图
基础布置
基础长l(m)
5
基础宽b(m)
5
基础高度h(m)
1.5
基础参数
基础混凝土强度等级
C35
基础混凝土自重γc(kN/m3)
24
基础上部覆土厚度h’(m)
0
基础上部覆土的重度γ’(kN/m3)
19
基础混凝土保护层厚度δ(mm)
50
地基参数
地基承载力特征值fak(kPa)
150
基础宽度的地基承载力修正系数ηb
0.3
基础埋深的地基承载力修正系数ηd
1.6
基础底面以下的土的重度γ(kN/m3)
19
基础底面以上土的加权平均重度γm(kN/m3)
19
基础埋置深度d(m)
1.5
修正后的地基承载力特征值fa(kPa)
191.8
软弱下卧层
基础底面至软弱下卧层顶面的距离z(m)
5
地基压力扩散角θ(°)
20
软弱下卧层顶地基承载力特征值fazk(kPa)
130
软弱下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值faz(kPa)
323.8
基础及其上土的自重荷载标准值:
Gk=blhγc=5×5×1.5×24=900kN
基础及其上土的自重荷载设计值:
G=1.2Gk=1.2×900=1080kN
荷载效应标准组合时,平行基础边长方向受力:
Mk''=G1RG1+G2RG2-G3RG3-G4RG4+0.5Fvk'H/1.2
=46.85×28+3.4×3-18.57×6.3-140×11.8+0.5×28.005×43/1.2
=54.765kN·m
Fvk''=Fvk'/1.2=28.005/1.2=23.337kN
荷载效应基本组合时,平行基础边长方向受力:
M''=1.2×(G1RG1+G2RG2-G3RG3-G4RG4)+1.4×0.5Fvk'H/1.2
=1.2×(46.85×28-3.4×3+18.57×6.3-140×11.8)+1.4×0.5×28.005×43/1.2
=166.07kN·m
Fv''=Fv'/1.2=39.207/1.2=32.672kN
基础长宽比:
l/b=5/5=1≤1.1,基础计算形式为方形基础。
Wx=lb2/6=5×52/6=20.833m3
Wy=bl2/6=5×52/6=20.833m3
相应于荷载效应标准组合时,同时作用于基础X、Y方向的倾覆力矩:
Mkx=Mkb/(b2+l2)0.5=155.117×5/(52+52)0.5=109.684kN·m
Mky=Mkl/(b2+l2)0.5=155.117×5/(52+52)0.5=109.684kN·m
1、偏心距验算
相应于荷载效应标准组合时,基础边缘的最小压力值:
Pkmin=(Fk+Gk)/A-Mkx/Wx-Mky/Wy
=(805.02+900)/25-109.684/20.833-109.684/20.833=57.671kPa≥0
偏心荷载合力作用点在核心区内。
2、基础底面压力计算
Pkmin=57.671kPa
Pkmax=(Fk+Gk)/A+Mkx/Wx+Mky/Wy
=(805.02+900)/25+109.684/20.833+109.684/20.833=78.73kPa
3、基础轴心荷载作用应力
Pk=(Fk+Gk)/(lb)=(805.02+900)/(5×5)=68.201kN/m2
4、基础底面压力验算
(1)、修正后地基承载力特征值
fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)
=150.00+0.30×19.00×(5.00-3)+1.60×19.00×(1.50-0.5)=191.80kPa
(2)、轴心作用时地基承载力验算
Pk=68.201kPa≤fa=191.8kPa
满足要求!
(3)、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=78.73kPa≤1.2fa=1.2×191.8=230.16kPa
满足要求!
5、基础抗剪验算
基础有效高度:
h0=h-δ=1500-(50+22/2)=1439mm
X轴方向净反力:
Pxmin=γ(Fk/A-(Mk''+Fvk''h)/Wx)=1.35×(805.020/25.000-(54.765+23.337×1.500)/20.833)=37.654kN/m2
Pxmax=γ(Fk/A+(Mk''+Fvk''h)/Wx)=1.35×(805.020/25.000+(54.765+23.337×1.500)/20.833)=49.288kN/m2
P1x=Pxmax-((b-B)/2)(Pxmax-Pxmin)/b=49.288-((5.000-1.600)/2)(49.288-37.654)/5.000=45.333kN/m2
Y轴方向净反力:
Pymin=γ(Fk/A-(Mk''+Fvk''h)/Wy)=1.35×(805.020/25.000-(54.765+23.337×1.500)/20.833)=37.654kN/m2
Pymax=γ(Fk/A+(Mk''+Fvk''h)/Wy)=1.35×(805.020/25.000+(54.765+23.337×1.500)/20.833)=49.288kN/m2
P1y=Pymax-((l-B)/2)(Pymax-Pymin)/l=49.288-((5.000-1.600)/2)(49.288-37.654)/5.000=45.333kN/m2
基底平均压力设计值:
px=(Pxmax+P1x)/2=(49.288+45.333)/2=47.31kN/m2
py=(Pymax+P1y)/2=(49.288+45.333)/2=47.31kPa
基础所受剪力:
Vx=|px|(b-B)l/2=47.31×(5-1.6)×5/2=402.139kN
Vy=|py|(l-B)b/2=47.31×(5-1.6)×5/2=402.139kN
X轴方向抗剪:
h0/l=1439/5000=0.288≤4
0.25βcfclh0=0.25×1×16.7×5000×1439=30039.125kN≥Vx=402.139kN
满足要求!
Y轴方向抗剪:
h0/b=1439/5000=0.288≤4
0.25βcfcbh0=0.25×1×16.7×5000×1439=30039.125kN≥Vy=402.139kN
满足要求!
6、软弱下卧层验算
基础底面处土的自重压力值:
pc=dγm=1.5×19=28.5kPa
下卧层顶面处附加压力值:
pz=lb(Pk-pc)/((b+2ztanθ)(l+2ztanθ))
=(5×5×(68.201-28.5))/((5+2×5×tan20°)×(5+2×5×tan20°))=13.297kPa
软弱下卧层顶面处土的自重压力值:
pcz=zγ=5×19=95kPa
软弱下卧层顶面处修正后地基承载力特征值
faz=fazk+ηbγ(b-3)+ηdγm(d+z-0.5)
=130.00+0.30×19.00×(5.00-3)+1.60×19.00×(5.00+1.50-0.5)=323.80kPa
作用在软弱下卧层顶面处总压力:
pz+pcz=13.297+95=108.297kPa≤faz=323.8kPa
满足要求!
四、基础配筋验算
基础底部长向配筋
HRB400Φ22@150
基础底部短向配筋
HRB400Φ22@150
基础顶部长向配筋
HRB400Φ22@150
基础顶部短向配筋
HRB400Φ22@150
1、基础弯距计算
基础X向弯矩:
MⅠ=(b-B)2pxl/8=(5-1.6)2×47.31×5/8=341.818kN·m
基础Y向弯矩:
MⅡ=(l-B)2pyb/8=(5-1.6)2×47.31×5/8=341.818kN·m
2、基础配筋计算
(1)、底面长向配筋面积
αS1=|MⅡ|/(α1fcbh02)=341.818×106/(1×16.7×5000×14392)=0.002
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.002)0.5=0.002
γS1=1-ζ1/2=1-0.002/2=0.999
AS1=|MⅡ|/(γS1h0fy1)=341.818×106/(0.999×1439×360)=660mm2
基础底需要配筋:
A1=max(660,ρbh0)=max(660,0.0015×5000×1439)=10792mm2
基础底长向实际配筋:
As1'=13044.607mm2
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