塔吊基础方案9.docx
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塔吊基础方案9.docx
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塔吊基础方案9
重庆潼南江北新城上城华府一期工程
塔
吊
基
础
方
案
四川省第十五建筑有限公司重庆分公司
2012年9月17日
一、编制说明1
一、编制说明
重庆潼南江北新城上城华府一期工程总建筑面积约为45818.76m2,由6栋花园洋房、2栋商业楼及一层地下车库组成。
基础形式主要为人工挖孔桩和独立柱基,结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构,其中:
商业1#、商业2#建筑面积约5485.42平方米;A4单体对应地下建筑面积约811.58平方米,地上6层建筑面积约4486.67平方米,A5单体对应地下建筑面积约811.58平方米,地上6层建筑面积约4486.67平方米;A6拼B1单体对应地下室建筑面积约1334.36平方米,地上6层建筑面积约7475.16平方米;A7拼A8单体对应地下建筑面积约1334.36平方米,地上6层建筑面积约7475.16平方米;地上总建筑面积29409.08平方米,地下室(含车库)建筑面积约16409.68平方米,均为框架结构。
现根据建筑物的型式及现场实际情况,安设4台塔吊施工,具体布置如下:
安装一台QTZ5010(4#塔机)型塔机负责商业门面2和A4号楼施工;安装一台QTZ40(3#塔机)型塔机负责A4、A5号楼及部分车库施工;安装一台QTZ5010(1#塔机)型塔机负责商业门面1及A6、A8号楼施工;安装一台QTZ63(2#塔机)型塔机负责A7、A9及A5号楼及部分车库施工。
具体详见塔吊平面布置图。
塔机的位置、基础布置及作法、附着位置参考所采用的塔吊说明书以及此类塔吊的安装经验。
二、基础布置
根据各栋楼的结构型式,从施工需要及工程成本、进度等方面综合考虑,选用相应的塔机作为工程材料的垂直、水平运输设备,塔吊基础根据开挖的地质情况,选用桩基或板式基础,若地基承载力不小于200KPa,且开挖深度浅,选用板式基础;若开挖深度深,选用桩基,其中板式基础:
QTZ40型基础尺寸为4m×4m×1.28m;QTZ5010型基础尺寸为4.5m×4.5m×1.35m;QTZ63型基础尺寸为4.5m×4.5m×1.4m。
桩基各型塔吊均采用Φ1600mm的单桩基础,其桩上承台按各型塔吊的板式基础尺寸施工.混凝土强度等级均为C35。
限于场地条件所限,地下室开挖后形成的高差大以及基坑上部宽度不足,同时考虑塔吊的覆盖范围,所有塔吊均设于地下车库范围。
在车库位置设置塔吊,存在一方面问题,即车库需预留孔洞,且留洞尽量在板上,同时,考虑塔吊的摆动幅度,塔吊机身外边缘距梁(墙)的净距不得小于20cm。
在塔吊的安装、拆除以及结构施工中,重点作好以下三方面工作:
第一,预留孔洞位置施工缝的设置及板钢筋的配制;第二,预留孔洞位置后安钢筋、后浇混凝土的处理;第三,塔机的安装与拆除。
三、塔基性能及相关参数
以安装的QTZ63型塔机为例说明,其主要技术性能见下表。
序号
名称
单位
参数
1
起重力矩
KN·m
780
2
最大额定起重量
t
6
3
工作幅度
臂长
2~55
4
起升高度
独立式
m
40
附着式
m
140
5
起升速度
α=4
m/min
4.3、20、40
α=2
8.6、40、80
6
回转速度
r/min
0.6
7
变幅速度
m/min
20、40
8
顶升速度
m/min
0.5
9
最大回转半径
m
55
10
塔吊高度
m
40(标塔)
11
地基宽度(底座式)
m
4×4
12
塔机自重(标塔)
t
31.1
13
平衡重
t
11
四、进度安排
1、塔吊基础施工计划如下:
挖孔桩施工10天,承台施工3天,砼养护时间不少于7天。
2、塔吊安装及调试完毕计划5天完成。
五、前期准备
5.1塔吊进场前准备:
5.1.1根据方案对塔吊在现场进行准确定位.
5.1.2根据本方案提供的力学数据对塔吊的基础进行科学设计和制作,并提供承桩设计说明书.
5.1.3塔吊的基础施工,并提供完备的施工资料。
5.1.4塔吊专用电箱:
为了满足塔吊正常工作,塔吊必须配用专用电箱,项目应根据塔吊的定位对塔机电箱合理布置,塔吊专用电箱距塔吊中心不得大于5米。
5.1.5提供场地:
由于塔吊安装在挖孔桩施工时进行,故在进场前提供进场道路及摆放场地,便于塔吊部件的摆放和汽车吊的入场选位。
5.1.6准备混凝土强度等级为C35的混凝土和钢筋.
5.1.7做好塔吊的防雷接电工作,接地线采用直径为14的圆钢或扁铁由塔吊基础钢筋引出,与塔吊基座焊接。
5.1.8对塔吊基础区域进行岩芯取样试压。
5.1.9在塔吊安装当日,项目必须满足安装提出的现场施工条件并派专人负责联系。
5.2塔吊安装前准备
5.2.1安装起重臂和平衡臂时常用的牵引缆绳。
5.2.2旋紧螺栓的电动扳手以及其他扳手和装拆销轴的榔头。
5.2.3运输塔吊部件所必须的车辆,吊装塔机所必须的16t以上吊车。
5.2.4所有入场安拆人员必须持证上岗。
六、塔吊基础施工
6.1工艺流程:
定位放线→桩基施工→承台垫层施工→钢筋绑扎→基础螺栓定位、安装→模板安装验收→砼浇筑→养护
6.2定位:
根据塔吊轴线定位图,对塔吊基础在现场进行定位。
6.3桩基施工:
桩基施工同常规工艺,必须保证其底部应嵌入中风化泥岩层1.6m,地基的天然单轴抗压强度标准值不低于5.14MPa,必须取岩芯试验一组。
6.4垫层浇筑
浇筑塔吊基础素混凝土垫层,垫层素混凝土垫层标号为C15,垫层要求平整,水平度控制在0.2%,混凝土垫层强度达到60%,方可进行后续工序。
在垫层上弹出钢筋的分布线及预埋螺栓位置,便于钢筋及地脚螺栓的安装。
6.5钢筋制安
塔吊基础详见附页的基础详图。
钢筋制安要点:
6.5.1材料上必须保证合格,证件齐全,取样送检合格。
6.5.2钢筋绑扎前,核对钢筋加工料表是否正确,并检查有无锈蚀现象,除锈后再运至施工部位。
6.5.3在垫层上弹出钢筋绑扎线,根据弹线位置进行钢筋的安装。
进行下层钢筋的绑扎安装后,进行上层钢筋网片的绑扎:
先在马凳(马凳用剩余短料焊制成,马凳梅花放置,间距1.2~1.5m)上绑架立筋,在架立筋上划好钢筋位置线,按图纸要求,顺序放置上层网的钢筋。
钢筋接头尽量采用焊接,要求接头在同一截面相互错开50%,同一根钢筋尽量减少接头。
6.5.4钢筋保护层必须严格控制,底板底层筋保护层厚度100cm,基础上层钢筋保护层厚度50cm,垫块采用梅花型布置,间距60cm。
6.5.5做好成品保护,不得直接踩踏钢筋。
6.6地脚螺栓安装
地脚螺栓为控制塔吊安装精度的关键所在,在施工中必须认真复核、砼浇筑过程中严格监控制,严禁地脚螺栓位移。
螺栓、螺母、垫圈均应附有质量证明书及合格证,并符合设计要求和国家标准的规定。
安装地脚螺栓时,将要安装的塔吊底座固定于基础钢筋上,将地脚螺栓穿过,地脚螺栓下方与钢筋焊接,以免浇筑砼过程中地脚螺栓移位。
在进行地脚螺栓放线时,采用上部拉线控制、下部垫层弹线控制、垂直度复核的方法进行。
6.7模板制安
根据开挖后的基坑型式进行考虑,若基坑周边岩层较完整,考虑原槽浇灌,坑壁周边采用1:
2.5水泥砂浆进行护壁处理,局部岩层不完整的时候,可以采用砖胎模或者木模进行处理。
6.8砼浇筑
本工程塔机基础采用C35商品砼浇筑。
6.8.1混凝土配合比(桩承台)
考虑到水泥水化热引起的温度应力和温度变形,通过与混凝土搅拌站协商,在混凝土级配及施工过程中要注意如下问题:
①选用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥。
②选用优质外加剂。
为达到既能减水缓凝,又使坍落度损失小的要求,在混凝土中掺入水泥重量0.8%。
③掺入粉煤灰,以替代部分水泥用量,推迟混凝土强度的增长,从而减少水泥水化热的不利影响。
采用Ⅱ级粉煤灰,细度应符合国家现行标准的规定。
掺量应通过检测中心试验确定。
④施工期间,要根据天气及材料等实际情况,及时调整配比,并且应避免在雨天施工。
⑤提高混凝土抗拉强度,保证骨料级配良好。
控制石子、砂子的含泥量不超过1%和3%,且不得含有其他杂质。
6.8.2浇筑方案
基础承台为大体积砼,为防止冷缝出现,采用商品混凝土,施工时采取一次浇筑完成,考虑塔吊基础面积不是很大,采用全面分层浇筑法,要做到第一层浇筑完毕回来浇筑第二次时,第一次的混凝土尚未初凝。
混凝土浇筑下落高度不得超过2m,超过2m则须加串筒或溜槽。
混凝土浇筑必须连续进行,间隔时间不得超过2h,现场与搅拌站作好联系,同时,现场电工对现场用电进行检查。
6.8.3混凝土的振捣
在下料口,三个振捣手均匀分布在整个斜面,沿图示中小箭头方向推进,确保不漏振,使新泵出的混凝土与上一斜面混凝土充分密实地结合。
振捣应及时、到位,避免混凝土中石子流入坡底,发生离析现象。
详见下图。
混凝土采用机械振捣棒振捣。
振捣棒的操作,要做到“快插慢拔”,上下抽动,均匀振捣,插点要均匀排列,插点采用并列式和交错式均可;插点间距为300~400mm,插入到下层尚未初凝的混凝土中约50~100mm,振捣时应依次进行,不要跳跃式振捣,以防发生漏振。
每一振点的振捣延续时间30s,使混凝土表面水分不再显著下沉、不出现气泡、表面泛出灰浆为止。
为使混凝土振捣密实,振动棒分三道布置,第一道布置在出料点,使混凝土形成自然流淌坡度,第二道布置在坡脚处,确保混凝土下部密实,第三道布置在斜面中部,在斜面上各点要严格控制振捣时间、移动距离和插入深度。
6.8.4混凝土表面处理:
大体积混凝土的表面水泥浆较厚,且泌水现象严重,应仔细处理。
对于表面泌水,当每层混凝土浇筑接近尾声时,应人为将水引向低洼边部,处缩为小水潭,然后用小水泵将水抽至附近排水井。
在混凝土浇筑后4~8h内,将部分浮浆清掉,初步用长刮尺刮平,然后用木抹子搓平压实。
在初凝以后,混凝土表面会出现龟裂,终凝要前进行二次抹压,以便将龟裂纹消除,注意宜晚不宜早。
6.9大体积砼养护
为了有利于底板混凝土表面均匀散热,降低内外温差、并使混凝土能获得理想的强度发展环境,在混凝土浇筑完初凝后,根据天气情况,进行保温保湿养护,上部覆盖一层塑料薄膜后加盖一层草垫。
并进行浇水养护,浇水养护不得少于14d。
6.10其它:
6.10.1为保证施工顺利进行,不出现质量事故,施工前应周密计划,统一协调,使施工有条不紊地进行。
6.10.2混凝土浇筑应注意使中部的混凝土略高于四周边缘的混凝土,以便使经振捣产生的泌水向四周排出,以减少混凝土表面产生的浮浆。
6.10.3在整个浇筑期间,各工种都要设专人加强对钢筋、模板、塔吊预埋地脚螺栓的看管,防止移位。
6.10.4加快基础回填土,避免基础结构侧面长期暴露;适时停止降水避免降温收缩与干缩。
6.10.5混凝土表面二次磨压后应进行扫毛处理。
6.11试块
试块制作必须设标养试块、同条件养护试块,试块的留置方法执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002第7.4.1要求规定。
试块制作后,初期在现场标养室养护2~3天后,转交试验室标养。
标养室温度为20±3℃,相对湿度为90%以上的环境条件。
试块制作每个板式基础不小于2组,桩基承台不小于4组(桩2组,承台2组),其中一组为7天强度,供安装塔吊及办理使用许可证用,一组为28天强度,供正式运行时用.
七、质量标准
塔吊基础的最终目的是为塔吊安装及使用服务,因此,一方面控制砼浇筑质量及基础质量,另一方面,必须保证基础顶面及轴线位置的尺寸,以便于塔吊的安装及正常使用。
7.1塔基允许偏差
塔机基础允许偏差见下表:
序号
项目
允许偏差
检查方法
1
坐标位移
±20mm
经纬仪或拉线检查
2
平面水平度
4mm
水准仪或水平尺检查
3
地脚螺栓
标高
+20mm-0
水准仪或拉线检查
中心距
±2mm
7.2成品保护
7.2.1要保证钢筋、预埋件、预埋螺栓、孔洞和线管的位置正确,不得撞碰。
7.2.2在已浇筑的混凝土强度达到1.2MPa以上时,方可在其上来往行走和进行上部施工。
7.2.3基础内应根据设计要求预留孔洞,安装螺栓、预埋件均不得遗漏。
以避免后剔凿。
7.2.4夜间施工时,应合理安排施工顺序,要配备足够的照明,防止碰撞各种管线、模板、预埋件等及现场设施、孔桩等。
八、安全文明施工
8.1浇筑混凝土的操作工人上班时,应带好安全帽。
8.2振捣作业人员应带好绝缘手套,工作时两人操作,一人持棒,一人看电机,随时挪电机,严禁拖拉电机,防止电线破皮漏电。
8.3电源箱内要有漏电保护器,电机外壳做好接零保护,随机用的电缆线不得捆在架管或钢筋上,防止破损漏电。
8.4用完振动棒先断开电源再盘电缆,电机放在干燥处,防止受潮造成电机烧毁现象。
8.5罐车司机进入施工现场必须绝对服从项目人员的指挥,进入现场速度要缓慢,防止发生交通安全事故。
特别是在临近挖孔桩位置,必须保证一定距离。
8.6施工现场安排人员及时清理落地灰,保持场容场貌整齐、干净。
九、塔吊基础验算:
9.1、1#、2#塔机单桩计算书:
(一).参数信息
塔吊型号:
QTZ50,塔吊自重(包括压重)G:
357.700kN,
最大起重荷载Q:
50.000kN,塔吊起升高度H:
90.000m,
塔身宽度B:
2.500m,桩顶面水平力H0:
15.000kN,
混凝土的弹性模量Ec:
28000.000N/mm2,地基土水平抗力系数m:
24.500MN/m4,
混凝土强度:
C35,
桩直径d:
1.600m,保护层厚度:
100.000mm,
桩钢筋级别:
HRB335,桩钢筋直径:
14.00mm,
塔吊倾覆力矩M:
1218.66kN·m;
(二).塔吊对基础中心作用力的计算
1.塔吊自重(包括压重):
G=357.700kN
2.塔吊最大起重荷载:
Q=50.000kN
作用于塔吊的竖向力设计值:
F=1.2×357.700+1.2×50.000=489.240kN
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算:
Mkmax=1218.66kN·m;
(三).桩身最大弯矩计算
计算简图:
1.按照m法计算桩身最大弯矩:
计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)的第5.4.5条,并参考《桩基础的设计方法与施工技术》。
(1)计算桩的水平变形系数(1/m):
α=(mb0/(EI))1/5
其中m──地基土水平抗力系数,m=24.500MN/m4;
b0──桩的计算宽度,b0=0.9×(1.600+1)=2.340m;
E──抗弯弹性模量,E=28000.000N/mm2;
I──截面惯性矩,I=π×1.6004/64=0.322m4;
经计算得到桩的水平变形系数:
α=(24.500×106×2.340/(28000.000×106×0.322))1/5=0.364
(2)计算CI=aMo/Ho
CI=0.364×1706.124/15.000=41.369
(3)由CI查表得:
CⅡ=1.004,h-=az=0.193
(4)计算Mmax:
Mmax=CⅡ×Mo=1.004×1706.124=1712.570kN·m
(5)计算最大弯矩深度:
z=h-/α=0.193/0.364=0.530m;
(四).桩配筋计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.3.8条。
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件,其截面受压承载力计算:
(1)偏心受压构件,其偏心矩增大系数按下式计算:
η=1+1/(1400ei/h0)(l0/h)2ξ1ξ2
式中l0──桩的计算长度,l0=6.000m;
h──截面高度,h=1.600m;
e0──轴向压力对截面重心的偏心矩,e0=3.500m;
ea──附加偏心矩,取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的最大值,ea=0.053m;
ei=e0+ea=3.500+0.053=3.554m;
h0──截面有效高度,h0=1.600-100.000×10-3=1.500m;
ξ1──偏心受压构件的截面曲率修正系数:
ξ1=0.5fcA/N=0.5×16.700×2.011×106/(489.240×103)=34.316
由于ξ1大于1,ξ1=1;
A──构件的截面面积,A=π×d2/4=2.011m2;
ξ2──构件长细比对截面曲率的影响系数,l0/h小于15,ξ2=1.0;
l0/h=10/1.6=3.75<15,ξ2=1.0;
经计算偏心增大系数η=1.004;
(2)偏心受压构件应符合下例规定:
N≤αα1fcA(1-sin(2πα)/(2πα))+(α-αt)fyAs
Nηei≤(2α1fcArsin3(πα)/3+fyAsrs(sinπα+sinπαt))/π
式中As──全部纵向钢筋的截面面积;
r──圆形截面的半径,取r=0.800m;
rs──纵向钢筋重心所在圆周的半径,取rs=0.093m;
α──对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与2π的比值,取α=0.482;
αt-纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值,当α=0.482≤0.625,αt=1.25-2α=1.25-2×0.482=0.29;
由以上公式解得,只需构造配筋!
构造配筋:
As=πd2/4×0.2%=3.14×16002/4×0.2%=4021mm2
建议配筋值:
HRB335钢筋,27Φ14。
实际配筋值4155.3mm2。
(五).桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2条,桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式:
R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp
Qsk=u∑qsikli
Qpk=qpkAp
其中R──单桩的竖向承载力设计值;
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值;
Qpk──单桩总极限端阻力标准值;
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=5.027m;
Ap──桩端面积,Ap=2.011m2;
γ0──桩基重要性系数,取1.1;
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
14.0020.00825.00粘性土
22.0025.00965.00粉土或砂土
由于桩的入土深度为6.00m,所以桩端是在第2层土层。
最大压力验算:
R=5.03×(4.00×20.00+2.00×25.00)/1.65+965.00×2.011/1.65=1.57×103kN;
γ0N=1.1×489.24=538.16kN≤R=1571.939kN
竖向极限承载力满足要求!
9.2、3#塔机单桩计算书
(一).参数信息
塔吊型号:
QTZ63,塔吊自重(包括压重)G:
450.800kN,
最大起重荷载Q:
60.000kN,塔吊起升高度H:
101.000m,
塔身宽度B:
2.500m,桩顶面水平力H0:
15.000kN,
混凝土的弹性模量Ec:
28000.000N/mm2,地基土水平抗力系数m:
24.500MN/m4,
混凝土强度:
C35,
桩直径d:
1.600m,保护层厚度:
100.000mm,
桩钢筋级别:
HRB335,桩钢筋直径:
14.00mm,
塔吊倾覆力矩M:
1652.69kN·m;
(二).塔吊对基础中心作用力的计算
1.塔吊自重(包括压重):
G=450.800kN
2.塔吊最大起重荷载:
Q=60.000kN
作用于塔吊的竖向力设计值:
F=1.2×450.800+1.2×60.000=612.960kN
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算:
Mkmax=1652.69kN·m;
(三).桩身最大弯矩计算
计算简图:
1.按照m法计算桩身最大弯矩:
计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)的第5.4.5条,并参考《桩基础的设计方法与施工技术》。
(1)计算桩的水平变形系数(1/m):
α=(mb0/(EI))1/5
其中m──地基土水平抗力系数,m=24.500MN/m4;
b0──桩的计算宽度,b0=0.9×(1.600+1)=2.340m;
E──抗弯弹性模量,E=28000.000N/mm2;
I──截面惯性矩,I=π×1.6004/64=0.322m4;
经计算得到桩的水平变形系数:
α=(24.500×106×2.340/(28000.000×106×0.322))1/5=0.364
(2)计算CI=aMo/Ho
CI=0.364×2313.766/15.000=56.103
(3)由CI查表得:
CⅡ=1.003,h-=az=0.177
(4)计算Mmax:
Mmax=CⅡ×Mo=1.003×2313.766=2321.454kN·m
(5)计算最大弯矩深度:
z=h-/α=0.177/0.364=0.488m;
(四).桩配筋计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.3.8条。
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件,其截面受压承载力计算:
(1)偏心受压构件,其偏心矩增大系数按下式计算:
η=1+1/(1400ei/h0)(l0/h)2ξ1ξ2
式中l0──桩的计算长度,l0=6.000m;
h──截面高度,h=1.600m;
e0──轴向压力对截面重心的偏心矩,e0=3.787m;
ea──附加偏心矩,取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的最大值,ea=0.053m;
ei=e0+ea=3.787+0.053=3.841m;
h0──截面有效高度,h0=1.600-100.000×10-3=1.500m;
ξ1──偏心受压构件的截面曲率修正系数:
ξ1=0.5fcA/N=0.5×16.700×2.011×106/(612.960×103)=27.390
由于ξ1大于1,ξ1=1;
A──构件的截面面积,A=π×d2/4=2.011m2;
ξ2──构件长细比对截面曲率的影响系数,l0/h小于15,ξ2=1.0;
l0/h=10/1.6=3.75<15,ξ2=1.0;
经计算偏心增大系数η=1.004;
(2)偏心受压构件应符合下例规定:
N≤αα1fcA(1-sin(2πα)/(2πα))+(α-αt)fyAs
Nηei≤(2α1fcArsin3(πα)/3+fyAsrs(sinπα+sinπαt))/π
式中As──全部纵向钢筋的截面面积;
r──圆形截面的半径,取r
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