塔吊专项施工方案年月日修改.docx
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塔吊专项施工方案年月日修改
龙湖滟澜海岸花园2号地块项目
塔
吊
基
础
专
项
施
工
方
案
江苏顺通建设集团有限公司
二0一一年十二月
塔吊基础专项施工方案
编制:
日期:
审核:
日期:
批准:
日期:
目录
一、工程概况3
二、编制依据3
三、塔吊的选型与布置3
四、塔吊基础设计4
五、施工中应注意事项23
六、塔吊避雷措施23
七、主要安全技术措施24
八、塔身与砼结构防水处理办法24
九、多塔作业注意事项25
十、多塔作业措施25
十一、承台土方开挖技术措施26
十二、塔吊的沉降、垂直度测定及偏差校正26
十三格构柱垂直度控制27
十四、附图28
一、工程概况
工程名称:
龙湖滟澜海岸花园工程
建设单位:
宁波龙嘉房地产发展有限公司
设计单位:
浙江华展工程设计研究院有限公司
本工程为龙湖滟澜海岸花园工程Ⅰ标段,由20~47#共二十八栋三层的叠院别墅和48~51#共四栋高层,地下一层平时为地下车库,战时为二等人员掩蔽所。
本工程别墅为现浇异形柱框架剪力墙结构,而高层为现浇剪力墙结构,地上建筑面积为120000㎡,地下建筑面积为38883㎡。
由于塔吊位于地下室内,且需在基坑未开挖之前架设,故采用钻孔灌注桩加钢格构柱的基础形式。
格构柱高度从地下室底板底标高至±0.000以上0.6m。
根据工程平面位置,总共布置11台塔吊作为结构施工期间是垂直运输机械,考虑到材料运输距离,所有塔吊选用QTZ63塔吊,最大幅度为50m。
安装的具体位置见附图。
二、编制依据
1、龙湖滟澜海岸花园工程施工总平面图及地下室顶板图;
2、龙湖滟澜海岸花园工程岩土工程勘察报告;
3、QTZ40、QTZ63自升式起重机使用说明书;
4、GB5144—2006《塔式起重机安全规程》;
5、GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》。
6、GB/T5031—2008《塔式起重机》;
7、JGJ196—2010《建筑施工塔式起重机安装使用拆卸安全技术规程》;
8、DB33/T1053—2008浙江省工程建设标准《固定式塔式起重机基础设计规程》;
9、建设部建质2009(87)文件。
三、塔吊的选型与布置
本工程上部由33个单体组成,地下室面积较大。
业主对工期要求紧,根据工程实际情况,采用11台自升塔式起重机。
塔吊安装由专业的安拆队伍负责施工,具有相应资质的安拆单位,并出具搭拆专项方案,符合公司机械管理办法要求。
四、塔吊基础设计
根据工程实际情况,11台塔吊在基础土方开挖时投入使用,11台塔吊全部设置于地下室基坑内。
全部塔吊基础采用桩上格构柱承台基础,塔吊桩基础采用Φ800钻孔灌注桩,桩中心距1600mm,桩身配置13Φ18钢筋,箍筋采用螺旋箍筋Φ8@200,加强箍采用Φ12@2000,砼强度等级为C35,四肢角钢格构柱直接埋设在桩内,格构柱长6.4米与桩搭接2.0米,格构柱与桩钢筋笼电焊焊接,格构柱伸出自然地坪与塔机连接,塔吊基座采用双榀I36工字钢制作,用电焊固定在4根格构柱顶。
塔身穿越底板及顶板时,应和设计取得联系,征得设计同意后,方可实施。
工程地质参数详见下表:
层序
岩土名称
桩在此土层平均厚度(m)
土层顶绝对标高(m)
桩周土摩擦力特征值qsa(Kpa)
地基土承载力特征值fak(Kpa)
桩端阻力特征值qpa(Kpa)
-2
粉质粘土
2.30~0.4(取1.35)
2.27~-1.52
11
70
②
淤泥质粉质粘土
10.20~6.00(取8.1)
1.67~-2.26
8
60
淤泥质粉质粘土
15.8~1.60(取8.7)
-5.83~-10.99
9
70
⑤
粉质粘土
12.60~0.60(取6.6)
-10.42~-22.62
27
170
400
-1
粉质粘土
10.90~1.20(取6.05)
-13.45~-27.74
23
140
300
-2
粉质粘土
15.10~2.50(取8.8)
-22.29~-33.18
26
150
400
⑧
含粘性土角砾
12.10~0.30(取6.2)
-31.44~-41.37
45
250
1400
⑨-1
粉质粘土
14.10~0.60(取7.35)
-33.67~-45.48
35
180
600
⑨-2
含粘性土角砾
15.70~0.40(取8.05)
-37.37~-53.18
44
220
1300
⑨-3
含碎石粉质粘土
26.70~5.00(取15.85)
-42.01~-57.18
38
200
900
由于塔吊只有一种型号,采用同样的基础,所以只计算高层(23层)处的塔吊,其他的不再计算。
基本参数
1、塔吊基本参数
塔吊型号:
QTZ63;标准节长度b:
2.5m;
塔吊自重Gt:
450.8kN;塔吊地脚螺栓性能等级:
高强8.8级;
最大起重荷载Q:
60kN;塔吊地脚螺栓的直径d:
36mm;
塔吊起升高度H:
75m;塔吊地脚螺栓数目n:
16个;
塔身宽度B:
1.6m;
2、格构柱基本参数
格构柱计算长度lo:
5m;格构柱缀件类型:
缀板;
格构柱缀件节间长度a1:
0.65m;格构柱分肢材料类型:
L100x10;
格构柱基础缀件节间长度a2:
1.3m;格构柱钢板缀件参数:
宽100mm,厚10mm;
格构柱截面宽度b1:
0.4m;格构柱基础缀件材料类型:
L100x10;
3、基础参数
桩中心距a:
1.6m;桩直径d:
0.8m;
桩入土深度l:
35m;桩型与工艺:
泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩;
桩混凝土等级:
C35;桩钢筋型号:
HRB335;
桩钢筋直径:
18mm;
钢平台宽度:
3.26m;钢平台厚度:
0.272m;
钢平台的螺栓直径:
30mm;钢平台的螺栓数目:
16个;
钢平台的螺栓性能等级:
高强8.8级;
4、塔吊计算状态参数
地面粗糙类别:
A类近海或湖岸区;风荷载高度变化系数:
0.5;
主弦杆材料:
角钢/方钢;主弦杆宽度c:
250mm;
非工作状态:
所处城市:
浙江宁波市,基本风压ω0:
0.5kN/m2;
额定起重力矩Me:
630kN·m;基础所受水平力P:
30kN;
塔吊倾覆力矩M:
1934.36kN·m;
工作状态:
所处城市:
浙江宁波市,基本风压ω0:
0.5kN/m2,
额定起重力矩Me:
630kN·m;基础所受水平力P:
30kN;
塔吊倾覆力矩M:
1934.36kN·m;
非工作状态下荷载计算
一)、塔吊受力计算
1、塔吊竖向力计算
作用在基础上的垂直力:
N=Gt=450.80=450.80kN;
2、塔吊风荷载计算
地处浙江宁波市,基本风压ω0=0.5kN/m2;
挡风系数计算:
φ=(3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)
挡风系数Φ=0.87;
体型系数μs=1.90;
查表得:
荷载高度变化系数μz=0.50;
高度z处的风振系数取:
βz=1.0;
所以风荷载设计值为:
ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×1.90×0.50×0.50=0.33kN/m2;
3、塔吊弯矩计算
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算:
Mω=ω×Φ×B×H×H×0.5=0.33×0.87×1.60×75.00×75.00×0.5=1296.20kN·m;
总的最大弯矩值:
Mmax=Me+Mω+P×h=630.00+1296.20+30.00×0.27=1934.36kN·m;
4、塔吊水平力计算
水平力:
Vk=ω×B×H×Φ+P=0.50×1.60×75.00×0.87+30.00=81.98kN;
5、每根格构柱的受力计算
作用于承台顶面的作用力:
Fk=450.80kN;
Mkmax=1934.36kN·m;
Vk=81.98kN;
图中x轴的方向是随时变化的,计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。
(1)、桩顶竖向力的计算
Nik=(Fk+Gk)/n±Mxkxi/Σxj2
式中:
n-单桩个数,n=4;
Fk-作用于桩基承台顶面的竖向力标准值;
Gk-桩基承台的自重标准值;
Mxk-承台底面的弯矩标准值;
xi-单桩相对承台中心轴的X方向距离;
Nik-单桩桩顶竖向力标准值;
经计算得到单桩桩顶竖向力标准值
最大压力:
Nkmax=Fk/4+(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=450.80/4+(1934.36×1.60×2-0.5)/(2×(1.60×2-0.5)2)=967.57kN;
最小压力:
Nkmin=Fk/4-(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=450.80/4-(1934.36×1.60×2-0.5)/(2×(1.60×2-0.5)2)=-742.17kN;
需要验算桩基础抗拔力。
(2)、桩顶剪力的计算
V0=1.2Vk/4=1.2×81.98/4=24.59kN;
二)、塔吊与承台连接的螺栓验算
1、螺栓抗剪验算
每个螺栓所受剪力:
Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×36.002×250/4=254.47kN;
Nv=1.2Vk/n=1.2×81.98/16=6.15kN<254.47kN;
螺栓抗剪强度满足要求。
2、螺栓抗拉验算
n1×Nt=Nmin
其中:
n1-塔吊每一个角上螺栓的数量,n1=n/4;
Nt-每一颗螺栓所受的力;
Ntb=πde2ftb/4=3.14×32.252×400/4=326.69kN;
Nt=1.2Nkmin/n1=1.2×742.17/4.00=222.65kN<326.69kN;
螺栓抗拉强度满足要求。
3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算
((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2≤1
其中:
Nv、Nt-一个普通螺栓所承受的剪力和拉力;
Nvb、Ntb、Ncb-一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值;
((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((6.15/254.47)2+(222.65/326.69)2)0.5=0.68;
螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。
三)、承台验算
1、螺栓抗剪验算
每个螺栓所受剪力:
Nv=Vk/n=81.98/16=5.12kN;
Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×30.002×250/(4×1000)=176.71kN;
螺栓抗剪强度满足要求。
2、螺栓抗拉验算
n1×Nt=Nmin
其中:
n1-塔吊每一个角上螺栓的数量,即:
n1=n/4;
Nt-每一颗螺栓所受的力;
Nt=Nmin/n1=742.17/4.00=185.54kN;
Ntb=πde2ftb/4=3.14×26.722×400/(4×1000)=224.23kN;
螺栓抗拉强度满足要求。
3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算
((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2≤1
其中:
Nv、Nt-一个普通螺栓所承受的剪力和拉力;
Nvb、Ntb、Ncb-一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值;
((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((5.12/176.71)2+(185.54/224.23)2)0.5=0.83;
螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。
四)、单肢格构柱截面验算
1、格构柱力学参数
L100x10
A=19.26cm2i=3.05cmI=179.51cm4z0=2.84cm
每个格构柱由4根角钢L100x10组成,格构柱力学参数如下:
Ix1=[I+A×(b1/2-z0)2]×4=[179.51+19.26×(40.00/2-2.84)2]×4=23403.67cm4;
An1=A×4=19.26×4=77.04cm2;
W1=Ix1/(b1/2-z0)=23403.67/(40.00/2-2.84)=1363.85cm3;
ix1=(Ix1/An1)0.5=(23403.67/77.04)0.5=17.43cm;
2、格构柱平面内整体强度
Nmax/An1=1161.09×103/(77.04×102)=150.71N/mm2 格构柱平面内整体强度满足要求。 3、格构柱整体稳定性验算 L0x1=lo=5.00m; λx1=L0x1×102/ix1=5.00×102/17.43=28.69; 单肢缀板节间长度: a1=0.65m; λ1=L1/iv=65.00/1.96=33.16; λ0x1=(λx12+λ12)0.5=(28.692+33.162)0.5=43.85; 查表: Φx=0.88; Nmax/(ΦxA)=1161.09×103/(0.88×77.04×102)=170.73N/mm2 格构柱整体稳定性满足要求。 4、刚度验算 λmax=λ0x1=43.85<[λ]=150满足; 单肢计算长度: l01=a1=65.00cm; 单肢回转半径: i1=3.05cm; 单肢长细比: λ1=lo1/i1=65/3.05=21.31<0.7λmax=0.7×43.85=30.69; 因截面无削弱,不必验算截面强度。 分肢稳定满足要求。 五)、整体格构柱基础验算 1、格构柱基础力学参数 单肢格构柱力学参数: Ix1=23403.67cm4An1=77.04cm2 W1=1363.85cm3ix1=17.43cm 格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的,整个基础的力学参数: Ix2=[Ix1+An1×(b2×102/2-b1×102/2)2]×4=[23403.67+77.04×(1.60×102/2-0.40×102/2)2]×4=1202990.68cm4; An2=An1×4=77.04×4=308.16cm2; W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=1202990.68/(1.60×102/2-0.40×102/2)=20049.84cm3; ix2=(Ix2/An2)0.5=(1202990.68/308.16)0.5=62.48cm; 2、格构柱基础平面内整体强度 1.2N/An+1.4Mx/(γx×W)=540.96×103/(308.16×102)+2708.10×106/(1.0×20049.84×103)=152.62N/mm2 格构式基础平面内稳定满足要求。 3、格构柱基础整体稳定性验算 L0x2=lo=5.00m; λx2=L0x2/ix2=5.00×102/62.48=8.00; An2=308.16cm2; Ady2=2×19.26=38.52cm2; λ0x2=(λx22+40×An2/Ady2)0.5=(8.002+40×308.16/38.52)0.5=19.60; 查表: φx=0.96; NEX'=π2EAn2/1.1λ0x22 NEX=148311.09N; 1.2N/(φxA)+1.4βmxMx/(Wlx(1-1.2φxN/NEX))≤f 1.2N/(φxA)+1.4βmxMx/(Wlx(1-1.2φxN/NEX))=-35.86N/mm2≤f=300N/mm2; 格构式基础整体稳定性满足要求。 4、刚度验算 λmax=λ0x2=19.60<[λ]=150满足; 单肢计算长度: l02=a2=130.00cm; 单肢回转半径: ix1=17.43cm; 单肢长细比: λ1=l02/ix1=130/17.43=7.46<0.7λmax=0.7×19.6=13.72 因截面无削弱,不必验算截面强度。 刚度满足要求。 六)、桩竖向极限承载力验算 单桩竖向承载力标准值按下面的公式计算: Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp u──桩身的周长,u=2.513m; Ap──桩端面积,Ap=0.503m2; 各土层厚度及阻力标准值如下表: 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 11.3511.000.00粉质粘土 28.108.000.00淤泥质粉质粘土 38.708.000.00淤泥质粉质粘土 46.6027.00400.00粉质粘土 56.0523.00300.00粉质粘土 68.8026.00400.00粉质粘土 76.2045.001400.00含粘性土角砾 87.3535.00600.00粉质粘土 98.0544.001300.00含粘性土角砾 1015.8538.00900.00含碎石粉质粘土 由于桩的入土深度为35.00m,所以桩端是在第6层土层。 单桩竖向承载力验算: Quk=2.513×575.8+900×0.503=1899.533kN; 单桩竖向承载力特征值: R=Ra=Quk/2=1899.533/2=949.766kN; Nk=967.574kN≤1.2R=1.2×949.766=1139.72kN; 桩基竖向承载力满足要求! 七)、抗拔桩基承载力验算 群桩呈非整体破坏时,桩基的抗拔极限承载力标准值: Tuk=Σλiqsikuili=931.878kN; 其中: Tuk-桩基抗拔极限承载力标准值; ui-破坏表面周长,取u=πd=2.51m; qsik-桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值; λi-抗拔系数,砂土取0.50~0.70,粘性土、粉土取0.70~0.80,桩长l与桩径d之比小于20时,λ取小值; li-第i层土层的厚度。 群桩呈整体破坏时,桩基的抗拔极限承载力标准值: Tgk=(ulΣλiqsikli)/4=889.878kN; ul-桩群外围周长,ul=4×(1.6+0.8)=9.6m; 经过计算得到: TUk=Σλiqsikuili=931.88kN; 桩基抗拔承载力公式: Nk≤Tgk/2+Ggp Nk≤Tuk/2+Gp 其中Nk-桩基上抗拔力设计值,Nk=742.17kN; Ggp-群桩基础所包围体积的桩土总自重设计值除以总桩数,Ggp=1008.00kN; Gp-基桩自重设计值,Gp=439.82kN; Tgk/2+Ggp=889.878/2+1008=1452.939kN>742.174kN; Tuk/2+Gp=931.878/2+439.823=905.762kN>742.174kN; 桩抗拔满足要求。 八)、桩配筋计算 1、桩构造配筋计算 按照构造要求配筋。 As=πd2/4×0.65%=3.14×8002/4×0.65%=3267mm2 2、桩抗压钢筋计算 经过计算得到桩顶竖向极限承载力验算满足要求,只需构造配筋! 3、桩受拉钢筋计算 经过计算得到桩抗拔满足要求,只需构造配筋! 建议配筋值: HRB335钢筋,1318。 实际配筋值3308.5mm2。 依据《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008), 箍筋采用螺旋式,直径不应小于6mm,间距宜为200~300mm;受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时,桩顶以下5d范围内箍筋应加密;间距不应大于100mm;当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密;当考虑箍筋受力作用时,箍筋配置应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定;当钢筋笼长度超过4m时,应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。 工作状态下荷载计算 一)、塔吊受力计算 1、塔吊竖向力计算 作用在基础上的垂直力: N=Gt+Q=450.80+60.00=510.80kN; 2、塔吊风荷载计算 地处浙江宁波市,基本风压ω0=0.5kN/m2; 挡风系数计算: φ=(3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb) 挡风系数Φ=0.87; 体型系数μs=1.90; 查表得: 荷载高度变化系数μz=0.50; 高度z处的风振系数取: βz=1.0; 所以风荷载设计值为: ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×1.90×0.50×0.50=0.33kN/m2; 3、塔吊弯矩计算 风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算: Mω=ω×Φ×B×H×H×0.5=0.33×0.87×1.60×75.00×75.00×0.5=1296.20kN·m; 总的最大弯矩值: Mmax=1.4×(Me+Mω+P×h)=1.4×(630.00+1296.20+30.00×0.27)=1934.36kN·m; 4、塔吊水平力计算 水平力: Vk=ω×B×H×Φ+P=0.50×1.60×75.00×0.87+30.00=81.98kN 5、每根格构柱的受力计算 作用于承台顶面的作用力: Fk=510.80kN; Mkmax=1934.36kN·m; Vk=81.98kN; 图中x轴的方向是随时变化的,计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。 (1)、桩顶竖向力的计算 Nik=(F+G)/n±Myyi/Σyj2; 式中: n-单桩个数,n=4; F-作用于桩基承台顶面的竖向力标准值; G-桩基承台的自重标准值; My-承台底面的弯矩标准值; yj-单桩相对承台中心轴的Y方向距离; Nik-单桩桩顶竖向力标准值; 经计算得到单桩桩顶竖向力标准值 最大压力: Nkmax=Fk/4+(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=510.80/4+(1934.36×1.60×2-0.5)/(2×(1.60×2-0.5)2)=982.57kN; 最小压力: Nkmin=Fk/4-(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=510.80/4-(1934.36×1.60×2-0.5)/(2×(1.60×2-0.5)2)=-727.17kN; 需要验算桩基础抗拔力。 (2)、桩顶剪力的计算 V0=1.2V/4=1.2×81.98/4=24.59kN; 二)、塔吊与承台连接的螺栓验算 1、螺栓抗剪验算 每个螺栓所受剪力: Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×36.002×250/4=254.47kN; Nv=1.2Vk/n=1.2×81.98/16=6.15kN<254.47kN; 螺栓抗剪强度满足要求。 2、螺栓抗拉验算 n1×Nt=Nmin 其中: n1-塔吊每一个角上螺栓的数量,n1=n/4; Nt-每一颗螺栓所受的力; Ntb=πde2ftb/4=3.14×32.252×400/4=326.69kN; Nt=1.2Nkmin/n1=1.2×727.17/4.00=218.15kN<326.69kN; 螺栓抗拉强度满足要求。 3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 ((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2≤1 其中: Nv、Nt-一个普通螺栓所承受的剪力和拉力; Nvb、Ntb、Ncb-一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值; ((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((6.15/254.47)2+(218.15/326.69)2)0.5=0.67; 螺栓在同时受到剪力
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