丹阳碧桂园B地块塔吊基础施工方案.docx
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丹阳碧桂园B地块塔吊基础施工方案
第三章、地质勘查资料
第一节、地形地貌
Ø拟建场地位于丹阳市云阳镇,场地已推填整平,现为预留建设用地,地形较平坦,局部有起伏,地面1985国家高程为5.00米~5.70米。
Ø据钻探揭示,拟建场地属长江冲积平原地貌单元。
Ø拟建场地周边无高大建筑、高压线。
第二节、岩土层分布及其特征
Ø拟建场地表层为填土(局部为耕土),往下为新近沉积的粉土夹粉质粘土,粉土、淤泥质粘土,中部为一般沉积的粉质粘土及粘土,底部为白垩系上统浦口组(K2P)泥质粉砂岩,在勘察深度内,拟建场地岩土层可分为5大工程地质层,10个亚层,现自上至下分述如下:
Ø①1杂填土(Q4ml):
灰黄色、黄色、灰色、稍湿~湿,由粉质粘土组成,呈松散状,多夹砖石等建筑垃圾,原沟塘内夹含淤泥质土,场地内局部分布。
层厚0.7~3.8米。
Ø①2素填土(Q4ml):
灰黄色、黄灰色,稍湿,由粉质粘土组成,呈软塑状,表面夹植物根茎。
场地内均有分布。
回填时间小于10年。
层厚0.5~2.3米。
Ø②1粉土夹粉质粘土(Q4al):
灰黄色,黄灰色,湿,稍密~中密(粉质粘土呈可塑状),中压缩性。
摇枕反应迅速,干强度和韧性低,具水平层理状。
分布较均匀,局部缺失。
顶板埋深0.5~2.4米,层厚1.00~3.90米。
Ø
2粉土夹淤泥质粉质粘土(Q4al):
黄色、灰色、很湿、稍密(淤泥质粉质粘土呈流塑状),中压缩性。
震摇反应迅速,干强度和韧性低。
具水平层理,淤泥质粉质粘土及粉质粘土呈薄层不均匀分布,单层厚度5~10cm,偶见少量腐植物及贝壳碎屑,分布均匀。
顶板埋深2.6米~4.8米,层厚4.7~11.8米。
Ø③粉土(Q4al):
灰色,湿~很湿,中密,局部稍密,中压缩性。
摇震反应迅速,干强度低、韧性低。
土质不均匀,局部夹薄层粉质粘土,偶夹粉砂,具水平层理。
分布均匀。
顶板埋深7.4~15.5米,层厚5.9~15.00米。
Ø④淤泥质粘土(Q4al):
灰色,饱和,流塑,局部软塑。
中压缩性。
摇震反应缓慢,干强度和韧性中等偏低。
不均匀夹薄层粉土薄层,具水平微层理。
分布均匀。
顶板埋深21.00~23.50米,层厚6.40~11.90米。
Ø⑤1粉质粘土(Q3al):
灰、深灰色,饱和,可塑,局部软塑,中压缩性。
无震摇反应,切面光滑,具光泽反应,干强度和韧性中等,偶夹薄层粉土。
分布均匀。
顶板埋深29.00~33.60米,层厚2.90~8.40米。
Ø⑤2粘土(Q3al):
深灰色、灰黄色,饱和,硬塑,中偏低压缩性。
无摇震反应,切面光滑,具光泽反应,干强度及韧性高。
顶部夹少量粉土,局部夹少量姜结石,ç2-4cm土质较均匀。
分布均匀。
顶板埋深34.2~39.6米,层厚12.6~15.2米。
Ø⑥1强风化泥质粉砂岩(K2P):
棕红色、紫红色,受强烈风化作用岩石结构大部分破坏,矿物成分显著变化,上部岩芯多呈硬土状夹岩屑;下部岩芯呈岩屑夹碎石状-碎块状,多数风化残块,手捏易碎,少量强度略高,锤击即碎,遇水极易软化。
全场区分布。
顶板埋深48.9~49.8米,层厚1.90~5.00米。
Ø⑥2中风化泥质粉砂岩(K2P):
紫红色,泥质粉砂结构,块状构造,主要由长石、石英及少量白云母矿物碎屑组成,钙质胶结。
局部见沉积微层理,岩芯一般呈短柱状,风化裂隙较发育,多呈闭合状,部分呈张裂状,由方解石细脉充填。
岩体较完整,锤击岩芯声哑,无回弹,有凹痕,易击碎,浸水后易软化。
岩石单轴抗压强度区间值为0.71~1.88MPa,平均值fr为1.07MPa,标准值frk为0.94MPa,属极软岩,岩体基本质量等级Ⅴ级。
全场区分布,顶板埋深51.60~54.60米,控制层厚87,40~12.20米。
第三节、地下水埋藏条件及渗透系数
Ø场地地下水位为空隙潜水,主要赋予场地内
素填土,
1粉土夹粉质粘土,
2粉土夹淤泥质粉质粘土,
1粉土及
淤泥质粘土中,为统一含水层,富水性好,透水性一般~较强,水位变化主要受大气降水及地下室侧向径流补给影响。
勘探初见水位0.2米~1.00米,实测稳定地下水位埋深0.4~1.3米,相当于标高4.1~4.4米,水位呈季节性变化,年变化幅度约0.8米。
Ø据调查,近3~5年场地低洼处地下水与地面向平,相当于标高4.8米。
根据以上地质条件本工程地下车库均采用深井点降水进行排降水施工。
第四节、勘探孔号平面及剖面图
24#楼计算塔吊桩基取2剖面JN6孔;
21#楼计算塔吊桩基取6剖面JK33孔;
20#楼计算塔吊桩基取11剖面JN48孔;
17#楼计算塔吊桩基取14剖面JN64孔;
16#楼计算塔吊桩基取20剖面JK89孔;
第四章、塔吊平面布置与基础设计
主楼塔吊基础设计根据项目使用地块的现场环境、建筑物的平面布置、单体结构构造与高度、基础埋深以及各单体之间的关系等,综合考虑采用钢筋混凝土承台+桩基的塔吊基础形式:
钢筋混凝土承台矩形尺寸为5000*5000*1000mm;基础桩基桩径为:
Φ600mm的钻孔灌注桩(桩长见以下计算)。
主楼塔吊最高安装高度为自然地面以上115m,考虑到基础埋深以及各运转塔吊之间的关系,确定最终最高安装高度为自然地面以上125m可满足要求。
各主楼±0.000均相当于绝对标高7.000m,现场自然地面绝对标高约为5.0~5.7m(相对标高-2.0~-1.30m)。
塔吊基础内均采用预埋标准节,预埋节根据塔吊使用说明书其自重为467KG。
本方案内均采用相对标高。
塔吊型号拟采用H5810、H5510二种型号。
第一节、塔吊技术参数及布置
1.1QTZ80(H5810)型塔吊设计技术参数
表3
基础所受的垂直荷载kN
1311(工作工况)
1251(非工作工况)
基础所受的水平荷载kN
25(工作工况)
148(非工作工况)
基础所受的倾覆力矩kN×m
867(工作工况)
3290(非工作工况)
基础所受的扭矩kN×m
420(工作工况)
0(非工作工况)
起重工作幅度m
最小2.5
最大58
最大工作高度m
独立式40
附着式140
起重安装高度m
125
最大起重量t
6
末端起重量t
1.5
起升
机构
倍率
a=2
a=4
速度m/min
8.6
40
80
4.3
20
40
起重量t
3
3
1.5
6
6
3
功率kw
24/24/5.4
回转
机构
速度r/min
0~0.6
功率kw
2.2×2kw
牵引
机构
速度m/min
40/20
功率kw
2.2/3.3
顶升
机构
速度m/min
0.5
功率kW
4
工作压力MPa
16
平衡重t
14.5
总功率kW
31.7(不含顶升机构电机功率)
工作温度℃
-20~+50℃
1.2塔吊平面布置
加工场地及临设布置需另行调整。
第二节、塔吊基础设计
2.1塔吊基础设计参数
表4
技术参数
以独立高度40m进行计算
型号
QTZ80、63(H5810、5510)
起重安装高度
125m
工作半径
58m
钢筋
混凝土
承台
顶标高
详以下塔吊基础剖面图
底标高
详以下塔吊基础剖面图
配筋
35Φ22@150双向双层
桩基
桩顶标高
详以下塔吊基础桩基配筋图
桩长
详以下塔吊基础桩基配筋图
桩型号
Φ600mm钻孔灌注桩
桩间距
3.5m
塔吊基础桩基采用Φ600mm钻孔灌注桩,桩数4根,桩间距为3.5m;桩长详见以下塔吊基础桩基配筋图,混凝土强度为C40。
塔吊基础钢筋混凝土承台尺寸为:
5000*5000*1000mm,配Φ22@150双向双层钢筋,弯锚35d。
上下两层采用Φ14@450mm拉钩拉接。
上下层钢筋之间焊接Φ20@1000的架立钢筋,便于钢筋绑扎。
保护层厚度:
底100mm、顶和侧各50mm。
承台混凝土强度为C35,垫层厚度100mm,混凝土强度为C15。
各塔吊基础桩顶超灌高度不得小于1000mm,当为钢筋混凝土承台时桩顶锚入承台内为100mm,桩基主筋预留长度不小于锚入承台35d。
将各桩基主筋与预埋节焊接形成防雷保护措施。
2.2塔吊桩基定位坐标图
24#楼桩基坐标;
21#楼桩基坐标;
20#楼桩基坐标;
17#楼桩基坐标;
16#楼桩基坐标;
2.3钢筋混凝土承台配筋图
2.4附墙安装示意图
24#楼塔吊
21#楼塔吊
20#楼、17#楼塔吊
16#楼塔吊
2.5附墙预埋件加工示意图
第五章、塔吊基础设计计算书
塔吊采用QTZ80(5810)、QTZ63(5510)两种型号,最高安装高度为24#、20#楼125m,按原配安装五套附着架,附着架最大高度为第一附着装置距离塔吊基础承台面32.5米、第二附着距离第一附着装置25.2米、第三附着距离第二附着装置25.2米、第四附着距离第三附着装置22.4米、第五附着距离第四附着装置16.8米。
安装标高位置根据现场施工进度进行调整,并不超过以上限制距离。
21#楼塔吊安装高度为119.4米,安装五套附墙架;17#楼塔吊安装高度为104.3,安装四套附墙架;16#楼塔吊安装高度为98.7米,安装四套附墙架。
安装高度根据现场施工进度进行调整,并不得超过以上限制距离。
塔吊基础为钢筋混凝土承台钻孔灌注桩类型;塔吊基础桩基桩径为Φ600mm,桩芯距为3.5m;钢筋混凝土承台矩形尺寸为5000*5000*1000mm,以下将以24#、20#楼塔吊的最高安装高度按采用塔吊型号QTZ80(5810)进行计算。
第一节、倾覆力矩计算
风荷载产生的倾覆力矩应在其自由状态下,因此风荷载计算时应取其独立式的最大高度,QTZ80(H5810)型最大的独立高度是40米,超过40米需设置附墙杆,水平荷载通过附墙杆传递具备一定强度的结构上,只要满足附墙杆的安装要求,倾覆力矩不再进行考虑,因此取独立高度的最大值进行倾覆力矩计算。
以下按最大臂长58m进行计算。
1、最大自重荷载计算
G0=401.3kN-----塔身自重+标准节重量(按安装高度125m计)
G1=56.7kN-----起重臂自重
G2=3.5kN-----小车和吊钩自重
G3=19.5kN-----平衡臂自重
G4=145kN-----平衡块自重
1、塔机自重标准值:
Fk1=∑Gi=G0+G1+G2+G3+G4=626kN
2、桩基钢筋混凝土承台的自重标准值:
25×5.0×5.0×1=625kN
3、起重荷载标准值:
Fqk=60kN
4、桩基所受最大自重:
Gk=626kN+625kN+60kN=1311kN
2、风荷载计算
1.2.1工作状态下风荷载计算
工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值(参见《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009规程附录A);
塔机所受风均布线荷载标准值(基本风压ωo=0.2kN/m2)
βz=1.59µs=1.95µz=2.24ωo=0.2αo=0.35B=1.6H=40
qsk=0.8×1.59×1.95×2.24×0.2×0.35×1.6×40÷40=0.622kN/m
塔机所受风荷载水平合力标准值:
=0.622×40=24.891kN
基础顶面风荷载产生的力矩标准值:
=0.5×24.891×40=497.826kN.m
1.2.2非工作状态下风荷载计算
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(参见《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009规程附录A);
塔机所受风均布线荷载标准值(取ω/o=1.1kN/m2)
βz=1.72µs=1.95µz=2.24ω/o=1.1αo=0.35B=1.6H=40
qs,k=0.8×1.72×1.95×2.24×1.1×0.35×1.6×40÷40=3.702kN/m
塔机所受风荷载水平合力标准值
=3.702×40=148.095kN
基础顶面风荷载产生的力矩标准值
=0.5×148.095×40=2961.909kN.m
3、塔机自身的倾覆力矩计算
塔机自身产生的倾覆力矩,向前(起重臂方向)为正,向后为负。
1、大臂自重产生的向前力矩标准值
M1=56.7×27.6=1564.92kN.m
2、最大起重荷载产生的最大向前起重力矩标准值
M2=60×13=780kN.m
3、小车位于上述位置时的向前重力矩标准值
M3=3.5×13=45.5kN.m
4、平衡臂产生的向后力矩标准值
M4=-19.5×7.2=-140.4kN.m
5、平衡重产生的向后力矩标准值
M5=-145×12.09=-1753.05kN.m
4、塔机最大倾覆力矩计算
1.4.1工作状态下塔机对基础顶面的作用
1、标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=M1+M3+M4+M5+0.9(M2+Msk)
=1564.92+45.5-140.4-1753.05+0.9×(780+497.826)=867.013kN·m
2、水平荷载标准值
Fsk=24.891kN
3、竖向荷载标准值
塔机自重:
Fk1=626kN
基础的自重:
Gk=625kN
起重荷载:
Fqk=60kN
Fk=Fk1+Gk+Fqk=626+625+60=1311kN
1.4.2非工作状态下塔机对基础顶面的作用
1、标准组合的倾覆力矩标准值
M΄k=M1+M4+M5±M΄sk
=1564.92-140.4-1753.05±2961.909=2633.379(-3290.439)kN·m
2、水平荷载标准值
F΄sk=148.095kN
3、竖向荷载标准值
塔机自重:
Fk1=626kN
基础的自重:
Gk=625kN
Fk=Fk1+Gk=626+625=1251kN
第二节、桩基计算
计算简图:
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单桩所受荷载的计算
2.1.1计算依据
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ187-2009的第6.3.2条;
其中:
Qk──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,基桩的竖向力标准值;
Qkmax──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,角桩的最大竖向力;
Qkmin──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,角桩的最小竖向力;
Fk──荷载效应标准组合时,作用于桩基承台顶面的竖向力;
Gk──桩基承台及其上土的自重标准值,水下部分按浮重度计;
n──桩基中的桩数;
Mk──荷载效应标准组合时,沿矩形或方形承台的对角线方向,或沿十字形承台中任一条形承台纵向作用于承台顶面的力矩;
Fvk──荷载效应标准组合时,塔机作用于承台顶面的水平力;
h──承台的高度;
L──矩形承台对角线或十字形承台中任一条形承台两端桩基的轴线的距离;
2.1.2计算单桩所受荷载
按5000*5000*1000mm钢筋混凝土承台,桩芯距3.5m;
塔吊自重F1=626kN
作用于桩基承台顶面的竖向力Fk=F1=626kN
基础自重:
Gk=625kN;
塔吊的最大倾覆力矩Mk=3290kN.m
水平荷载标准值:
Fv=148kN
标准值为:
=
+
=1007.44kN
=
-
=-381.94kN
设计值为:
=
+
=1347.86kN
=
-
=-597.26kN
2单桩竖向承载力特征值计算
2.2.1计算依据
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ187-2009的第6.3.4条;
式中:
u──桩身周长u=1.884m(Φ600)
qsia──第i层岩土的桩侧力特征值
li──第i层岩土的厚度
qpa──桩端端阻力特征值
Ap──桩底端截面面积Ap=0.2826m2(Φ600)
塔吊桩顶以下土层侧、端阻力标准值见表5;
注:
上表中各土层标准值除安全系数2即为相应的特征值;
2.2.2单桩竖向承载力特征值计算
24#楼塔吊桩基
桩顶相对标高为-6.00m(绝对标高为+1.0米),有效桩长为相对标高-6.00m以下30m,所以桩顶是在第
1层,桩底是在第⑤1层,桩底相对标高为-36.00m。
Ra=【1.884×(0.48×42+5.2×30+14×50+9.2×25+1.12×53)+750×0.2826】/2=1203.9kN
经计算1.2Ra的值为1444.68kN大于最大压力1347kN,Ra大于竖向承载力标准值1007.44kN,满足要求。
21#楼塔吊桩基
桩顶相对标高为-6.00m,有效桩长为相对标高-6.00m以下30m,所以桩顶是在第
2层,桩底是在第⑤1层,桩底相对标高为-36.00m。
Ra=【1.884×(6.02×30+12.1×50+9.6×25+2.28×53)+750×0.2826】/2=1186kN
经计算1.2Ra的值为1423kN大于最大压力1347kN,Ra大于竖向承载力标准值1007.44kN,满足要求。
20#楼塔吊桩基
桩顶相对标高为-6.00m,有效桩长为相对标高-6.00m以下29m,所以桩顶是在第③层,桩底是在第⑤1层,桩底相对标高为-35.00m。
Ra=【1.884×(0.06×42+5.46×30+12.6×50+9.3×25+1.58×53)+750×0.2826】/2=1154kN
经计算1.2Ra的值为1384kN大于最大压力1347kN,Ra大于竖向承载力标准值1007.44kN,满足要求。
17#楼塔吊桩基
桩顶相对标高为-6.00m,有效桩长为相对标高-6.00以下30.00m,所以桩顶是在第
1层,桩底是在第⑤1层,桩底相对标高为-36.00m。
Ra=【1.884×(0.2×42+7.5×30+11.1×50+9.1×25+2.1×53)+750×0.2826】/2=1167.8kN
经计算1.2Ra的值为1401.36kN大于最大压力1347kN,Ra大于竖向承载力标准值1007.44kN,满足要求。
16#楼塔吊桩基
桩顶相对标高为-6.00m,有效桩长为相对标高-6.00m以下32.00m,所以桩顶是在第②2层,桩底是在第⑤1层,桩底相对标高为-38.00m。
Ra=1.884×(10.58×30+7.9×50+9.7×25+3.82×53)+750×0.2826/2=1196.2kN
经计算1.2Ra的值为1435.44kN大于最大压力1347kN,Ra大于竖向承载力标准值1007.44kN,满足要求。
3单桩抗拔承载力特征值计算
2.3.1计算依据
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ187-2009的第6.3.5条;
式中:
R΄a──单桩竖向抗拔承载力特征值;
λi──抗拔系数,取0.70;
Gp──桩身的重力标准值,水下部分按浮重度;
2.3.2单桩最大拉力计算
24#楼塔吊桩基
Gp=0.2826×(30×25-30×10))=127.17kN
R΄a=1164×0.70+127.17=941.97kN
上式计算的R΄a的值大于最大拉力381.94kN,满足要求。
21#楼塔吊桩基
Gp=0.2826×(30×25-30×10))=127.17kN
R΄a=1186×0.70+127.17=957.37kN
上式计算的R΄a的值大于最大拉力381.94kN,满足要求。
20#楼塔吊桩基
Gp=0.2826×(29×25-29×10))=122.93kN
R΄a=1154×0.7+122.93=930.73kN
上式计算的R΄a的值大于最大拉力381.94kN,满足要求。
17#楼塔吊桩基
Gp=0.2826×(30×25-30×10))=127.17kN
R΄a=1167.8×0.7+127.17=944.63kN
上式计算的R΄a的值大于最大拉力381.94kN,满足要求。
16#楼塔吊桩基
Gp=0.2826×(32×25-32×10))=135.648kN
R΄a=1196.2×0.7+135.648=972.988kN
上式计算的R΄a的值大于最大拉力381.94kN,满足要求。
4桩身承载力计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ187-2009的第6.3.6条;
2.4.1桩身轴心受压计算
Φ600钻孔灌注桩
轴心受压桩桩身承载力设计值应满足下面的公式:
其中:
Q──荷载效应基本组合下桩顶轴向压力设计值1347.86kN;
φc──基桩成桩工艺系数,取0.6;
fc──混凝土(水下C40)轴心抗压强度设计值,fc=19.1N/mm2;
Aps──桩的截面面积,A=0.2826m2;
f/y——纵向主筋抗压强度设计值(查规范为300N/mm2);
A/s——纵向主筋截面面积(8Φ20,2512mm2);
0.6×19.1×0.2826×106+0.9×300×2512=3916.836kN>Q=1397kN
经过计算得到桩身轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋;
2.4.2桩身轴心受拔计算
Φ600钻孔灌注桩
轴心受拔桩桩身承载力设计值应满足下面的公式:
其中:
Q/──荷载效应基本组合下的桩顶轴向拉力设计值597.26kN;
fy、fPy——普通钢筋、预应力纵向主筋抗拉强度设计值(查规范为300N/mm2);
As、Aps——普通钢筋、预应力纵向主筋截面面积(8Φ20,2512mm2);
0+300×2512×10-3=753.6kN>Q/=597.26kN
经过计算得到桩身轴向拉力设计值满足要求,只需构造配筋;
第三节、矩形承台受力计算
1承台配筋计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第6.2条受弯构件承载力计算;
式中:
s──系数,当混凝土强度不超过C50时,
1取为1;
fc──混凝土抗压强度设计值16.7N/mm2;
h0──承台的计算高度1000mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300N/mm2;
M=3290kN.m;
5000*5000*1000mm承台计算
as=3290×106/(1×16.7×5000×10002)=0.039
ξ=1-(1-2×0.039)0.5=0.04
s=1+0.04/2=1.02
As=3290×106/(1.02×1000×300)=10751mm2
5000mm边长承台配筋选用双层双向35Φ22@150mm钢筋,22截面积380.1mm2;
35×380.1mm2=13303mm2>10751mm2满足要求;
规范要求独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.2%
配筋率=13303/(5000×1000)=0.26%满足最小配筋
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