三期工程灌注桩式塔吊基础方案(终)

-1-四桩塔吊基础设计与施工方案一、工程概况无锡体育中心北侧地块三期工程由无锡盛鑫置业有限公司开发建设，浙江展诚建设集团股份有限公司总承建，三期工程包括7～10号楼及大地下室工程，工程总建筑面积为6万多㎡。二、塔吊选型和定位总体思路根据本工程的特点，结合施工部署和施工安排，拟布置3部塔吊来满足现场施工需求。塔吊的选用从利用效率、覆盖范围和使用成本及安全性能方面进行综合考虑，确保满足现场的需要。根据以上原则，结合实际情况，采用1台QTZ60D与2台QTZ80（ZJ5710）液压自升塔式起重机，1台位于3#楼北面，原二期已安装，现在3#楼已基本不使用，经重新检测后将用于9#楼及部分地下车库，另外两台用于7、8#楼与10#楼，其中QTZ60D塔吊的公称起重力矩为400KN·M,最大起重量6.0吨，工作幅度2.5～50米，最小起重量1.30吨，附着式的最大高度为140米，整机自重43吨；7、8#楼及10#楼将采用QTZ80（ZJ5710）型液压自升塔式起重机，该塔吊的最大起重力矩为954KN·M,最大起重量6.0吨，工作幅度2.5～57米，最小起重量1.50吨，独立式起重高度为40.5米，附着式的最大高度为121.5米（特殊要求可加高至140米），整机自重103.39吨，塔身截面外皮尺寸为1.6×1.6米，加强节及标准节每节长为3米。根据建筑物高度选用附着式安装塔吊，可以较经济地解决主体施工阶段本工程的垂直运输问题。塔吊的定位主要考虑最大限度地发挥设备的使用效率，并且装拆方便和使用安全，如果建筑高度超过独立高度，还应尽量考虑到附墙的安装（塔身中心到建筑物墙面3.5米，在墙面上有用来安装附墙受力点的位置）。鉴于此，结合结构的特点及周边情况，决定7、8号楼塔吊布置在U-25～U-26轴/U-Y～U-a轴，位于塔吊基础内的Z1工程桩用于塔吊基础桩；10号楼拟布置两台塔吊，一台内置式布置在U-12轴/U-f轴，用于±0.00以下，一台外附式布置在U-9～U-11轴/U-g轴，用于±0.00以上（用于±0.00以下的内置式塔吊拆除）。待10#楼北面原楼房拆除后布置外附式塔吊。详塔吊平面布置总图所示位置。三、塔吊基础的设计：1、塔吊基础所在部位的工程地质情况根据无锡水文地质勘察院2011年7月的无锡体育中心北侧地块工程的地质报告资料反映的情况，将各塔吊所在位置的地质情况来看，本工程各塔吊所在位置的上部几层土层的地基承载力都不满足生产厂家提出的“地基承载力设计值不低于200kPa”要求，而且不满足承载力要求的土层还都比较厚，显然，根据岩土工程报告第5页表5各地基土层承载力分析表的主要情况表，本工程-2-的塔吊基础如采用天然地基是不能够满足其使用安全的要求，因此，需要在塔吊基础下面设计桩基。具体塔吊基础的设计计算书请参见本方案的附件，桩基设计参数参照本工程岩土工程报告第5页表7。表5地基土层的主要情况(3#楼孔号C34，4、5#楼孔号J55，6#楼孔号J58，7#楼孔号C36)土层编号土层名称地基土承载力特征值建议值(kpa)平均层厚(m)备注1（1）杂填土1.602（2）粉质粘土2004.89已挖除3（3）粉土1503.01承台下1.7米为本层土4（4）粉质粘土1106.325（6）粉土2509.31可作为持力层6（7-1）淤泥质粉质粘土1602.967（7）粉质粘土11012.24(说明：在打桩以前，工程整个场地内局部区域建设单位组织有关单位在地质勘探以后进行挖平或用杂填土进行填平处理过。)2、本工程选用的塔吊的主要参数及其服务范围根据施工总平面布置的总体要求，经过有关人员共同研究决定采用如附图所示的布置方案。塔吊的主要参数和服务范围统计如下表：塔吊型号臂长（m）塔吊基础顶面标高（m）安装高度（m）最大起重量（t）最小起重量（t）服务范围ZJ571057另详40.5～1206.01.507、8#楼及地下室备注：安装高度是指吊臂的安装高度（从塔吊基础顶面开始计算的高度）-3-3、塔吊基础方案设计从塔式起重设备的工作原理进行分析，该生产设备在以下方面对设备的安全使用关系相当重要：设备的基础，设备结构，设备结构的材料，设备的工作性能和操作系统；在计算中重点求出设备基础的稳定性及设备抗倾覆的能力；因该工程的塔吊设备由生产厂家进行安装和施工中的施工材料垂直运输操作，现只对设备基础进行计算。根据设备厂家的要求，结合工程实际情况，本设备基础（以下简称基础）不能完全按厂家提供的基础图进行施工，根据基础的受力特点，除求出基础的垂直承载力外，还应求出塔吊在最不利荷载组合下对桩基的抗拔能力。因此，根据前面的已知条件，同时按本施工项目的地质勘察报告中相对应孔的土层勘察情况对桩基进行设计。4、塔吊基础施工4.1泥浆护壁钻孔灌注桩具体灌注桩施工方案参见专业桩基分包单位的桩基施工方案中的有关内容。但这里需要重点说明的是：⑴、各塔吊基础的定位均以本方案附图中的定位尺寸来放样和进行塔吊基础桩位的定位，所提供定位图纸中的桩顶标高均为相对（±0.00）标高。⑵、在施工塔吊基础桩基时，首先根据本方案附图中设计的配桩长度来预配桩，但在施工过程中，由于现场地质条件复杂而经常引起建筑物实际桩长度与设计的桩长不符，所以，本工程的塔吊基础桩基配桩长度也仅以附图大地下室图纸中设计的桩长作为参考，而以实际每个安装塔吊的建筑物试桩所确定的桩长指标控制为主，成孔时如果发现现场地质条件复杂的，遇到该情况应立即通知项目部技术人员根据实际情况进行桩长度的调整，现场施工人员不得擅自处理。⑶、桩基对塔吊基础十分重要，如果发现有爆桩或其他异常桩时，应立即报请项目部技术负责人采取处理措施。⑷、由于4根桩在塔吊使用过程中不断地在抗压和抗拔之间变换，因此，对于所有桩基都必须按照设计及规范要求锚固到塔吊基础里。4.2塔吊基础施工塔吊基础施工工艺比较简单，这里就不再赘述，但是这里需要强调下列几点：⑴、塔吊基础与房屋建筑基础的距离比较近，标高不一致，将塔吊基础与房屋建筑基础先行施工。⑵、在施工塔吊基础时要注意使塔身标准节（或地脚螺栓）预埋的位置符合生产厂家提供的基础图的要求，为了使预埋的塔身标准节（或地脚螺栓）位置准确，在基础中增加直径16mm及其以上的纵向和横向钢筋支撑来固定预埋标准节（或地脚螺栓），并将纵向钢筋支撑于垫层上面并与塔身标准节（或地脚螺-4-栓）焊接牢固；横向支撑钢筋至少保证上下2道以上，支撑于侧面模板上并与塔身标准节（或地脚螺栓）焊接牢固。但是在焊接塔身标准节（或地脚螺栓）和支撑钢筋连接点时注意不要损伤塔身标准节（或地脚螺栓），还要加强模板的侧向支撑，以免因模板侧向位移而影响预埋件的位置，也可以使用预埋钢板打孔来固定塔身标准节（或地脚螺栓）。本工程的塔吊基础的混凝土的强度等级选用C35，并在浇灌完成并养护15天以后才能开始安装塔吊，在达到28天养护龄期并在混凝土强度等级满足C35要求以后才能使用塔吊。⑶、设于大地下室内的塔吊基础，其后浇坑待塔吊拆除后用比原基础高一强度等级的砼，即C35·S6浇筑，加入微沫膨胀剂，按后浇带进行施工处理。4.3避雷接地和电气重复接地安装一般利用塔吊自身钢结构另增加专门的接地体组成避雷接地和电气重复接地系统，并安装一组3根接地极，其中接地极距离塔吊接地点≥5m远，3个接地极之间的距离≥5m，接地极采用2.5m长的L50×5角钢，接地带采用2φ12圆钢，所有接地带之间以及接地带与接地极之间的焊接要符合相关规范规定，将接地电阻控制在4Ω以内。当塔吊安装位置附近的建筑物内接地极满足上述条件时，可以采用2φ12圆钢从塔吊接地点连接到房屋建筑内的接地网上。详见塔吊安装方案。5、塔吊电气控制QTZ80塔机采用工频380伏，三相五线制供电，电压变化范围不超过额定值的（+5%～-10%）。塔机电源用YC3×16+1×10+1×6五芯型橡套电缆从塔身中间经驾驶室至电控箱。全机总功率31.7KW。由于三期工程的塔吊基础基本相同，而且3#楼塔吊基础原已计算，10#楼塔吊基础负荷较小，所以只计算8#楼大负荷塔吊基础。四、塔吊四桩基础计算书（一）、塔吊的基本参数信息塔吊型号:QTZ80（ZJ5710），塔吊起升高度H=121.500m，塔吊倾覆力矩M=954kN.m，混凝土强度等级:C35，塔身宽度B=1.6m，基础以上土的厚度D=1.500m，自重F1=1033.9kN，基础承台厚度Hc=1.300m，最大起重荷载F2=80kN，基础承台宽度Bc=5.000m，桩钢筋级别:三级钢，桩直径=0.600m，桩心间距a=3m，承台箍筋间距S=200.000mm，-5-承台砼的保护层厚度=50.000mm。（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=1033.90kN，塔吊最大起重荷载F2=80.00kN，作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=1336.68kN，塔吊的倾覆力矩M=1.4×954.00=1336.00kN。（三）、矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算说明书图中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》JGJ94-2008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=1336.68kN；G──桩基承台的自重G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)=1.2×(25×5.00×5.00×1.30+20×5.00×5.00×1.50)=1875.00kN；Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取1400.00kN.m；xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.50m；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=(1336.68+1875.00)/4+1336.00×1.50/(4×1.502)=1025.59kN。2.矩形承台弯矩的计算依据《建筑桩技术规范》JGJ94-2008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)；-6-xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.25m；Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n=567.50kN/m2；经过计算得到弯矩设计值：Mx1=My1=2×567.50×0.25=283.75kN.m。（四）、矩形承台截面主筋的计算依据《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16.70N/mm2；ho──承台的计算高度Hc-50.00=1250.00mm；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；经过计算得：αs=283.75×106/(1.00×16.70×5000.00×1250.002)=0.002；ξ=1-(1-2×0.002)0.5=0.002；γs=1-0.002/2=0.999；Asx=Asy=283.75×106/(0.999×1250.00×300.00)=757.50mm2。（五）、矩形承台斜截面抗剪切计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)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=1025.58kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下-7-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=5000mm；ho──承台计算截面处的计算高度，ho=1250mm；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)=250.