塔吊基礎設計施工方案(1).doc

ZCG 封面 SHAO XING SHI AO LIN PI KE TI YU CHANG GUAN GONG CHENG TI YU HUI ZHAN GUAN GONG CHENG 紹紹興興市市奧奧林林匹匹克克體體育育場場館館工工程程體體育育會會展展館館工工程程 塔塔 吊吊 基基 礎礎 設設 計計 施施 工工 方方 案案 浙江中成建工集團有限公司 二 一一年三月 專專家家論論證證 方方案案 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 1 塔吊基礎設計施工方案 一 工程概況一 工程概況 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程位于鏡湖新區(qū)解放北路以西 洋江西路以北紹興體育公園北區(qū)基地東南角 建筑西接射擊館 東南兩側臨水 東側隔水有城市高架路 北側為規(guī)劃道路 總建筑面積約 72010 平米 其中地上建筑面積 54029 平米 地下建筑面積 17981 平米 體育館部分為地上 1 層局部 4 層 最高點高度 33 5 米 檐口高度為 30 0 米 會展館部分為地上 2 層地下 1 層 最高點高度 30 0 米 檐口高度為 21 05 米 三 編制依據(jù)三 編制依據(jù) 1 建筑地基基礎設計規(guī)范 GB50007 2002 2 混凝土結構設計規(guī)范 GB50010 2002 3 建筑樁基技術規(guī)范 JGJ94 2008 4 建筑結構荷載規(guī)范 GB50009 2001 5 鋼結構設計規(guī)范 GB50017 2003 6 塔式起重機安全規(guī)程 GB5144 2006 7 工程測量規(guī)范 GB50026 2007 8 塔式起重機混凝土基礎工程技術規(guī)程 JGJ T187 2009 9 固定式塔式起重機基礎技術規(guī)程 DB T1053 2008 10 中國航空規(guī)劃建設發(fā)展有限公司提供的建筑 結構設計圖紙 11 浙江山川有色勘察設計有限公司提供的基坑支護圖紙 12 浙江山川有色勘察設計有限公司提供的巖土工程勘察報告 13 七臺塔式起重機使用說明書 三 塔吊選擇三 塔吊選擇 在基礎施工 主體鋼結構吊裝階段 工程體量很大 需安裝塔吊完成垂直和 水平運輸 選擇 6 臺塔吊安裝在基坑外 1 臺塔吊安裝在基坑內 塔身尺寸中心 均為 1 50m 1 50m 塔吊臂長為 55m 可以有效覆蓋作業(yè)區(qū)和加工區(qū) 施工能 力能滿足工程需要 坑內塔吊位置避開基礎梁 承臺 樓層框架梁 坑外塔吊位置避開主體外腳 手架和建筑物檐口 能保證使用完畢后順利拆除下來 不與外腳手架 建筑物發(fā) 生沖突現(xiàn)象 詳見塔吊平面布置圖 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 2 四 坑內四 坑內 1 1 塔吊基礎設計塔吊基礎設計 1 塔吊基礎設計的思路是確定好塔吊的位置后 采用鉆孔灌注樁 800 25m 鋼格構柱 11 4m 封口板 550 550 30mm 鋼板 基礎頂 標高為 1 600m 1 1 塔吊位置巖土力學資料 1 塔吊樁基礎土層分布情況 7C 7C 地質剖面圖 Z93 孔 層號土層名稱 土層厚度 m 側阻力 qsia KPa 端阻力 qpa KPa 抗拔系數(shù) 1 2 粉質粘土 2 212 2 1 淤泥質 粉質粘 土 0 88 0 75 3 淤泥質粘土 11 55 0 75 5 淤泥質粘土 2 78 0 75 6 粘土 10 828 0 75 8 1 粘土 6 0305000 75 備注 考慮到塔吊樁基承受較大的荷載 我們選擇 8 1 層粘土作為硬持力層 1 塔吊樁頂標高取至塔吊承臺底標高 從 3 層淤泥質粘土開始計算 進入 8 1 層粘土 2 0m 2 塔吊基礎作用荷載工況 QTZ63C 5510 塔吊獨立高度下基礎作用荷載工況 基礎荷載 荷載工況 P kN M kN m 基坑內先置式塔吊全景圖 基坑 地面 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 3 豎向力 Fk 水平力 Fh 傾覆彎矩 M 扭矩 Mz 工作狀態(tài) 51324 5125267 0 非工作狀態(tài) 43473 51796 Fk 基礎頂面所受垂直力 Fh 基礎頂面所受水平力 M 基礎所受傾翻力矩 MZ 基礎所受扭矩 Fh Fk 塔吊基礎受力示意圖 MZ M 3 塔吊基礎設計 基礎樁 基礎樁 根據(jù)塔吊的現(xiàn)場使用及場地環(huán)境要求 塔吊基礎下施工鉆孔灌注樁 4 根 樁徑 800 有效樁長分別為 L 25m 縱向鋼筋 10 18 通長設置 螺旋箍 筋 8 150 250 加強箍筋 12 2000 格構柱 格構柱 在每根鉆孔灌注樁的上部插入 450 450 格構柱 鋼構柱底部埋入 塔吊樁頂以下長度 2 0m 內部 L140 10 角鋼 1500 柱間支撐 外周 L140 10 角鋼 1500 柱間支撐 詳見附圖 材料 材料 鉆孔樁混凝土為水下 C30 鋼筋為 級 角鋼為 Q235 塔吊基礎位于基坑內 鋼格構柱與底板交接位置設止水片并與底板整澆 與塔吊基礎位于基坑內 鋼格構柱與底板交接位置設止水片并與底板整澆 與 頂板交接位置留設施工縫 坑內塔吊施工縫設置在消防通道位置 頂板交接位置留設施工縫 坑內塔吊施工縫設置在消防通道位置 12 13 J K12 13 J K 軸 軸 采用樁采用樁 鋼格構柱鋼格構柱 轉換平臺的形式 并設止水鋼板 待塔吊拆除后澆砼 轉換平臺的形式 并設止水鋼板 待塔吊拆除后澆砼 3 13 1 塔吊鉆孔灌注樁承載力計算 塔吊鉆孔灌注樁承載力計算 塔吊基礎的豎向力和彎矩計算 樁基礎按非工作狀態(tài)進行考慮 Fk 434kN Mk 1796kN m 3 23 2 鉆孔灌注樁單樁承受荷載 鉆孔灌注樁單樁承受荷載 注 n 為樁根數(shù) a 為塔身寬 2 kk i FM Qik na 帶入數(shù)據(jù) 得塔吊樁最大壓力與拔力如下 單樁最大壓力標準值 Qik 壓 955 3kN 單樁最大拔力標準值 Qik 拔 738 3kN 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 4 3 33 3 鉆孔灌注樁承載力計算 鉆孔灌注樁承載力計算 兩臺塔吊各 4 顆塔吊樁頂標高取至地下室底標高 從基礎底板墊層底開始計 算 進入 8 1 號土層 1 0m 其塔吊樁單樁極限承載力特征值分別計算如下 塔吊樁直徑取 800 塔吊有效樁長均為 L 25m 根據(jù) 建筑地基基礎設計 規(guī)范 GB50007 2002 8 5 5 條 1 單樁豎向承載力特征值計算公式 apappsia i Rq Auq l 式中 Ra 單樁豎向承載力特征值 qpa qsia 樁端端阻力 樁側阻力特征值 Ap 樁底端橫截面面積 Ap 0 5027 up 樁身周邊長度 up 2 513m li 第 i 層巖土層的厚度 經計算 Ra 2 513 10 5 2 7 8 10 8 28 2 30 0 5027 500 1342KN 進行驗算如下 Q壓 max 955 3KN Ra 1342KN 塔吊樁基抗壓承載力滿足要求 2 單樁豎向抗拔承載力特征值計算公式 pkisiaipa GlquR 式中 Ra 單樁豎向承載力特征值 i 樁周 i 層土抗拔承載力系數(shù) Gpk 單樁自重標準值 經計算 Ra 2 513 10 5 2 7 8 10 8 28 2 30 0 75 25 10 0 5027 25 1006KN Q拔 max 738 3KN 滿足要求 滿足要求 3 43 4 樁身混凝土強度 即抗壓驗算 樁身混凝土強度 即抗壓驗算 本基礎樁基砼選用混凝土水下 C30 根據(jù) 建筑地基基礎設計規(guī)范 GB50007 2002 第 8 5 9 條公式 ccP fAQ 式中 fc 混凝土軸心抗壓強度設計值 按現(xiàn)行 混凝土結構設計規(guī)范 取值 該工程選用水下 C30 砼 fc 14 3N m2 Q 相應于荷載效應基本組合時的單樁豎向力設計值 Ap 樁身橫截面積 該式 Ap 0 5027m2 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 5 c 工作條件系數(shù) 本工程為水下灌注樁 取 0 6 經計算 Apfc c 0 5027 14 3 103 0 6 4313 2KN Qik 壓 1 2 955 3 1146 4KN 滿足要求 滿足要求 3 53 5 灌注樁樁身配筋與格構柱抗拔驗算灌注樁樁身配筋與格構柱抗拔驗算 1 樁身受拉鋼筋配置 即抗拔驗算 由 N fyAs As N fy 738 3 103 300 2461mm2 選用 10 根 18 鋼筋 即 AS 10 254 34 2543 4mm2 2461mm2 2 格構柱抗拔驗算 4L140 x10 A 4 2737 10948mm2 遠大于受拉鋼筋面積 滿足要求 3 63 6 單肢格構柱截面驗算 單肢格構柱截面驗算 已知 N 955 3KN 格構柱的計算長度 lox 4 6m 角鋼選用 4L140 10 綴板為 400 200 10 截面尺寸為 450 450 按軸心受壓構件進行驗算 3 6 13 6 1 格構柱力學參數(shù) 格構柱力學參數(shù) L140 x10 A 27 37cm2 i 4 34cm I 514 7cm4 z0 3 82cm 每個格構柱由4根角鋼L140 x10組成 格構柱力學參數(shù)如下 Ix1 I A b1 2 z0 2 4 514 7 27 37 45 0 2 3 82 2 4 40261cm4 An1 A 4 27 37 4 109 48cm2 W1 Ix1 b1 2 z0 40261 45 00 2 3 82 2155 3cm3 ix1 Ix1 An1 0 5 40261 109 48 0 5 19 18cm 3 6 23 6 2 格構柱平面內整體強度 格構柱平面內整體強度 根據(jù) 鋼結構設計規(guī)范 GB50017 2003 第 5 1 1 條 AN Nmax An1 1 2 955 3 103 109 48 102 104 7N mm2 f 215N mm2 單肢格構柱平面內整體強度滿足要求 3 6 33 6 3 格構柱整體穩(wěn)定性驗算 格構柱整體穩(wěn)定性驗算 L0 x1 lo 9 0m x1 L0 x1 102 ix1 9 0 102 19 35 46 5 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 6 單肢綴板節(jié)間長度 a1 500m 1 L1 i 50 3 83 13 1 1 40且 1 0 5 max 0 x1 x12 12 0 5 46 52 13 12 0 5 48 32 查表 x 0 865 Nmax xA 1 2 955 3 103 0 865 109 48 102 121 1N mm2 f 215N mm2 單肢格構柱整體穩(wěn)定性滿足要求 3 6 43 6 4 格構柱綴板的驗算 格構柱綴板的驗算 綴板柱可視為一多層框架 肢件視為框架立柱 綴板視為橫梁 綴板尺寸 為400 200 10mm 焊縫hf 10mm 綴板內力計算如下 剪力 T 其中V1 V 2 V 26 5KN 1 1 Vl a85235 y f Af 則T 14 7KN 13 24 500 450 彎矩 與肢件連接處 M T 3 31KN m 2 a T 14 7KN fvbh 125 10 200 250KN 3 31 106 W 49 65 N mm2 f 215N mm2 M W 滿足要求 3 73 7 整體格構柱基礎驗算 整體格構柱基礎驗算 已知標準值 Fk 434KN Mk 1796KN m 格構柱的計算長度 lox 4 6m 截面尺寸為 1500 1500 按壓彎構件進行驗算 3 7 13 7 1 格構柱基礎力學參數(shù) 格構柱基礎力學參數(shù) 單肢格構柱力學參數(shù) Ix1 40261cm4 An1 109 48cm2 W1 2155 3cm3 ix1 19 18cm 格構柱基礎是由四個單肢的格構柱組成的 整個基礎的力學參數(shù) Ix2 Ix1 An1 b2 102 2 b1 102 2 2 4 40261 109 48 1 5 102 2 0 45 102 2 2 4 1368061cm4 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 7 An2 An1 4 109 48 4 437 92cm2 W2 Ix2 b2 2 b1 2 1368061 1 5 102 2 0 45 102 2 26058 3cm3 ix2 Ix2 An2 0 5 1368061 437 92 0 5 55 89cm 3 7 23 7 2 格構柱基礎平面內整體強度 格構柱基礎平面內整體強度 N An Mx x W 1 2 434 103 437 92 102 1 4 1796 106 1 0 26058 3 103 135 2N mm2 f 215N mm2 格構式基礎平面內穩(wěn)定滿足要求 3 7 33 7 3 格構柱基礎整體穩(wěn)定性驗算 格構柱基礎整體穩(wěn)定性驗算 計算長度 L0 x2 2lo 2 4 6 9 2m 當作懸臂構件進行計算 x2 L0 x2 ix2 9 2 102 55 89 32 2 An2 437 92cm2 Ady2 2 27 37 54 74cm2 0 x2 x22 40 An2 Ady2 0 5 32 22 40 437 92 54 74 0 5 36 8 查表 x 0 910 NEX 2EAn2 1 1 0 x22 3 142 206 103 437 92 102 1 1 32 22 1 45 105KN N xA mxMx Wlx 1 xN NEX 1 2 434 103 0 910 43792 1 4 1796 106 26058300 128 8N mm2 f 215N mm2 格構式基礎整體穩(wěn)定性滿足要求 3 7 43 7 4 剛度驗算 剛度驗算 max 0 x2 36 8 150 滿足 單肢計算長度 l02 a2 150cm 單肢回轉半徑 ix1 19 18cm 單肢長細比 1 l02 ix1 150 19 18 7 82 0 7 max 0 7 33 67 23 6 剛度滿足要求 3 83 8 封口板及焊縫強度驗算 封口板及焊縫強度驗算 1 封口板厚度驗算 q 908 1 103 420 420 5 15N mm2 按兩邊支承進行計算 M qa2 0 111 5 15 2252 28 94KN mm 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 8 t 6M f 0 5 6 28 94 103 215 0 5 28 4mm 按四邊支承進行計算 M qa2 0 048 5 15 2252 12 5KN mm t 6M f 0 5 18 9mm 所以 封口板厚度我們取30mm 2 焊縫強度驗算 封口板采用 550 550 30 加勁肋 550 400 16與封口板雙面焊 四周設 置綴板 200 400 16與封口板單面焊接 格構柱角鋼型號為L140 10 焊縫高度最大為1 2t 12mm 本工程焊縫高度為 10mm 格構柱與封口板焊縫長為lw 200 8 267 2 550 2684mm f N helw 738 3 103 0 7 10 2684 39 3N mm2 f F helw 85 103 0 7 10 2684 4 5N mm2 32 5N mm2 ffw 160N mm2 滿足要求 2 2f f f 22 39 3 4 5 1 22 3 93 9 塔吊柱腳 塔吊柱腳M32M32高強螺栓連接高強螺栓連接 每個塔吊柱腳與封口板均采用2顆M32高強螺栓連接 墊片均采用 100 100 50mm鋼板 能滿足塔吊抗拔要求 五 坑外五 坑外 2 2 7 7 塔吊基礎設計塔吊基礎設計 1 塔吊基礎設計思路 2 7 塔吊設計的思路是確定好塔吊的位置后 采用鉆孔灌注樁 600 25m 承臺的形式 4 5m 4 5m 1 35m 基礎頂標高為 4 700m 2 巖土力學資料 塔吊樁基礎土層分布情況 選擇 15A 15A 地質剖面圖 Z69 孔統(tǒng)籌考慮 層號土層名稱 土層厚度 m 側阻力 qsia KPa 端阻力 qpa KPa 抗拔系數(shù) 1 1 粉質粘土 0 4 1 2 粉質粘土 1 812 2 2 粉質粘土 2 012 0 75 3 淤泥質粘土 7 65 0 75 4 1 淤泥質粘土 4 524 0 75 6 粘土 12 028 0 75 8 1 粘土 6 2305000 75 備注 考慮到塔吊樁基承受較大的荷載 我們選擇 8 1 層粘土作為硬持力層 塔吊樁頂標高取至塔吊承臺底標高 6 200 開始計算 進入 8 1 層粘土 2m 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 9 3 塔吊基礎作用荷載工況 根據(jù)說明書 混凝土基礎所受最大荷載如下 Fk 710kN Mk 1900kN m Fh 80kN Fk 基礎頂面所受垂直力 Fh 基礎頂面所受水平力 M 基礎所受傾翻力矩 MZ 基礎所受扭矩 Fh Fk 塔吊基礎受力示意圖 MZ M 4 塔吊基礎設計 基礎樁 基礎樁 根據(jù)塔吊的現(xiàn)場使用及場地環(huán)境要求 塔吊基礎下施工鉆孔灌注樁 4 根 樁徑 600 間距為 3000mm 有效樁長分別為 L 25m 縱向鋼筋 10 18 通 長設置 螺旋箍筋 8 150 250 樁頂 5D 范圍內加密為 8 150 加強箍筋 12 2000 混凝土承臺 混凝土承臺 尺寸為 4500 4500 1350mm 材料 材料 鉆孔樁混凝土為水下 C30 砼強度等級為 C35 鋼筋為 級 角鋼為 Q235 塔吊基礎位于基坑邊 基礎周邊土體按原設計放坡并打設三道土釘 塔吊基礎位于基坑邊 基礎周邊土體按原設計放坡并打設三道土釘 4 14 1 塔吊鉆孔灌注樁承載力計算 塔吊鉆孔灌注樁承載力計算 塔吊基礎的豎向力和彎矩計算 樁基礎按非工作狀態(tài)進行考慮 Fk 434kN Mk 1796kN m G 4 5 4 5 1 35 25 683 4KN 4 24 2 鉆孔灌注樁單樁承受荷載 鉆孔灌注樁單樁承受荷載 注 n 為樁根數(shù) a 為塔身寬 2 kk i FGM Qik na 帶入數(shù)據(jù) 得塔吊樁最大壓力與拔力如下 單樁最大壓力標準值 Qik 壓 702 7kN 單樁最大拔力標準值 Qik 拔 144kN 4 34 3 鉆孔灌注樁承載力計算 鉆孔灌注樁承載力計算 塔吊各 4 顆塔吊樁頂標高取至地下室底標高 從塔吊承臺墊層底開始計算 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 10 進入 8 1 土層 2 0m 其塔吊樁單樁極限承載力特征值分別計算如下 塔吊樁直徑取 600 塔吊有效樁長均為 L 25m 根據(jù) 建筑地基基礎設計 規(guī)范 GB50007 2002 8 5 5 條 1 單樁豎向承載力特征值計算公式 apappsia i Rq Auq l 式中 Ra 單樁豎向承載力特征值 qpa qsia 樁端端阻力 樁側阻力特征值 Ap 樁底端橫截面面積 Ap 0 2826 up 樁身周邊長度 up 1 884m li 第 i 層巖土層的厚度 經計算 Ra 1 884 7 5 4 5 24 12 28 2 30 0 2826 500 1156 8KN 進行驗算如下 Q壓 max 702 7KN Ra 1156 8KN 塔吊樁基抗壓承載力滿足要求 2 單樁豎向抗拔承載力特征值計算公式 pkisiaipa GlquR 式中 Ra 單樁豎向承載力特征值 i 樁周 i 層土抗拔承載力系數(shù) Gpk 單樁自重標準值 經計算 Ra 1 884 7 5 4 5 24 12 28 2 30 0 75 25 10 0 2826 25 867 6KN Q拔 max 144KN 滿足要求 滿足要求 4 44 4 樁身混凝土強度 即抗壓驗算 樁身混凝土強度 即抗壓驗算 本基礎樁基砼選用混凝土水下 C30 根據(jù) 建筑地基基礎設計規(guī)范 GB50007 2002 第 8 5 9 條公式 ccP fAQ 式中 fc 混凝土軸心抗壓強度設計值 按現(xiàn)行 混凝土結構設計規(guī)范 取值 該工程選用水下 C30 砼 fc 14 3N m2 Q 相應于荷載效應基本組合時的單樁豎向力設計值 紹興市奧林匹克體育場館工程體育會展館工程 塔吊基礎設計施工方案 11 Ap 樁身橫截面積 該式 Ap 0 5027m2 c 工作條件系數(shù) 本工程為水下灌注樁 取 0 6 經計算 Apfc c 0 5027 14 3 103 0 6 4313 2KN Qik 壓 702 7KN 滿足要求 滿足要求 4 54 5 灌注樁樁身配筋抗拔驗算灌注樁樁身配筋抗拔驗算 樁身受拉鋼筋配置 即抗拔驗算 由 N fyAs As N fy 144 103 300 480mm2 選用 10 根 18 鋼筋 即 AS 10 254