塔吊基础(人工挖孔桩)施工方案

五矿·麓谷科技产业园7~8号塔吊基础专项方案编制人：审核人：审批人：编制单位：五矿二十三冶建设集团五矿·麓谷科技产业园项目经理部编制时间：二○一四年三月一日目录工程概况…………………………………………………………1设计依据…………………………………………………………2塔吊基础施工计划………………………………………………3塔吊基础设计计算………………………………………………6塔吊基础配筋图…………………………………………………14塔吊基础施工……………………………………………………16沉降观测…………………………………………………………19附件（地质勘查报告、塔吊布置图）五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案1一、工程概况由湖南金拓置业有限公司投资建设的五矿·麓谷科技产业园项目位于长沙市岳麓区，北侧邻岳麓大道，东侧邻麓枫路，南侧邻麓天路，西侧邻麓谷大道。该产业园由B、C、D区组成，总建筑面积约109466m2。本工程计划采用8台TC5610（QTZ63）型塔式起重机，用于垂直运输施工，8台塔吊分布覆盖情况详见附图（施工总平面布置图）。其中1~7号塔吊基础为预应力方桩基础，7号、8号塔吊基础为人工挖孔灌注桩（单桩）基础。本方案为7~8号塔吊基础的设计及施工方案。塔吊（覆盖）建筑物一览表区号栋号建筑面积层数建筑高度塔吊名称塔吊型号臂长备注B区B-18283m26F24.2m4号塔吊TC561056m该区塔吊基础为预应力管桩基础，5号塔吊与6号塔吊均覆盖B-2栋。B-28283m26F24.2mB-38283m26F24.2m3号塔吊TC561056mB-415147m26F24.2m5号塔吊TC561056mB-515147m26F24.2m6号塔吊TC561056mC区C-1~C-48236m26F22.9m1号塔吊TC561056m该区塔吊基础为预应力方桩基础。C-5~C-78428m26F22.9mC-8~C-106109m26F22.9m2号塔吊TC561056mC-11、C-125528m26F22.9mD区D-19829m27F/1D31.9m8号塔吊TC561056m该区塔吊基础为人工挖孔灌注桩基础。塔吊均附着于建筑。D-210389m27F/1D31.9m7号塔吊TC561056m五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案2二、设计依据2.1塔吊布置原则2.1.1最大限度的满足垂直运输的要求和服务半径，满足现场施工需求。2.1.2两台塔吊之间的距离最大限度的满足安全规范的要求；2.1.3塔吊附着满足塔吊性能要求；2.1.4满足塔吊安装和拆卸的工作面要求，保证塔吊安装拆卸的可行性。2.2编制依据2.2.1《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》JGJ196-20102.2.2《塔式起重机设计规范》GB/T13752-19922.2.3《建筑地基基础设计规范》GB50007-20112.2.4《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（06版本）2.2.5《混凝土结构设计规范》GB50010-20102.2.6《建筑桩基技术规范》JGJ97-20082.2.7中南标图集12ZTG208《预应力混凝土空心方桩》2.2.8《金拓麓谷科技产业园地勘报告》2.2.9五矿·麓谷科技产业园项目《施工组织设计》及其建筑、结构施工图纸2.2.10TC5610塔式起重机《使用说明书》五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案3三、塔吊基础施工计划3.1地质条件根据《金拓麓谷科技产业园地勘报告》土质情况如下表：从地质报告看，塔吊地基基础采用天然地基基础时，承载力不能满足塔吊使用说明书中关于地基承载力要求（20T/m2），故采用矩形板式承台桩基础。3.2土质参数计算选择根据勘探钻孔柱状图选择距塔吊较为接近的ZK1、ZK10、ZK13进行比较，并取最不利值，以上钻孔各土层厚度情况如下表：指标名称地层名称承载力特征值fak(kPa)压缩模量Es(MPa)人工挖孔桩固结快剪标准值桩侧阻力特征值（kPa）桩端端阻力特征值（kPa）内摩擦角φ（ο）凝聚力C（kPa）人工填土①//10/810粉质粘土②1606.1420/1737强风化板岩③450/4525001631中风化板岩④1000/1203500//五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案4由桩基竖向抗压承载力公式：Ra=uΣqsia·li+qpa·Ap；选取强风化板岩作为持力层并取最不利钻孔土层进行计算。u:桩身周长；qsia：各土层桩侧阻力特征值；li:各土层厚度；qpa:持力层桩端端阻力特征值；Ap：桩端面积3.3桩型选择D区地下室设计标高为49.1（绝对标高），D区工程桩均采用人工挖孔桩，桩径为900-1400mm不等，塔吊桩基与工程桩同步施工，质量要求一致。两座塔吊桩参数见下表：3.4塔吊基础标高及定位3.4.1根据总建筑平面图的室外地坪标高，各栋号建筑正负零标高以及塔吊说明书，设计塔吊基础标高如下表钻孔土层7号塔吊8号塔吊ZK13ZK3ZK10人工填土8.8m7.9m8.2m粉质粘土2.4m3.6m2.1m强风化板岩8.4m10.0m11.5m中风化板岩6.5m7.8m7.35m序号人工挖孔桩砼护壁尺寸钢筋扩大头尺寸单桩竖向抗压承载力特征值直径桩长纵筋箍筋Dbh11400mm≥8MC30150mm24C20A8@2001800mm550mm1100mm13085KN塔吊名称7号塔吊8号塔吊五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案53.4.27~8号塔吊均为附着式塔吊，塔吊基础均位于地下室内。基础具体定位详见塔吊基础平面布置图。3.5材料计划3.5.1钢材进场时，按相关规定进行取样检验，检验合格后方可使用。3.5.2焊接材料的品种、规格、性能等符合国家产品标准和设计要求。焊条等焊接材料与母材的匹配符合设计要求及现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的规定，焊接接头需经取样检验合格。3.5.3混凝土采用商品混凝土，每个基础留设一组试块，基础混凝土强度经检验合格后，方可安装塔吊。3.5.4塔吊地脚螺栓，由设备厂家提供。承台高度11承台面设计标高（绝对标高）49.249.2承台底设计标高（绝对标高）48.248.2桩顶设计标高（绝对标高）48.348.3五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案6四、塔吊基础设计计算7~8号塔吊的旋转半径均为56米，型号相同。以下为7~8号塔吊基础设计计算。4.1塔机属性塔机型号TC5610塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)40.5塔机独立状态的计算高度H(m)43塔身桁架结构型钢塔身桁架结构宽度B(m)1.64.2塔机荷载4.2.1塔基受力示意图五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案7MkFMzkF=F=M=zM=基础顶面所受垂直力基础顶面所受水平力基础所受扭矩基础顶面所受倾覆力矩hFh塔吊基础受力示意图4.2.2由塔吊租赁公司提供的塔吊说明书，塔机基础受力情况如下：工况塔机垂直力G（KN）水平力F（KN）倾覆力矩M(KN·m)扭矩(KN·m)工作状态511.218.31335269.3非工作状态46473.9155204.2.3塔机传递至基础荷载设计值工作状态塔机自重设计值F1(kN)1.35Fk1＝1.35×511.2＝690.12起重荷载设计值FQ(kN)1.35FQk＝1.35×60＝81竖向荷载设计值F(kN)690.12+81＝771.12水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk＝1.35×18.3＝24.7倾覆力矩设计值M(kN·m)1.35Mk＝1.35×1335＝1802.25非工作状态竖向荷载设计值F'(kN)1.35Fk'＝1.35×511.2＝690.12五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案8水平荷载设计值Fv'(kN)1.35Fvk'＝1.35×73.9＝99.77倾覆力矩设计值M'(kN·m)1.35Mk＝1.35×1552＝2095.24.3桩顶作用效应计算承台布置桩数n1桩直径d(m)1.4承台长l(m)5承台宽b(m)5承台高h(m)1承台参数承台混凝土等级C35承台混凝土自重γC(kN/m3)25承台上部覆土厚度h'(m)0承台上部覆土的重度γ'(kN/m3)19承台混凝土保护层厚度δ(mm)50配置暗梁否承台及其上土的自重荷载标准值：五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案9Gk=bl(hγc+h'γ')=5×5×(1×25+0×19)=625kN承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.35Gk=1.35×625=843.75kN4.3.1轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=（690.12+843.72）/1=1533.84kN4.3.2水平力作用下Hik=Fh/n=99.77/1=99.77kN4.4桩承载力验算桩参数桩混凝土强度等级C20桩基成桩工艺系数ψC0.85桩混凝土自重γz(kN/m3)25桩混凝土保护层厚度б(mm)35桩入土深度lt(m)9米是否考虑扩大头效应考虑桩配筋纵向钢筋31C18螺旋箍筋A8@200自定义桩身承载力设计值是桩身承载力设计值130854.4.1地基属性指标名称地层名称承载力特征值fak(kPa)压缩模量Es(MPa)人工挖孔桩固结快剪标准值桩侧阻力特征值（kPa）桩端端阻力特征值（kPa）内摩擦角φ（ο）凝聚力C（kPa）人工填土①//10/810粉质粘土②1606.1420/1737强风化板岩③450/4525001631中风化板岩④1000/1203500//五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案104.4.2桩基竖向抗压承载力计算桩身周长：u=πd=3.14×1.4=4.39m桩端面积：Ap=πd2/4=3.14×1.42/4=1.54m2Ra=qpa·Ap（只按端承桩计算）=2500×1.54=3846.5kNQmax=1533.84kNRa=3846.5kN满足要求！4.4.3桩基竖向抗拔承载力计算桩身的重力标准值Gp：Gp=ltApγz=9×1.54×25=346.5kNRa'=uΣλiqsiali+Gp=4.39×(0.5×10×4.4+0.5×20×2.4+0.5×45×2.2)+346=765.74kN4.4.4桩身承载力计算4.4.4.1轴心受压桩桩身承载力荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=1533.84kN桩身结构竖向承载力设计值：R=13085kNQmax=1533.84kN≤R=13085kN满足要求！4.4.4.2轴心受拔桩桩身承载力（配筋计算)采用HRB400钢筋,计算取fy=300.00N/mm2,按照配筋率ρ=ρg=0.36%计算：As1=ρA=0.36%×3.14×1.402/4×106=5539mm2桩身钢筋抗拔计算：As2=2M倾/dfy=2×1552×106/(1400×300)=7390mm2比较AS1和AS2,按AS2配筋，取24C20AS=24×314=7534mm2AS2=7390mm2(满足要求)4.4.4.3桩基水平承载力验算五矿二十三冶建设集团有限公司五矿·麓谷科技产业园塔吊基础施工方案11扣除保护层厚度的桩直径d0＝d-2c＝1400-2×35＝1330mm钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值αE＝Es/Ec＝200000/25413＝7.8700桩身换算截面受拉边缘的截面模量W0W0＝π·d·[d2+2(αE-1)·ρg·d02]/32＝π×1.4×[1.42+2×(7.87-1)×0.00515×1.332]/32＝0.286605m桩身抗弯刚度EI(I:桩身换算截面惯性矩)I0＝W0·d0/2＝0.28661×1.33/2＝0.1905925m4EI＝0.85Ec·I0＝0.85×25413×1