半山塔吊基础施工方案.docx

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半山塔吊基础施工方案

一、工程概况

1、工程名称

半山村杭钢单元A-R21-13地块农转非居民拆迁安置房一期工程

2、建设单位

拱墅区城中村改造指挥部半山分指挥部

3、地理位置

本工程位于杭州市拱墅区半山镇，北临杭州城北大厦、南临规划道路，西为松艮路，东临规划道路。

4、工程简况

本工程由1个地下二层汽车库及5幢安置房组成，总建筑面积42318平方米，其中5幢房子全部位于地下车库顶板上面。

地下室总建筑面积为12836㎡（注：

其中人防建筑面积为3865㎡）；1#楼地上16层、建筑面积为14666.7㎡，女儿墙高度为46.8m、电梯机房高度为49.8m；3#楼地上10层、建筑面积为3155.4㎡，女儿墙高度为30m、电梯机房高度为33m；4#楼地上15层、建筑面积为3879.4㎡，女儿墙高度为44m、电梯机房高度为47m；5#楼地上15层、建筑面积为3888.8㎡，女儿墙高度为44m、电梯机房高度为47m；6#楼地上15层、建筑面积为3892㎡，女儿墙高度为44m、电梯机房高度为47m；本工程±0.000相当于绝对标高5.700m，自然地坪绝对标高6.600m。

本工程由浙江新中华建筑设计有限公司负责设计，浙江泛华工程监理有限公司负责监理，浙江龙舜建设有限公司负责总承包施工。

二、塔吊布置

本工程基坑开挖面积很大，基础施工阶段工程量大、工期长，为保证甲方总体工期要求，基础施工阶段必须充分使用塔吊，提高施工效率。

综合考虑场地情况，本工程拟选用3台塔吊：

1＃楼的北侧1－36/1－P（位于地下室外，以下简称1#塔吊）安装一台QTZ60塔吊；3＃楼3-11/3-A轴（位于一层地下室内，以下简称2#塔吊）安装一台QTZ60塔吊；6＃楼6-1/6-F轴（位于一层地下室内，以下简称3#塔吊）安装一台QTZ60塔吊。

三、塔吊的基础设计

1、地质情况分析

根据浙江省地矿勘察院地质勘察资料，其土层分布依次如下，1-1层为杂填土（杂色，稍湿，主要成分为粉质粘土及建筑垃圾、生活垃圾等堆填而成，含少量碎石及块石。

局部约有15～30cm的混凝土地坪。

本层局部缺失），1-2层为耕植土（杂色，稍湿，主要为粉质粘土，含有大量动、植物腐殖物及植物根系。

本层局部分布），1-3层为塘泥（灰黑色。

流塑，主要为粉土和淤泥，含有机质，异味，仅17号孔揭露），2-1层为粉质粘土（黄褐色、灰黄色为主，软可塑，含氧化铁斑点，局部为粘质粉土，刀切面稍有光滑～光滑，干强度及韧性中等～高，本层全场地分布），2-2层为砂质粉土（灰色，稍密～中密，湿。

含云母碎屑，粒径小于0.005mm的颗粒含量不超过全重的10%，局部为粘质粉土。

本层局部分布），3层为淤泥质粘土（灰色，流塑，饱和。

含较多有机腐殖质，稍有光滑～光滑，干强度中等～高，韧性中等～高，鳞片状构造。

局部夹薄层粉土及粉砂，局部含有贝壳。

局部分布），4-1层为粉质粘土（黄褐色、灰黄色，青灰、灰色，硬可塑状，含氧化铁斑点，刀切面稍有光滑～光滑，摇震反应无，干强度及韧性中等。

局部为粉质粘土夹碎石。

局部缺失），4-2层为含砾粉质粘土（棕黄色，红褐色，硬可塑状，含氧化铁斑点，砾含量约为5%左右，局部较多，约为20%左右，摇震反应无，干强度及韧性中等～高。

全场地分布，6-1层为全风化砂岩（褐黄、紫红、黄绿、青灰、灰黑色、湿、硬塑。

岩石风化为含碎石土状，组织结构基本破坏，矿物成分大部分已发生变化，但尚可辨认，并且有微弱的残余结构强度，干钻不易进尺。

夹未完全风化岩块，强度较高，难钻进。

本层局部缺失），6-2层为强风化砂岩（褐黄、青灰、黄绿、灰黑色，组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，岩石风化成碎块状或碎石状，裂隙很发育，夹中等风化基岩岩块，局部区域为中等风化基岩夹强风化基岩。

岩体风化强烈，干钻不易钻进，每米进尺时间0.5～3小时。

本层局部缺失），6-3层为中等风化砂岩（褐黄、青灰、灰黑色，砂质、泥质结构，块状构造。

局部为粉砂质泥、凝灰岩，组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，主要成分为粉砂质；风化裂隙很发育，岩芯成碎块状、柱状。

锤击声略脆，易击碎。

本层揭露最大深度为7.7m）

2、设计构思

1#塔吊布置在地下室外，采用4根直径700的钻孔灌注桩，桩顶进入承台50mm，承台3300×3300×1350mm，桩中心间距1.750m，桩顶承台面标高-2.500m。

2#塔吊位置地下室底板垫层厚150，厚度300mm，底板面标高为-4.430m，采用4根直径600钻孔灌注桩（桩顶标高-4.880m，桩顶混凝土超灌2000mm，桩端持力层进入6-3层，中心间距1650mm），内插400×400钢格构柱（格构柱底标高-7.880m，面标高-0.500，伸入承台300mm），上做3000×3000×1350mm钢筋混凝土图承台，定位及构造见附图1。

3#塔吊位置地下室垫层厚150，底板厚度500mm，面标高为-5.160m，采用4根直径600钻孔灌注桩（桩顶标高-5.810m，桩顶混凝土超灌2000mm，桩端持力层进入6-3层，中心间距1650mm），内插400×400钢格构柱（格构柱底标高-8.810m，面标高-0.500，伸入承台300mm），上做3000×3000×1350mm钢筋混凝土图承台，定位及构造见附图2。

四、塔吊桩基础受力计算

计算依据：

1、甲方提供的半山村杭钢单元A-R21-13地块农转非居民拆迁安置房岩土工程勘察报告

2、塔吊厂家提供的产品说明书

3、《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008

4、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

5、《钢结构设计规范》GB50017-2003

6、PKPM安全设施计算软件

塔吊桩基础的计算书（1#塔吊）

一.参数信息

塔吊型号:

QTZ60自重（包括压重）:

F1=458.00kN最大起重荷载:

F2=60.00kN

塔吊倾覆力距:

M=1796.00kN.m塔吊起重高度:

H=60.00m塔身宽度:

B=1.60m

桩混凝土等级:

C30承台混凝土等级:

C30保护层厚度:

50mm

矩形承台边长:

3.30m承台厚度:

Hc=1.350m承台箍筋间距:

S=200mm

承台钢筋级别:

Ⅱ级承台预埋件埋深:

h=0.00m承台顶面埋深:

D=2.500m

桩直径:

d=0.700m桩间距:

a=1.750m桩钢筋级别:

Ⅱ级

桩入土深度:

18.66m桩型与工艺:

泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩

二.塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算

1.塔吊自重（包括压重）F1=458.000kN

2.塔吊最大起重荷载F2=60.000kN

作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=518.000kN

塔吊的倾覆力矩M=1.4×1796.000=2514.400kN.m

三.矩形承台弯矩的计算

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.桩顶竖向力的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.1.1条）

其中n──单桩个数，n=4；

Fk──作用于承台顶面的竖向力，Fk=518.000kN；

Gk──桩基承台和承台上土自重标准值，

Gk=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D=912.038kN；

Mxk,Myk──荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、y轴的力矩

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；

Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的竖向力（kN）。

经计算得到:

桩顶竖向力设计值:

最大压力：

N=1.2×（518.000+912.038）/4+2514.400×（1.750×1.414/2）/[2×（1.750×1.414/2）2]=1445.136kN

最大拔力：

N=（518.000+912.038）/4-2514.400×（1.750×1.414/2）/[2×（1.750×1.414/2）2]=-658.615kN

桩顶竖向力标准值:

最大压力：

N=（518.000+912.038）/4+1796.000×（1.750×1.414/2）/[2×（1.750×1.414/2）2]=1083.313kN

最大拔力：

N=（518.000+912.038）/4-1796.000×（1.750×1.414/2）/[2×（1.750×1.414/2）2]=-368.294kN

2.矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.9.2条）

其中Mx,My──分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值（kN.m）；

xi,yi──垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离（m）；

Ni──在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力，Ni=Ni-G/n。

经过计算得到弯矩设计值：

压力产生的承台弯矩：

N=1.2×（518.000+912.038）/4+2514.400×（1.750/2）/[4×（1.750/2）2]=1147.411kN

Mx1=My1=2×（1147.411-912.038/4）×（0.875-0.800）=137.910kN.m

拔力产生的承台弯矩：

N=（518.000+912.038）/4-2514.400×（1.750/2）/[4×（1.750/2）2]=-360.891kN

Mx2=My2=2×-360.891×（0.875-0.800）=-54.134kN.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

1──系数，当混凝土强度不超过C50时，

1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，

1取为0.94,期间按线性内插法确定；

fc──混凝土抗压强度设计值；

h0──承台的计算高度。

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。

承台底面配筋:

s=137.910×106/（1.000×1.430×3300.000×1300.0002）=0.0017

=1-（1-2×0.0017）0.5=0.0017

s=1-0.0017/2=0.9991

Asx=Asy=137.910×106/（0.9991×1300.000×300.000）=353.922mm2

承台顶面配筋:

s=54.134×106/（1.000×1.430×3300.000×1300.0002）=0.0007

=1-（1-2×0.0007）0.5=0.0007

s=1-0.0007/2=0.9997

Asx=Asy=54.134×106/（0.9997×1300.000×300.000）=138.851mm2。

满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!

五.矩形承台截面抗剪切计算

依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.14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=2890.271kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

其中

──计算截面的剪跨比,

=1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.430N/mm2；

b──承台计算截面处的计算宽度，b=3300mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1300mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/mm2；

S──箍筋的间距，S=200mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!

六.桩身承载力验算

桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.8.2条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1445.136kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中

c──基桩成桩工艺系数，取0.750

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.300N/mm2；

Aps──桩身截面面积，Aps=0.3848m2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,受压钢筋只需构造配筋!

桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.7条

受拉承载力计算，最大拉力N=658.615kN

经过计算得到受拉钢筋截面面积As=2195.384mm2。

综上所述,全部纵向钢筋采用构造配筋且配筋面积不能小于2195.384mm2

构造规定：

灌注桩主筋采用6～12根直径12m～14m,配筋率不小于0.2%!

七.桩抗压承载力计算

桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.2.5和5.3.5条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1445.136kN

桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：

最大压力:

其中R──基桩竖向承载力特征值；

Ra──单桩竖向承载力特征值；

K──安全系数，取2.0；

fak──承台下土的地基承载力特征值加权平均值；

c──承台效应系数

qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；

qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；

u──桩身的周长，u=2.1991m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.385m2；

Ac──计算桩基所对应的承台净面积，去Ac=2.338m2；

li──第i层土层的厚度,取值如下表；

厚度及侧阻力标准值表如下:

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

116.76150全风化砂岩

20.9482000强风化砂岩

34.9803600中风化砂岩

由于桩的入土深度为18.66m,所以桩端是在第3层土层。

最大压力验算:

Ra=2.199×（16.76×15+.9×48+.999999999999998×80）+3600.000×0.385=2209.231kN

R=2209.231/2.0+0.070×105.000×2.338=1121.797kN

上式计算的R值大于等于最大压力1083.313kN,所以满足要求!

八.桩抗拔承载力计算

桩抗拔承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.4.5条

桩抗拔承载力应满足下列要求:

其中:

式中Tuk──基桩抗拔极限承载力标准值；

i──抗拔系数；

解得:

Tgk=9.8×（0.700×16.76×15+0.750×.9×48+0.700×.999999999999998×80）/4=647.731kN

Ggp=9.8×18.66×22/4=1005.774kN

Tuk=2.199×（0.700×16.76×15+0.750×.9×48+0.700×.999999999999998×80）=581.402kN

Gp=2.199×18.66×25=1025.887kN

由于:

647.731/2.0+1005.774>=368.294满足要求!

由于:

581.402/2.0+1025.887>=368.294满足要求!

塔吊桩基础的计算书（2#塔吊）

一.参数信息

塔吊型号:

QTZ60自重（包括压重）:

F1=458.00kN最大起重荷载:

F2=60.00kN

塔吊倾覆力距:

M=1796.00kN.m塔吊起重高度:

H=60.00m塔身宽度:

B=1.60m桩混凝土等级:

C30承台混凝土等级:

C30保护层厚度:

50mm矩形承台边长:

3.00m承台厚度:

Hc=1.350m承台箍筋间距:

S=200mm承台钢筋级别:

Ⅱ级承台预埋件埋深:

h=0.00m承台顶面埋深:

D=0.000m桩直径:

d=0.600m桩间距:

a=1.600m桩钢筋级别:

Ⅱ级桩入土深度:

42.14m桩型与工艺:

泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩二.塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算

1.塔吊自重（包括压重）F1=458.000kN

2.塔吊最大起重荷载F2=60.000kN

作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=518.000kN

塔吊的倾覆力矩M=1.4×1796.000=2514.400kN.m

三.矩形承台弯矩的计算

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.桩顶竖向力的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.1.1条）

其中n──单桩个数，n=4；

Fk──作用于承台顶面的竖向力，Fk=518.000kN；

Gk──桩基承台和承台上土自重标准值，

Gk=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D=303.750kN；

Mxk,Myk──荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、y轴的力矩

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；

Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的竖向力（kN）。

经计算得到:

桩顶竖向力设计值:

最大压力：

N=1.2×（518.000+303.750）/4+2514.400×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]

=1357.911kN

最大拔力：

N=（518.000+303.750）/4-2514.400×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]

=-905.949kN

桩顶竖向力标准值:

最大压力：

N=（518.000+303.750）/4+1796.000×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]

=999.285kN

最大拔力：

N=（518.000+303.750）/4-1796.000×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]

=-588.410kN

2.矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.9.2条）

其中Mx,My──分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值（kN.m）；

xi,yi──垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离（m）；

Ni──在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力，Ni=Ni-G/n。

经过计算得到弯矩设计值：

压力产生的承台弯矩：

N=1.2×（518.000+303.750）/4+2514.400×（1.600/2）/[4×（1.600/2）2]

=1032.275kN

Mx1=My1=2×（1032.275-303.750/4）×（0.800-0.800）=0.000kN.m

拔力产生的承台弯矩：

N=（518.000+303.750）/4-2514.400×（1.600/2）/[4×（1.600/2）2]=-580.313kN

Mx2=My2=2×-580.313×（0.800-0.800）=0.000kN.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

1──系数，当混凝土强度不超过C50时，

1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，

1取为0.94,期间按线性内插法确定；

fc──混凝土抗压强度设计值；

h0──承台的计算高度。

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。

承台底面配筋:

s=0.000×106/（1.000×1.430×3000.000×1300.0002）=0.0000

=1-（1-2×0.0000）0.5=0.0000

s=1-0.0000/2=1.0000

Asx=Asy=0.000×106/（1.0000×1300.000×300.000）=0.000mm2

承台顶面配筋:

s=0×106/（1.000×1.430×3000.000×1300.0002）=0.0000

=1-（1-2×0.0000）0.5=0.0000

s=1-0.0000/2=1.0000

Asx=Asy=0×106/（1.0000×1300.000×300.000）=0.000mm2。

满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!

五.矩形承台截面抗剪切计算

依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.14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=2715.822kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

其中

──计算截面的剪跨比,

=1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.430N/mm2；

b──承台计算截面处的计算宽度，b=3000mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1300mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/mm2；

S──箍筋的间距，S=200mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!

六.桩身承载力验算

桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.8.2条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1357.911kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中

c──基桩成桩工艺系数，取0.750

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.300N/mm2；

Aps──桩身截面面积，Aps=0.2827m2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,受压钢筋只需构造配筋!

桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.7条

受拉承载力计算，最大拉力N=905.949kN

经过计算得到受拉钢筋截面面积As=3019.829mm2。

综上所述,全部纵向钢筋采用构造配筋且配筋面积不能小于3019.829mm2

构造规定：

灌注桩主筋采用6～12根直径12m～14m,配筋率不小于0.2%!

七.桩抗压承载力计算

桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.2.5和5.3.5条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1357.911kN

桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：

最大压力:

其中R──基桩竖向承载力特征值；

Ra──单桩竖向承载力特征值；

K──安全系数，取2.0；

fak──承台下土的地基承载力特征值加权平均值；

c──承台效应系数

qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；

qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；

u──桩身的周长，u=1.8850m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.283m2；

Ac──计算桩基所对应的承台净面积，去Ac=1.967m2；

li──第i层土层的厚度,取值如下表；

厚度及侧阻力标准值表如下: