塔吊选型布置和基础施工设计方案.docx
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塔吊选型布置和基础施工设计方案
中国建筑工程总公司
CHINASTATECONSTRUCTIONENGRCCORP.
长沙经开区黄金集团住宅小区施工总承包（第二标段）
塔吊选型、布置及基础施工方案
中建三局集团有限公司
长沙经开区黄金集团住宅小区施工总承包（第二标段）
项目经理部
二0一七年十月
1、编制依据
1.一编制说明
为保证长沙经开区黄金集团住宅小区施工总承包（第二标段）项目施工顺利进行，本着经济合理、因地制宜的方针，结合本工程结构特点以及地基土承载力情况，编制本方案确定本工程塔吊选型、布置和塔吊基础形式、塔吊尺寸及塔吊基础定位、埋深等，并为现场施工塔吊基础以及塔吊安装提供技术指导文件，便于施工的质量控制，保证施工的安全，为业主、监理对塔吊工程的施工方法、质量、安全以及工程进度等各方面的了解提供依据。
1.二编制依据
1、《长沙经开区黄金集团住宅小区施工图纸》；
2、《TC6013塔式起重机使用说明书》；
3、《TC5610塔式起重机使用说明书》；
4、《长沙经开区黄金集团员工住宅小区岩土工程详细勘察报告》；
5、《长沙经开区黄金集团住宅小区施工总承包（第二标段）施工合同》；
6、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
7、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2015）；
8、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2013）；
9、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）；
10、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
11、《混凝土质量控制标准》（GB50164—2011）；
12、《建筑地基基础设计规范》GB50007—2011）；
13、《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）；
14、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18—2012）；
15、《建筑施工手册》（第五版）。
2、工程概况
2.一工程概况
表2-1工程概况一览表
工程名称
长沙经开区黄金集团住宅小区施工总承包（第二标段）
建设单位
长沙经济技术开发区项目开发建设管理有限公司
设计单位
中机国际工程设计研究院有限责任公司
监理单位
湖南华兴建设管理有限公司
施工单位
中建三局集团有限公司
建筑面积
113021m2
总工期
660日历天
长沙经开区黄金集团住宅小区施工总承包项目位于湖南省长沙市经济开发区内，项目北临映霞路，东邻枫树路。
本项目拟建设小区住宅、公寓、商业、商业网点、物业管理中心、社区服务中心、幼儿园、门卫垃圾站等，以及项目配套的服务设施（如地下车库、配电间、垃圾站等）和相应的道路、绿化、市政管网设施等。
本项目净用地面积63711.3㎡，总建筑面积178091.57㎡，地上总建筑面积140116.57㎡。
其中第二标段：
建筑面积约113021㎡，包含2#栋、7#栋、9#栋至17#栋及相应建筑的底层商业。
2.二建筑概况
表2-2建筑概况一览表
2#楼
建筑高度
53.85m
层数
16/2层
住宅性质
住宅
地上建筑面积
7661㎡
7#楼
建筑高度
49.45m
层数
17层
住宅性质
住宅
地上建筑面积
7385㎡
9#楼
建筑高度
48.15m
层数
16层
住宅性质
公寓式办公
地上建筑面积
9684㎡
10#楼
建筑高度
53.85m
层数
18层
住宅性质
住宅
地上建筑面积
9684㎡
11#楼
建筑高度
52.35m
层数
18层
住宅性质
住宅
地上建筑面积
6936㎡
12#楼
建筑高度
49.45m
层数
17层
住宅性质
住宅
地上建筑面积
5686㎡
13#楼
建筑高度
53.05m
层数
18层
住宅性质
住宅
地上建筑面积
7780㎡
14#楼
建筑高度
48.15m
层数
16层
住宅性质
酒店式公寓
户数
9615㎡
15#楼
建筑高度
45.15m
层数
14层
住宅性质
公寓式办公
地上建筑面积
9553㎡
16#楼
建筑高度
68.25m
层数
18层
住宅性质
酒店
户数
16021㎡
17#楼
建筑高度
15.30m
层数
3层
住宅性质
商业
地上建筑面积
2099㎡
层高
1F5.5m、2F4.8m、3F4.85m
地下室
层高
4.8m
层数
1层
底板面标高
46.55m
顶板面标高
51.35m
备注：
因目前各专业图纸均未下发，以上各楼栋统计信息的依据为招标文件，实际工程情况根据后期图纸工程量进行调整。
2.三工程地质概况
1、基坑场地地层：
Ⅰ杂填土①（Qml）：
红棕色，黄棕色，松散～稍密，主要由黏性土回填，含有砼块、砖块、石块等建筑垃圾，均匀性差，硬杂质含量在10%～20%，回填时间约5年，尚未完成自重固结。
在所有钻孔均遇见此层。
层厚介于3.70～13.50m，平均层厚为8.18m。
Ⅱ第四系冲积粉质黏土②（Qal）：
灰色，褐色，可塑，局部为软塑，主要成分为黏性土，局部含有植物根系及腐殖质，切面稍有光泽，无摇振反应，干强度及韧性中等。
层厚介于0.50～5.20m，平均层厚为1.74m。
Ⅲ第四系冲洪积粉质黏土③（Qal+pl）：
黄色，黄棕色，硬塑，局部为可塑，主要成分为黏性土，局部含有少量细砂及粉砂，切面稍有光泽，无摇振反应，干强度及韧性中等。
层厚介于0.50～3.00m，平均层厚为1.55m。
Ⅳ第四系残积（Qe1）粉质黏土④：
红棕色，硬塑，主要成分为黏性土，由下伏基岩风化残积而成，约含有10%的圆砾，切面稍有光泽，无摇振反应，干强度及韧性中等。
层厚介于0.50～9.60m，平均层厚为1.89m。
Ⅴ白垩纪（K）强风化（r3）泥质粉砂岩⑤：
红棕色，主要矿物成分为石英及黏土，粉砂粒结构，中～厚层状构造，泥质胶结。
岩石风化裂隙极发育，大部分矿物风化变质。
岩块手折易断，合金钻具易钻进。
岩芯呈碎块状，少量为短柱状。
为极软岩，岩体完整程度为破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。
层厚介于0.50～9.40m，平均层厚为1.64m。
Ⅵ白垩纪（K）强风化（r3）砂砾岩⑥：
紫红色，砂砾状结构，似层状构造，泥砂质胶结；主要矿物为石英，砂砾含量35%左右，直径2～5mm不等，岩石风化裂隙发育，岩芯多呈碎屑状。
岩块锤击声哑，合金钻具钻进困难。
为软岩，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。
层厚介于0.50～11.60m，平均层厚为4.88m。
Ⅶ白垩纪（K）中风化（r2）泥质粉砂岩⑦：
红棕色，主要矿物为石英颗粒和黏土矿物，粉砂粒结构，中～厚层状构造，泥质胶结。
岩石风化裂隙较发育，部分矿物风化变质。
岩块手折难断，合金钻具钻进速度一般。
岩芯呈短柱～长柱状，为极软岩～软岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为Ⅴ～Ⅳ级。
揭露厚度介于1.30～18.80m，平均揭露层厚为10.32m。
Ⅷ白垩纪（K）中风化（r2）砂砾岩⑧：
紫红色，砂砾状结构，似层状构造，泥砂质胶结；主要矿物为石英，砂砾含量35%左右，直径2～5mm不等，岩石风化裂隙较发育，岩芯多呈碎块状、短柱状。
岩块锤击声哑，合金钻具钻进困难。
为极软岩～软岩，岩体完整程度为较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ～Ⅳ级。
揭露厚度介于1.30～18.50m，平均揭露层厚为8.49m。
表2-3岩土参数表
表2-4地基承载力参数表
2、水文地质条件：
勘察期间对钻孔内地下水位进行了量测，根据测量结果结合含水层的性质及赋存条件，场地地下水主要为赋存于杂填土①中的上层滞水。
上层滞水受地表水补给，水量不大。
勘察期间，测得上层滞水初见水位埋深介于0.40～4.40m，初见水位高程介于47.83～49.77m；稳定水位埋深介于0.20～4.05m，稳定水位高程介于48.13～50.04m。
根据勘察结果和地区经验，粉砂岩和砂砾岩风化裂隙发育，基岩裂隙水沿裂隙面渗流，具各向异性，但水量不大，对基础（桩基）施工基本无影响。
据地区经验，场地整平完成后，地下水水位将下降1～3m。
3、塔吊选型及平面布置
3.一塔吊选型及布置原则
1、塔吊尽量覆盖整个施工区域，减少盲区；
2、塔吊覆盖钢筋加工车间、木工加工车间、周转架料堆场等主要位置；
3、塔吊最大起重量能满足施工要求；
4、保证每台塔吊的工作效率，既不闲置又能满足施工吊次要求；
5、充分考虑塔吊安装和拆除所需空间，满足塔吊安拆的要求；
6、充分考虑到塔吊在高度和平面位置上的避让，同时考虑到和周围高层建筑之间的避让，满足设备安全运行的要求；
7、塔吊最大满足不同施工阶段下吊运需求，避免二次安装。
3.二塔吊选择分析
表3-1塔吊选型分析汇总表
序号
分析项目
分析内容
1
塔吊配置数量分析
1、根据本工程特点分析，中高层塔臂能全覆盖时，2个塔楼设置1台塔吊；部分地下室区域塔吊不能覆盖的范围，材料主要用人工搬运。
2、本工程单体较多，各单体单层面积较小、楼层较高，且工期相对较短，存在上下交叉作业现象，塔吊数量应在工期范围内满足吊次要求，避免窝工等现象。
3、9#楼、14#楼南边距110kV高压线仅16m，布置一台50米臂长塔吊将存在较大安全隐患，且根据《电力设施保护条例》第十条：
在一般地区各级电压导线的边线延伸距离，35~110kV应保证10米。
经设备站、塔吊租赁公司现场勘探后，确定方案为布置2台32米臂塔吊。
2
塔吊吊重分析
1、场内塔吊应能起吊停放在临近主干道上的钢筋原材至场内钢筋堆场。
2、塔吊交叉范围内起吊重量应能吊起一吊重物，能实现材料的二次转运。
3
塔吊使用时长分析
1、基础底板施工前开始安装塔吊，主体结构施工完成、外墙脚手架拆除完成后开始拆除塔吊，使用工期约14个月。
4
使用安全分析
1、场内塔吊按照合同要求布置后存在交叉现象，但根据各单体高度调整塔吊安装高度和通过施工部署调整先后施工顺序可以保证作业安全。
2、本工程东南角场内道路为项目部主要出入通道，施工过程中搭设防护避免坠物伤人。
3.三塔吊选型布置及使用
根据本工程地下室、各单体及周边环境情况，综合考虑施工效率、地上单层面积小、现场材料吊重要求、施工合同要求等，现场拟定安装4台TC6013塔吊和2台TC5610塔吊，根据塔吊覆盖面积及吊运需求适当调整臂长。
各塔吊安拆时间及塔臂安装长度如下表所示：
表3-2塔吊布置及安装一览表
塔吊编号
塔吊
型号
臂长
覆盖范围
安装时间
拆除时间
最终安装高度
1#
TC6013
50m
2#、10#栋住宅及地下室
2017.11.18
2019.1.18
68.4m
2#
TC6013
55m
11#、12#栋住宅及地下室
2017.11.20
2019.1.20
65.6m
3#
TC6013
50m
7#、13#栋住宅及地下室
2017.11.30
2019.1.30
68.4m
4#
TC6013
50m
15#、16#栋公寓、酒店及地下室
2017.11.25
2019.1.25
82.4
5#
TC5610
32m
9#栋公寓及地下室
2017.11.15
2019.1.15
65.4
6#
TC5610
32m
14#栋公寓及地下室
2017.11.15
2019.1.15
62.6
因17#栋为3层商铺，塔吊未能全部覆盖，施工过程中可采用1台25t汽车吊进行材料运输，部分盲区采用人工搬用材料进行作业。
3.四塔吊性能参数
3.四.1整机技术参数
表3-3塔吊整机技术参数（TC6013）
机构工作级别
起升机构
M4
回转机构
M5
牵引机构
M4
公称起重力矩kNm
800
最大工作高度m
固定式
附着式
46
220
46
220
工作幅度m
最小工作幅度
最大工作幅度
206
60
最大起重量t
6
起升机构
型号
QE680D（带强制通风）
倍率
α=2
α=4
速度m/min
80
40
40
20
起重量t
1.5
3
3
6
功率kW
24/24
牵引机构
速度m/min
0~55
功率kW
4.0
回转机构
速度m/min
0～0.8
功率kW
5.5×2
顶升机构
工作压力MPa
25
速度m/min
0.7
功率kW
7.5
总功率kW
39（不包括液压系统）
平衡重
30
35
40
45
50
55
60
8.55
9.95
11.4
12.8
14.2
15.65
17.05
工作温度℃
-20～+40
表3-4塔吊整机技术参数（TC5610）
机构工作级别
起升机构
M4
回转机构
M5
牵引机构
M4
公称起重力矩kNm
800
起升高度m
倍率
固定式
附着式
α=2
40.5
220
α=4
40.5
110
工作幅度m
最大工作幅度
56
最小工作幅度
2.5
最大起重量t
6
起升机构
倍率
α=2
α=4
速度m/min
80
40
8.88
40
20
4.44
起重量t
1.5
3
3
3
6
6
功率kW
24/24/5.4
牵引机构
速度m/min
50/25
功率kW
3.3/2.2
回转机构
速度m/min
0～0.65
功率kW
7.5
顶升机构
工作压力MPa
25
速度m/min
0.56
功率kW
7.5
总功率kW
32.8（不包括顶升机构）
平衡重
38
44
50
56
10.2
11.6
13.1
14.6
工作温度℃
-20～+40
3.四.2起重性能参数
表3-555m臂长塔吊起重特性表（TC6013）
表3-650m臂长塔吊起重特性表（TC6013）
表3-732m臂长塔吊起重特性表（TC5610）
R（m）
≤29
32
起重量T（α=2）
3.00
2.68
图3-1整机外形尺寸及附墙示意（TC6013）
图3-2整机外形尺寸及附墙示意（TC5610）
3.五塔吊拆除
本工程各塔吊计划于各楼栋外立面装饰装修完成后拆除，塔吊拆除大臂摆放位置详总平面布置图，保证拆除时无任何障碍，拆除作业严格按照说明书要求拆卸塔身，拆除至汽车吊作业半径内时，即可采用25T汽车吊进行辅助拆除作业。
后期施工电梯、物料提升机位置需结合目前塔吊拆除时摆放位置进行确定，避免影响塔吊拆除。
4、塔吊性能分析
4.一塔吊覆盖率分析
根据本工程塔吊平面布置示意图，15#楼及地下室存在部分盲区外，塔吊实现了地上主楼基本全覆盖（17#楼为3层商铺，塔吊覆盖范围较少，可采用汽车吊进行辅助施工）。
据计算，本工程塔吊未能覆盖的盲区范围中，地下室有1156㎡，15#楼57㎡，地下室按1层计算，9#楼按16层计算，15#楼按15层计算，则盲区面积占比：
（1×1156+57×16）/113021×100=1.83%，塔吊覆盖率较好地满足了现场施工需求。
4.二塔吊吊次分析
根据本工程塔吊选型初步分析，本工程两栋楼配备一台塔吊，地下室主体封顶后，覆盖15#楼和16#楼的4#塔吊覆盖面积最大（15#楼单层面积550㎡，16#楼单层面积710㎡，且16#楼18层结构为最高楼层），因此塔吊吊次分析选取4#塔吊进行分析。
表4-14#塔吊吊次分析表
材料名称
材料量
单次平均吊重
起吊
总数量
总吊次
工期
（d）
平均每
天吊次
吊次验算
钢筋（t）
820
1.0
820
3760
360
16
16*2=32≤50
满足要求
模板（㎡）
34200
50
700
木枋（m³）
1710
0.8
2140
钢管架料（t）
1000
1.0
1000
其他辅助材料
/
/
930
备注：
1、每台塔吊每天按50吊次计算；
2、钢筋平均每吊按1.0t考虑（综合钢筋卸车和场内转运），模板平均每吊按50㎡考虑，木枋平均每吊按0.8m³考虑，钢管、盘扣料具平均每吊按1.0t考虑；
3、其他辅助材料如：
其他材料设备调运，按钢筋、模板、木枋和钢管架料总吊次的20%考虑；
4、4#塔吊服务于16#楼一栋塔楼时，平均每天吊次为16，同时服务于15#楼和16#楼时，平均每天吊次为16*2=32，小于每台塔吊每天按50吊次的要求，因此塔吊选型符合要求。
4.三塔吊吊重分析
本工程塔吊覆盖范围内一般原材都能吊得动，主要考虑钢筋原材重量较大，需合理布置钢筋原材堆场及钢筋运输车辆停放位置。
一捆钢筋原材重量按2.8t计算（12米钢筋原材重2.8t，盘螺重2.0t，取较大值为2.8t）,根据本工程塔吊平面布置，本工程钢筋原材堆场及停放钢筋车的道路距塔吊距离不超过塔吊能直接起吊钢筋原材的半径范围。
4.四各阶段塔吊平面布置图
图4-1地下室施工阶段总平面布置图
（一）
图4-2地下室施工阶段总平面布置图
（二）
图4-3地上主体结构施工阶段总平面布置图
5、基础设计
5.一基础选择
根据湖南大地岩土工程勘察设计有限公司提供的《长沙经开区黄金集团员工住宅小区岩土工程详细勘察报告》，各楼栋塔吊基础所在区域对应地层参数如下表所示：
表5-1塔吊基础所在地层参数表
塔吊编号
附近勘测点
基础对应土层
地基承载力特征值（kPa）
1#
ZK25、ZK119
杂填土①
/
2#
ZK134、ZK142
杂填土①
/
3#
ZK14、ZK163
杂填土①
/
4#
ZK20、ZK167
杂填土①
/
5#
ZK102、ZK103
杂填土①
/
6#
ZK110、ZK107
杂填土①
/
注：
以上数据依据相关图纸及岩土工程详细勘察报告统计得出。
结合各塔吊基础所在地层情况，根据塔吊设计说明书要求，各塔吊拟采用基础形式如下表所示：
表5-2塔吊基础形式及与结构位置关系
塔吊编号
地基及基础形式
设计桩径（mm）
基础尺寸（mm）
基础顶标高
1#
四桩承台基础
800
5500×5500×1350
46.55m
2#
四桩承台基础
800
5500×5500×1350
46.55m
3#
四桩承台基础
800
5500×5500×1350
46.55m
4#
四桩承台基础
800
5500×5500×1350
46.55m
5#
四桩承台基础
800
5500×5500×1350
46.55m
6#
四桩承台基础
800
5500×5500×1350
46.55m
本工程所有塔吊基础顶面标高与地库底板顶标高一致。
5.二塔吊基础定位、位置关系及标准节附墙示意
表5-31#塔吊基础定位、位置关系及标准节附墙示意
1#塔吊基础平面定位图
1#塔吊标准节附墙示意图
1#塔吊与地下室顶板位置关系图
表5-42#塔吊基础定位、位置关系及标准节附墙示意
2#塔吊基础平面定位图
2#塔吊标准节附墙示意图
2#塔吊与地下室顶板位置关系图
表5-53#塔吊基础定位、位置关系及标准节附墙示意
3#塔吊基础平面定位图
3#塔吊标准节附墙示意图
3#塔吊与地下室顶板位置关系图
表5-64#塔吊基础定位、位置关系及标准节附墙示意
4#塔吊基础平面定位图
4#塔吊标准节附墙示意图
4#塔吊与商铺2、3层楼板位置关系图
表5-75#塔吊基础定位、位置关系及标准节附墙示意
5#塔吊基础平面定位图
5#塔吊标准节附墙示意图
5#塔吊与地下室顶板位置关系图
说明：
因南侧存在110kV高压线，根据电力设施保护条例要求，塔臂范围应距高压线10m，故附墙长达10m。
表5-86#塔吊基础定位、位置关系及标准节附墙示意
6#塔吊基础平面定位图
6#塔吊标准节附墙示意图
6#塔吊与地下室顶板位置关系图
说明：
因南侧存在110kV高压线，根据电力设施保护条例要求，塔臂范围应距高压线10m，故附墙长达10m。
图5-11#塔吊基础剖面图
图5-22#塔吊基础剖面图
图5-33#塔吊基础剖面图
图5-44#塔吊基础剖面图
图5-55#塔吊基础剖面图
图5-66#塔吊基础剖面图
5.三基础设计
5.三.1设计说明
本工程1~6#塔吊承台基础底所处持力层为杂填土，尚未固结和沉降均匀，不能直接将塔机基础作用在上面。
结合本工程主体桩基形式，塔吊基础拟借用旋挖钻机将基础荷载传递给深层强风化泥质粉砂岩，保证地基所需承载力要求，塔吊基础承台平面尺寸为5500mm×5500mm。
5.三.2基础承台设计
结合塔吊使用说明书要求及基础验算结果，承台具体配筋信息如下表所示：
表5-9塔吊基础配筋参数表（TC6013）
塔吊编号
型号
最小地基承载力（kpa）
基础尺寸
基础形式
1#~4#
TC6013
190
5500mmx5500mmx1350mm
预埋螺栓
底筋、面筋
X&Y:
30根C25
拉结筋（架立筋）
X&Y:
C14@600×600mm
马凳筋
X&Y:
C25@1000×1000mm
保护层厚度
40mm
备注：
①塔吊基础垫层混凝土等级采用C15，厚度100mm，四周外扩塔吊基础100mm；
②钢筋绑扎完毕及预埋件埋设完毕后必须经验收合格后方可进行砼浇筑；
③底排钢筋用同砼强度等级的砂浆垫块，间隔1m布置一个。
表5-10塔吊基础配筋参数表（TC5610）
塔吊编号
型号
最小地基承载力（kpa）
基础尺寸
基础形式
5#、6#
TC5610
110
5500mmx5500mmx1350mm
预埋螺栓
底筋、面筋
X&Y:
C25@200×200mm
拉结筋（架立筋）
X&Y:
C14@600×600mm
马凳筋
X&Y:
C25@1000×1000mm
保护层厚度
40mm
备注：
①塔吊基础垫层混凝土等级采用C15，厚度100mm，四周外扩塔吊基础100mm；
②钢筋绑扎完毕及预埋件埋设完毕后必须经验收合格后方可进行砼浇筑；
③底排钢筋用同砼强度等级的砂浆垫块，间隔1m布置一个。
本工程塔吊基础顶面标高与其四周底板顶面标高一致，施工过程中后浇带均设置止水钢板。
在塔吊基础边线（5.5m*5.5m）处支模并加设-3*300止水钢板，并预留底板钢筋。
图5-7
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