塔吊桩基础施工方案专家论证.docx
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塔吊桩基础施工方案专家论证
某某工程
塔吊桩基础施工方案
编制单位：
编制：
审核：
编制日期：
2018年月日
塔吊基础施工方案
1、工程概况
1、项目简况
序号
项目
内容
1
工程名称
2
工程地址
3
建设规模
4
建设单位
5
设计单位
6
监理单位
7
施工单位
8
检测单位
9
施工范围
10
合同工期
以合同约定为准
2、设计概况：
2.1工程位于×××，紧邻南北大道。
结构类型为剪力墙结构，车库为框架结构，基础型式为机械钻孔灌注桩基础及独立基础；抗震等级为四级，建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度6度，耐火等级一级，设计合理使用年限50年。
2.2工程项目组成：
工程名称
用途
结构类型
总高度（m）
建筑层数
57#～65#、77#、89#～93#、95#～101#楼
住宅
剪力墙
10.8
3F/1F
66#～76#、78#～88#楼
住宅
剪力墙
20.1
6F/1F
车库
公共停车
框架
-5.4
1F
2.3总平面图（图一）
3、施工条件
二期场内地三通一平基本完成，施工用电和用水由一期最近点接入，施工现场的前期准备工作就绪，具备施工条件。
二、编制依据
1、《QTZ63（5013）塔式起重机使用说明书》
2、《岩土工程勘察报告》
3、《塔式起重机操作使用规程》（ZBJ80012—89）；
4.《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）；
5.《塔式起重机安全规程》（GB5144-2006）；
6、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T301-2013）
7、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
8、《地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
9、《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）
10、混凝土结构设计规范（GB50010-2010）（2015版）。
11、建筑结构荷载规范（GB50009-2012）
12、国家和行业现行的相关施工及工程质量验收规范。
?
?
三、塔机设备的数量要求
本工程拟采用11台QTZ63（5013）塔吊可满足施工阶段垂直和操作面水平运输要求。
如总平面布置图示。
四、塔机基础施工方案选择
1.本工程塔吊定位根据塔吊平面布置图；
2.本工程塔吊定位是根据工程图示尺寸，且考虑到完工后能方便拆除塔吊的情况下而准确的放线确定。
塔吊基础定位具体详总平面布置图（见附图一）并按现场实际情况调整。
每台塔吊安装的高差保持与各楼栋室外环境标高确定。
3.该工程全部为洋房，地面上屋顶高度最高处24.6m,因此1#~11#塔吊均采用独立式即可满足使用要求，安装完成高度：
1#塔吊40m、2#塔吊35m、3#塔吊40m、4#塔吊35m、5#塔吊35m；6#塔吊40m、7#塔吊35m、8#塔吊40m；9#塔吊35m、10#塔吊40m、11#塔吊35m。
4.每台塔吊中心点定位由测量员精确测量，放线定位，经技术负责人核实后进行施工。
具体详塔吊平面布置图，安排采用大于等于20T以上汽车吊进行安装，塔机安、拆方案由租赁安装单位编制，并报审认定后方可进行。
5、基础的设计方案
厂家提供的塔机说明书要求承载力≥220kpa，根据现场地质实际情况，1#~4#、6~8#、10~11#塔机基础地基为中风化泥岩，承载力能满足要求，故采用独立墩基础；5#、9#塔机基础分别为深度7m、12m软弱土质地基，地质较弱，故采用塔吊承台底部中心设置机械成孔桩嵌岩基础的结构形式。
桩基础采用直径为1.6m的旋挖桩，嵌入中风化泥岩3d,岩石的天然单轴抗压强度标准值frk≥5Mpa，桩深16~22m之间。
桩竖向纵筋24根C16，加紧箍C14@2000mm，螺旋箍C10@100/200mm，竖向纵筋锚入承台上部钢筋之下900弯折150mm，桩混凝土强度等级C30。
基础承台（含独立墩基础）高度为1.5m,边长为5m×5m正方形。
承台水平受力钢筋C18@200双层双向，竖向构造钢筋C14@400纵横设置，承台混凝土强度等级C35。
6、塔吊基础施工方法
1、塔机基础施工顺序（独立墩基础除无桩工序外其余工序相同）
2、本工程各塔吊所在位置标高均与所对应楼栋基本一致，旋挖桩施工时与工程桩同步。
3、桩基施工完成后，按设计的塔吊基础几何尺寸外边框采用胶合板支模，40×80木枋、A48×3.2钢管、A14对拉杆加固，基底采用C10砼垫层浇至设计配筋砼塔吊基础下口低于桩顶100。
详平面图及1-1剖面图:
图二
4、当塔吊基础垫层C10砼浇至配筋砼塔吊基础下口标高干硬后,重新施放塔吊基础准确定位线,按照设计的配筋要求进行就位绑扎成型,按照设计的要求准确定位点焊预埋螺栓,待验收后浇灌砼。
5、塔吊承台基础混凝土浇灌砼前,必须将塔吊基础上应埋设的部件及留孔进行仔细检查,并进行标高复核方可浇灌塔吊基础砼,塔吊租赁公司必须派人员到施工现场校正地脚螺栓的位置,保证尺寸准确。
6、基础构造:
图三
7、注意事项:
塔吊基础施工前一道工序完成后进行自检，符合要求后填报隐蔽工程报验单，经现场监理和业主现场代表认可，方可进行下一道工序。
七、基础施工技术要求
为早日安装塔吊，塔吊钢筋混凝土承台强度等级为C35砼，使砼7天能达到75%以上的强度，确保塔吊基础砼强度能达到塔吊安装要求。
塔吊基础及螺栓配筋、位置及具体做法应严格塔机生产厂家提供的塔机基础图施工。
塔吊基础施工时，应按塔吊基础图要求设置防雷接地装置，塔吊基础的防雷接地做法为：
将上下层钢筋网片四周边沿钢筋按规范标准焊接连通，并与桩基主筋焊通，再用-40×4焊接留出塔吊配筋砼承台1.50m，待塔吊安装后与塔吊底部型钢进行焊接作为防雷接地装置，焊缝长度双面焊接为6d，单面焊接为12d（d为较小钢筋的直径），其防雷接地电阻测试应≤4欧姆，否则应另行增设接地极，并满足测试要求。
塔吊基础配筋砼表面高低差不大于2mm，地脚螺栓位置偏差不大于正负1mm，地脚螺栓露出部分不得超过塔吊基础设计±5mm。
塔吊基础的地脚螺检栓定位，上部采用木枋凿凹槽卡（或先安装塔机底座）作地脚螺栓定位，下部采用钢筋焊点定位。
塔机基础除满足上述要求外，施工中还应做到：
1．在浇筑混凝土施工中，根据出厂说明书图示埋好螺栓用水准仪进行校核后加固焊牢。
2．砼基础表面应校水平，平整度小于1/500。
3．所用原材料必须具备合格证和试验报告。
4．钢筋的制作、绑扎应符合基础设计及规范要求。
5．混凝土配合比应经试验室出具试配报告，浇筑时严格控制施工配合比，混凝土应取样试验。
6．在基础中预埋防雷接地极，采用-40×4与塔楼基础连接。
7．为保证地基不被水侵蚀，在塔吊基础周边挖排水小沟排除积水以免因地基沉陷而产生沉降。
八、施工注意事项
1．塔基础施工前一道工序完成后，进行自检，符合要求后填报隐蔽工程报验单，经现场监理和业主现场代表认可后，主可进行下一道工序。
2．由专业队伍按塔机安装和拆除方案进行安装和拆除。
3．经安全监督机关验收合格方可投入使用，在使用前应编制多机作业指导书，并进行安全技术交底并签字后方可上机操作。
九、塔吊独立桩基础结构验算
<一>、塔吊基本参数信息：
塔吊型号:
QTZ63（5013）桩直径=1.6m
桩长：
22米（按最不利取值）桩钢筋级别:
HRB400
嵌入岩层的石质地基强度标准值：
5.0MPa
嵌岩深度：
1500（现场要求按3d，计算取值按岩层能达到要求强度）
1、塔机属性
塔机型号
QTZ63
塔机独立状态的最大起吊高度H0（m）
40
塔机独立状态的计算高度H（m）
48
塔身桁架结构
圆钢管
塔身桁架结构宽度B（m）
1.6
2、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0（kN）
224.18
起重臂自重G1（kN）
59.2
起重臂重心至塔身中心距离RG1（m）
25.3
小车和吊钩自重G2（kN）
4.1
小车最小工作幅度RG2（m）
2.5
最大起重荷载Qmax（kN）
60
最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax（m）
14.16
最大起重力矩M2（kN.m）
630
平衡臂自重G3（kN）
37.52
平衡臂重心至塔身中心距离RG3（m）
6.7
平衡块自重G4（kN）
92
平衡块重心至塔身中心距离RG4（m）
12.5
3、风荷载标准值ωk（kN/m2）
工程所在地
重庆重庆
基本风压ω0（kN/m2）
工作状态
0.2
非工作状态
0.4
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽，小车变幅
地面粗糙度
B类（田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区）
风振系数βz
工作状态
1.588
非工作状态
1.635
风压等效高度变化系数μz
1.336
风荷载体型系数μs
工作状态
1.789
非工作状态
1.639
风向系数α
1.2
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值ωk（kN/m2）
工作状态
0.8×1.2×1.588×1.789×1.336×0.2＝0.729
非工作状态
0.8×1.2×1.635×1.639×1.336×0.4＝1.375
4、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1（kN）
224.18+59.2+4.1+37.52+92＝417
起重荷载标准值Fqk（kN）
60
竖向荷载标准值Fk（kN）
417+60＝477
水平荷载标准值Fvk（kN）
0.729×0.35×1.6×48＝19.596
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
59.2×25.3+4.1×14.16-37.52×6.7-92×12.5+0.9×（630+0.5×19.596×48）＝1144.706
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'（kN）
Fk1＝417
水平荷载标准值Fvk'（kN）
1.375×0.35×1.6×48＝36.96
倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）
59.2×25.3+4.1×2.5-37.52×6.7-92×12.5+0.5×36.96×48＝993.666
4、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）
1.2Fk1＝1.2×417＝500.4
起重荷载设计值FQ（kN）
1.4Fqk＝1.4×60＝84
竖向荷载设计值F（kN）
500.4+84＝584.4
水平荷载设计值Fv（kN）
1.4Fvk＝1.4×19.596＝27.434
倾覆力矩设计值M（kN·m）
1.2×（59.2×25.3+4.1×14.16-37.52×6.7-92×12.5）+1.4×0.9×（630+0.5×19.596×48）＝1571.701
非工作状态
竖向荷载设计值F'（kN）
1.2Fk'＝1.2×417＝500.4
水平荷载设计值Fv'（kN）
1.4Fvk'＝1.4×36.96＝51.744
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.2×（59.2×25.3+4.1×2.5-37.52×6.7-92×12.5）+1.4×0.5×36.96×48＝1369.807
三、桩顶作用效应计算
承台布置
承台长l（m）
5
承台宽b（m）
5
承台高度h（m）
1.5
桩直径d（m）
1.6
承台混凝土等级
C35
承台混凝土保护层厚度δ（mm）
50
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
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=bl（hγc+h'γ'）=5×5×（1.3×25+0×19）=812.5kN
承台及其上土的自重荷载设计值：
G=1.2Gk=1.2×812.5=975kN
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：
Qk=（Fk+Gk）/1=（477+812.5）/1=1289.5kN
2、荷载效应基本组合
轴心竖向力作用下：
Q=（F+G）/1=（584.4+975）/1=1559.4kN
<二>、抗倾覆验算：
（一）圆形桩底部抵抗倾覆弯矩最大值M1计算
由于塔吊基础持力层为中风化岩质地基，地基变形忽略不计，整个钢筋混凝土基础为刚性状态，因此，作为钢筋混凝土承台的底部回填土软弱地基的承载力忽略不计。
桩自重（按1米长度取值）=0.82×3.14×22×2.5=110.5吨=1105KN
塔吊正常工作重力应力σ=
1559.4+1105
=1326kN/m2=1.33MPa
3.14×0.82
验算抗倾覆力矩时取较小值趋于安全，因此取σ=1.33Mpa
桩基抗倾覆必须满足以下两个条件：
1、叠加后拉应力为零，即σ+σmin=0
从第一条件可得：
σ=|σmin|=σmax=1.33Mpa
桩基底部受压受弯叠合如下图：
圆形桩底部的抗弯矩模量为：
W1=0.0982d3=0.402m3
以上计算简图可知弯矩图产生的三角形荷载的最大应力为：
1.25Mpa
圆形桩底部最大抵抗弯矩M1=1.33×103×0.402=534.7KN.m
2、叠加后的总压应力小于地基承载力
即：
σ+σmax=2.66MPa﹤5×0.85=4.25MPa满足要求。
（二）桩底嵌岩部分抵抗倾覆弯矩最大值M2计算
计算设定参数：
嵌入中风化岩层的石质地基强度标准值：
5.0Mpa，嵌岩深度按1500取值。
计算简图如下：
M2=
1.6×0.75×5×1×103
=3000KN.m
2
通过以上计算，
总抗倾覆矩M=M1+M2=3534.7KN.m﹥K×塔吊倾覆力矩=2835kN.m（式中K为安全系数，取值1.5）满足抗倾覆要求并具有一定安全富余。
<三>、桩身钢筋验算
计算设定参数：
桩身横截面的最小配筋率配筋：
Ag=3.14×802×0.2%=40.19cm2
桩身配钢筋配置为：
HRB400，24Φ16@200均分。
钢筋实际配筋面积为：
Ag=2.011×24=48.264cm2
钢筋笼直径d为：
1480
1、截面力学特性：
面积A=3.14×802=20096cm2
惯性矩J=3.14×804÷4=128614400cm4
2、计算：
η
桩长
=
22000
=13.75﹥7需考虑η值
桩直径
1600
μ=
Ag
=
48.264
=0.24%﹤3%不需要修正J值
A
20096
e0=
M
=
1571.701KN.m
=
1571.701
=1.008m
N
1559.4
1559.4
e0
=
1.008
=0.63
d
1.6
按公式ae=
0.1
+0.143=0.251
0.3+
e0
d
η=
1
=
1
=
1
1-
KNL2
1-
1.55×155940×22002
1-0.012
10aeEhJ
10×0.251×3×105×128614400
=1.012
按规范：
α=
KN+RGAG
=
1.55×155940+3600×48.264
=
241707+173750.4
RWA+2RGAG
143×20096+2×3600×48.264
2873728+347500.8
=0.129﹤0.5,属于大偏心受压。
按规范公式：
KNeo≤（RWA
r0
+2RGAGrg）
sinπα
π
=（143×20096×
74
+2×3600×48.264×74×）
Sin（3.14×0.121）
3.14
=（212655872+25715029.2）×0.126=30034737Kg.cm=3003.5KN.m
M=
1
（RWA
r
+2RGAGrg）
sinπα
Kη
2
π
=
1
×30034737=19147480Kg.cm=1914.75KN.m
1.55×1.012
M=1914.75KN.m＞1571.701KN.m满足结构要求。
<四>、桩身主筋与承台的锚固要求
1、当承台厚度大于1米时，桩主筋锚入承台顶部钢筋处。
2、当承台厚度小于1米时，桩主筋锚入承台顶部钢筋处再进行弯锚，弯锚的水平长度不小于300。
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