绿地塔吊基础施工方案.doc

浙江宝业建设集团有限公司 绿地新都会B地块1-3#楼

绿地新都会B地块1、2、3#楼
塔
吊
基
础
施
工
方
案

工程名称：绿地新都会B地块1-3#楼
施工单位：浙江宝业建设集团有限公司
编 制 人：
审 核 人：
批 准 人：
编制单位：浙江宝业建设集团有限公司
编制时间：2011年5月30日
目录
一、 工程概况
二、 塔吊位置的设置原则
三、 塔吊基础设计
四、 承台土方施工
五、 附图

塔吊基础施工方案
一、工程概况:
本工程为绿地地产集团开发的超高层住宅楼，位于武汉市汉阳四新开发区。本工程1#楼54层，层高3米，2#、3#楼均为34层，层高3米，1-3#楼地下室连通，地下2层，层高3.3m，1-3#楼地下室建筑面积22000㎡。本工程主楼室内±0.00对应的绝对高程为21.40m.基础形式为钻孔灌注桩，主楼结构形式为剪力墙结构。本工程拟安装3台塔式起重机作为垂直运输设备，1#楼安装1台QTZ7013型塔式起重机；2、3#楼各安装1台TCT5512型塔式起重机。
二、塔吊位置的设置原则
1、QTZ7013塔吊大臂安装长度65m，末端起吊重量1.5t，实际安装高度190m，TCT5512塔吊大臂长度50m，末端起吊重量2.1t，实际安装高度120m。
2、地下室施工时，由于堆场较小，应尽可能将大臂长度按上限长度安装。
3、塔吊能够顺利附着在结构外墙上,工程完工时便于拆除。
4、塔吊尽可能将整个施工场地覆盖，主楼完全覆盖。低塔大臂端部与高塔塔身最小间距必须大于2m。
根据由以上四点原则确定塔吊的平面位置，详见附图《塔吊位置平面图》。
三、塔吊基础设计
三台塔吊基础均采用四桩承台基础，承台面标高-7.2m（与地下室底板平），承台与底板连接处预插底板钢筋。
各种塔吊基础设计如下：
TCT5512塔吊基础设计
一）、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:TCT5512， 塔吊起升高度H=140.000m（计算），
塔吊倾覆力矩M=1654kN.m， 混凝土强度等级:C30，
塔身宽度B=1.5m， 基础以上土的厚度D=0.000m，
自重F1=925kN， 基础承台厚度Hc=1.000m，
最大起重荷载F2=60kN， 基础承台宽度Bc=4.000m，
桩钢筋级别:II级钢， 桩直径=0.600m，
桩间距a=2.8m， 桩身混凝土强度等级:C35
承台箍筋间距S=200.000mm， 承台砼的保护层厚度=50.000mm。
二）、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重（包括压重）F1=925.00kN，
塔吊最大起重荷载F2=60.00kN，
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=1182.00kN，
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1654.00=2315.60kN。
三）、矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

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《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条。

其中 n──单桩个数，n=4；
F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1182.00kN；
G──桩基承台的自重
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)=
1.2×(25×4.00×4.00×1.00+20×4.00×4.00×0.00)=480.00kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取2315.60kN.m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.40m；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值(kN)；
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，
最大压力：N=(1182.00+480.00)/4+2315.60×1.40/(4× 1.402)=829.00kN。
2. 矩形承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条。
其中 Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.65m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n=709.00kN/m2；
经过计算得到弯矩设计值：
Mx1=My1=2×709.00×0.65=921.70kN.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，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时， α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，
α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；
fc──混凝土抗压强度设计值查表得14.30N/mm2；
ho──承台的计算高度Hc-50.00=950.00mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
经过计算得：αs=921.70×106/(1.00×14.30×4000.00×950.002)=0.018；
ξ =1-(1-2×0.018)0.5=0.018；
γs =1-0.018/2=0.991；
Asx =Asy =921.70×106/(0.991×950.00×300.00)=3263.43mm2。
承台底、面均配置钢筋20@200，双向配置，具体见附图1.
五）、矩形承台斜截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11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=829.00kN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，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；
bo──承台计算截面处的计算宽度，bo=4000mm；
ho──承台计算截面处的计算高度，ho=950mm；
λ──计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，
此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处
至x, y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=650.00mm，
当 λ<0.3时，取λ=0.3；当 λ>3时,取λ=3， 满足0.3-3.0范围；
在0.3-3.0范围内按插值法取值。得λ=0.68；
β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，
得β=0.12；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
S──箍筋的间距，S=200mm。
则，1.00×829.00=8.29×105N≤0.12×300.00×4000×950=6.63×106N；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋,配置14@400钢筋，具体见附图1。
六)、桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1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=829.00kN；
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；
A──桩的截面面积，A=2.83×105mm2。
则，1.00×829000.00=8.29×105N≤16.70×2.83×105=4.72×106N；
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋，桩身钢筋配置见附图1.
七)、桩竖向极限承载力验算
根据计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=829kN；根据B区1、2、3#楼及地下室桩定位平面中的裙楼桩设计说明，可知采用反循环钻孔后注浆工艺灌注桩，桩端以地勘报告中的（4-1）层强风化泥质粉砂岩为持力层，桩入持力层深度不小于1500mm、桩径600mm，桩身混凝土强度等级为C35时、按裙楼工程桩注浆要求注浆，工程桩单桩竖向承载力特征值达到2900KN,N=829KN<Ra=2900KN,桩基承载力富余系数达3.5，塔吊桩按裙楼桩施工，完全可满足要求。

QTZ70塔吊基础设计
一）、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:QTZ70， 塔吊起升高度H=200.000m（计算），
塔吊倾覆力矩M=4880kN.m， 混凝土强度等级:C30，
塔身宽度B=2m， 基础以上土的厚度D=0.000m，
自重F1=1850kN， 基础承台厚度Hc=1.200m，
最大起重荷载F2=100kN， 基础承台宽度Bc=4.000m，
桩钢筋级别:II级钢， 桩直径或者方桩边长=0.600m，
桩间距a=3m， 桩身混凝土强度等级:C35，
承台箍筋间距S=200.000mm， 承台砼的保护层厚度=50.000mm。
二)、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重（包括压重）F1=1850.00kN，
塔吊最大起重荷载F2=100.00kN，
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=2340.00kN，
塔吊的倾覆力矩M=1.4×4880.00=6832.00kN。
三)、矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

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《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条。

其中 n──单桩个数，n=4；
F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=2340.00kN；
G──桩基承台的自重
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)=
1.2×(25×4.00×4.00×1.20+20×4.00×4.00×0.00)=576.00kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取6832.00kN.m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.50m；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值(kN)；
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，
最大压力：N=(2340.00+576.00)/4+6832.00×1.50/(4× 1.502)=1867.67kN。
2. 矩形承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条。
其中 Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.50m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n=1723.67kN/m2；
经过计算得到弯矩设计值：
Mx1=My1=2×1723.67×0.50=1723.67kN.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，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时， α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，
α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；
fc──混凝土抗压强度设计值查表得14.30N/mm2；
ho──承台的计算高度Hc-50.00=1150.00mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；

经过计算得：αs=1723.67×106/(1.00×14.30×4000.00×1150.002)=0.023；
ξ =1-(1-2×0.023)0.5=0.023；
γs =1-0.023/2=0.988；
Asx =Asy =1723.67×106/(0.988×1150.00×300.00)=5054.39mm2。
承台底、面均配置钢筋22@200，双向配置，具体见附图2.
五）、矩形承台斜截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11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=1867.67kN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，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；
bo──承台计算截面处的计算宽度，bo=4000mm；
ho──承台计算截面处的计算高度，ho=1150mm；
λ──计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，
此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处
至x, y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=500.00mm，
当 λ<0.3时，取λ=0.3；当 λ>3时,取λ=3， 满足0.3-3.0范围；
在0.3-3.0范围内按插值法取值。得λ=0.43；
β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，
得β=0.16；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
S──箍筋的间距，S=200mm。
则，1.00×1867.67=1.87×106N≤0.16×300.00×4000×1150=1.07×107N；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋，配置14@400钢筋，具体见附图2。
六、桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1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=1867.67kN；
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；
A──桩的截面面积，A=2.83×105mm2。
则，1.00×1867666.67=1.87×106N≤16.70×2.83×105=4.72×106N；
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求.
七)、桩竖向极限承载力验算
根据计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1867.67kN；根据B区1、2、3#楼及地下室桩定位平面中的裙楼桩设计说明，可知采用反循环钻孔后注浆工艺灌注桩，桩端以地勘报告中的（4-1）层强风化泥质粉砂岩为持力层，桩入持力层深度不小于1500mm、桩径600mm，桩身混凝土强度等级为C35时、按裙楼工程桩注浆要求注浆，工程桩单桩竖向承载力特征值达到2900KN,N=1867.67kN <Ra=2900KN,桩基承载力富余系数达1.5，塔吊桩按裙楼桩施工，完全可满足要求。
四、承台土方施工
由于三台塔吊承台基础面均为-7.2m，承台低在自然地面下7m深，基础承台土方开挖时，必须采取措施，确保承台基坑开挖土方的安全作业，特采取以下措施：
1、根据塔吊定位图塔吊基础的开挖线放出（5000mmx5000mm），再在开挖线每边方7000mm，第一次自然地面以下挖3500mm深的土方，周边根据实际情况自然放坡，如下图所示：

2、在承台范围打基坑支护桩，支护桩采用拉森式钢板桩。钢板桩打完后，利用长臂反铲挖承台土方，承台土方挖完后，密切观察钢板桩的位移情况，若位移较大，需在上端加设水平钢支撑，为安全起见，也可在土方挖完后直接加设水平钢支撑。如下图所示：

3、开挖的土方不得在基坑附近堆放，及时安排运土车转运。
4、垫层、砖胎膜、破桩头及时施工，砖胎膜做完后，将胎膜外侧的空隙及时填实。
5、承台钢筋安装完后，及时安装塔吊预埋件，裙楼负二层底板的面筋底筋，再浇捣基础混凝土，由于在夏季施工，承台混凝土需及时覆盖并养护。

五、附图

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浙江宝业建设集团有限公司
绿地新都会B地块项目部
2011年5月30日