018兰州恒大林语郡二期项目塔吊基础施工方案.docx
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018兰州恒大林语郡二期项目塔吊基础施工方案
一、编制依据
1.《兰州恒大林语郡二期项目岩土工程详细勘察报告》(编号:
2017勘-68);
2.《兰州恒大林语郡二期项目施工图纸》;
3.《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013;
4.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011;
5.《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015;
6.《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33—2012);
7.《高处作业分级》(GB3608-2008);
8.《起重吊运指挥信号》(GB5082-1985);
9.《塔式起重机安全规程》(GB5144-2006);
10.甘肃省及兰州市市有关文明施工和安全生产规定;
11.国家及甘肃省的有关规范、规程和标准;
12.《塔式起重机维修、保养、使用说明书》;
二、工程概况及相关说明
工程名称:
兰州恒大林语郡二期工程
建设地点:
兰州市城关区大沙坪
结构形式:
框架/框架剪力墙结构体系
建设规模及设备选型:
本工程为恒大地产集团兰州置业有限公司开发建设的兰州恒大林语郡二期项目,包含88、89#住宅楼(地上27层地下1层,建筑总高度85.5米)、90#住宅楼地上(地上30层地下2层,建筑总高度91.2米)、商业楼(地上2层,建筑总高度10.5米)、影城(地上3层地下2层,建筑总高度22.1米)、地下车库(地下2层),总建筑面积73045.09平米,其中地上建筑面积45316.25平米,地下27728.84平米。
地下室防水等级二级,抗震设防烈度为八度,建筑类别为:
一类,结构安全等级为二级。
基础采用桩筏联合基础,泥浆护壁机械成孔钢筋砼灌注桩,主楼地下室底板厚为1000mm、地下车库底板厚度为250mm。
参建单位:
建设单位:
恒大地产集团兰州置业有限公司;
勘察单位:
甘肃中建市政工程勘察设计研究院有限公司;
设计单位:
苏州华造建筑设计有限公司;
监理单位:
广州市恒合工程监理有限公司;
施工单位:
甘肃建投建设有限公司。
三、塔机型号选用及布置位置:
根据本工程总工程量、施工特点及公司物资装备条件,兰州恒大林语郡二期项目共配备3台相同型号的QTZ63(5013)型塔式起重机。
我项目根据施工总平面图及基础图纸最终确定三台塔机的布置坐标,塔基的位置要求既不能影响结构安全和使用功能,又要保证满足安装拆卸条件。
其中88、89#住宅楼南侧配备一台QTZ63(5013)型塔式起重机、90#住宅楼南侧一台QTZ5013型塔式起重机(因各种条件限制该基础落位可能导致原有建筑15-1#楼位于塔臂旋转半径之内,需采取防碰撞措施,需编制《多塔作业防碰撞专项方案》)、影城南侧配备一台QTZ5013型塔式起重机。
塔吊布置轴线位置如下:
1#塔吊布置在地下车库B7~B8/BM~BL轴中间位置;2#塔吊布置在地下车库A8~A9/AN~AM轴中间位置。
3#塔吊布置在地下车库A7~A8/AA~AB轴中间位置。
塔吊基础承台顶标高低于筏板底标高100mm,以方便后期防水处理。
四、地质概况及持力层选型:
1.地质概况:
依据该工程《岩土工程勘察报告》场地地质概况如下:
地基土构成、特征一览:
场地地基土自上而下分别为:
①-1杂填土(Q4ml)【厚度3~7m】、①-2素填土(Q4ml)【厚度5~10m】、②-1黄土状粉土(Q4al+pl)【厚度2~9m】、②-2粉土(Q4al+pl)【厚度2~5m】、③砾砂(Q4al+pl)【厚度2~10m】、④卵石(Q4al+p)【厚度2~7m】、⑤-1强风化砂质泥岩(N)【厚度5~6m】和⑤-2中风化砂质泥岩(N)【厚度未揭穿】。
岩土工程设计参数一览表表7.3-1
土层
编号
承载力
特征值fak(KPa)
变形模量
Es(E0)(MPa)
重度(KN/m3)
粘聚力
(KPa)
内摩
擦角
(°)
土钉锚固体极限粘结强度标准值qsk(kPa)
岩土层的锚杆的极限粘结强度标准值qsk(KPa)
素填土
-2
90
5.0
16.0
30
30
黄土状粉土②-1
120
7.0
16.0
22
18
30
40
粉土②-2
100
5.0
18.0
19
18
40
30
砾砂③
250
15.0
20.0
0
32
70
200
卵石④
450
40.0
23.0
0
38
150
220
强风化泥质砂岩⑤-1
550
50.0
130
110
中风化泥质砂岩⑤-2
650
70.0
150
150
2.地基土工程性质评价:
根据拟建建设场地现有钻孔揭露地层情况,对场地整平标高以下地基土的岩土工程条件进行综合评价如下:
(1)①-1层填土不能作为建筑物持力层。
(1)①-2层填土未经处理,不能作为建筑物持力层。
(2)②-1层黄土状粉土性质较较差,未经处理,不能作为拟建建筑物的基础持力层。
(3)②-2层粉土承载力较低,未经处理,不能作为拟建建筑物的基础持力层。
(4)③层砾砂分布厚度变化较大,经过设计验算,在厚度满足设计要求的情况下可作为地下车库、商业楼和剧场荷载较小的建筑基础持力层。
(5)④层卵石,层位变化较大,厚度不均匀,多呈透镜体分布,经过设计验算,在厚度满足设计要求的情况下可作为地下车库、商业楼和剧场荷载较小的建筑基础持力层。
(6)⑤-1强风化砂质泥岩岩体结构基本完整,层位稳定,厚度较大,工程特性良好,属低压缩性、高承载力岩土层,该层可作为稳定可靠的深基础持力层。
(7)⑤-2中风化砂质泥岩岩体结构基本完整,层位稳定,厚度巨大,工程特性良好,属低压缩性、高承载力岩土层。
该层可作为稳定可靠的深基础持力层。
3.持力层及基础形式选择:
从工程条件分析,本工程拟建建筑物分为四部分:
由30F高层、27F高层、3F剧场、2层地下车库和临街商铺组成,地下车库分布于高层、剧场和临街商铺下部及其周边;其中高层具有规模大、荷载重的特点,对地基的均匀性、强度及变形均有较高的要求。
从地基条件分析,《勘察报告》建议本工程以⑤-2层中风化砂质泥岩层为桩端持力层的桩筏基础。
为保证建筑与设备不发生不均匀沉降,同样选择该层作为3台塔式起重机基础桩端持力层,并以此层参数进行验算。
五、塔吊基础设计参数
(一).QTZ63(ZX5013)型塔式起重机技术性能:
序号
基本参数名称
单位
数值
1
公称起重力矩
t.m
63
2
最大额定起重量
t
6
3
最大工作幅度/额定起重量
m/t
50/1.3
4
最小工作幅度
m
2.2
5
最大起重量时允许最大幅度
m
17
6
起升高度
固定式
m
40
7
附着式
m
160
8
起身机构
倍率
2
4
9
起升速度/相应的最大起重量
m/min
9.2
2
4.6
4
t
31.3
2
15.6
4
62.7
1
31.4
2
10
最低稳定下降速度
m/min
3.36
11
电机型号
YZTD200L3-4/8/24
12
功率
KW
15/15/4KW
13
转速
r/min
1392/694/204
14
回转机构
回转速度
r/min
0.7
15
电机型号
YZR132M2-4
16
功率
KW
5.5
17
转速
r/min
1440
18
变幅机构
变幅速度
r/min
20/40
19
电机型号
YEZS112L4/8
20
功率
KW
1.5/2.4
21
顶升机构
额定顶升速度
r/min
0.5
22
额定工作压力
r/min
16
23
电机型号
Y132S-4
24
功率
KW
5.5
25
转速
r/min
1400
26
起重臂长/相应平衡重
m/t
51/9.5
27
整机总重量
t
24.2
28
起升高度
m
32
29
整机总功率(不含顶升电机)
KW
31KW
30
标准节截面尺寸
m
1.6*1.6*2.5
(2)原塔机使用说明书中对地基承载力的要求及配筋构造:
为保证建筑与设备不发生不均匀沉降,同样选择3台塔式起重机基础形式为桩伐联合基础。
塔吊基础承台下设置4根800*800现浇钢筋砼机械成孔灌注桩,桩长不小于21m(此处依据地勘报告及设计图纸进行验算,实际施工时桩端进入持力层不小于1米),桩身混凝土强度C30,塔吊基础砼标号为C35,QTZ63(5013)塔吊基础基础尺寸为5000mm×5000mm×1350mm,配筋为底部HRB400φ22@165mm单层双向设置,顶部HRB400φ22@165mm单层双向设置,竖向连接钢筋为HRB400φ14@500梅花形设置。
基础底板钢筋保护层厚度为70mm。
详见下图:
(3)塔吊基础出车库底板防水构造做法:
六、塔吊基础计算书【计算软件及版本:
PKPM安全设施计算软件(2018)】
塔吊四桩基础的计算书
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)。
(一).参数信息
塔吊型号:
QTZ63(5013)
塔机自重标准值:
Fk1=450.80kN
起重荷载标准值:
Fqk=60.00kN
塔吊最大起重力矩:
M=630.00kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-200.0kN.m
塔吊计算高度:
H=130m
塔身宽度:
B=1.65m
桩身混凝土等级:
C30
承台混凝土等级:
C35
保护层厚度:
H=70mm
矩形承台边长:
H=5m
承台厚度:
Hc=1.35m
承台箍筋间距:
S=165mm
承台钢筋级别:
HRB400
承台顶面埋深:
D=0.0m
桩直径:
d=0.8m
桩间距:
a=4m
桩钢筋级别:
HRB400
桩入土深度:
21m(此处依据地勘报告及设计图纸桩长进行验算,实际施工时桩端进入持力层不小于1米)
桩型与工艺:
泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩
计算简图如下:
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1)塔机自重标准值
Fk1=450.8kN
2)基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5×1.35×25=843.75kN
3)起重荷载标准值
Fqk=60kN
2.风荷载计算
1)工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值(Wo=0.2kN/m2)
Wk=0.8×0.7×1.95×1.54×0.2=0.34kN/m2
qsk=1.2×0.34×0.35×1.65=0.23kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.23×130.00=30.30kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×30.30×130.00=1969.53kN.m
2)非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值(本地区Wo=0.35kN/m2)
Wk=0.8×0.7×1.95×1.54×0.35=0.59kN/m2
qsk=1.2×0.59×0.35×1.65=0.41kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.41×130.00=53.03kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×53.03×130.00=3446.68kN.m
3.塔机的倾覆力矩
工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200+0.9×(630+1969.53)=2139.58kN.m
非工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200+3446.68=3246.68kN.m
三.桩竖向力计算
非工作状态下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(450.8+843.75)/4=323.64kN
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(450.8+843.75)/4+(3246.68+53.03×1.35)/5.66=910.32kN
Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(450.8+843.75-0)/4-(3246.68+53.03×1.35)/5.66=-263.04kN
工作状态下:
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(450.8+843.75+60)/4=338.64kN
Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(450.8+843.75+60)/4+(2139.58+30.30×1.35)/5.66=724.15kN
Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(450.8+843.75+60-0)/4-(2139.58+30.30×1.35)/5.66=-46.88kN
四.承台受弯计算
1.荷载计算
不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向力反力设计值:
工作状态下:
最大压力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(450.8+60)/4+1.35×(2139.58+30.30×1.35)/5.66=692.84kN
最大拔力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(450.8+60)/4-1.35×(2139.58+30.30×1.35)/5.66=-348.05kN
非工作状态下:
最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×450.8/4+1.35×(3246.68+53.03×1.35)/5.66=944.16kN
最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×450.8/4-1.35×(3246.68+53.03×1.35)/5.66=-639.87kN
2.弯矩的计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条
其中Mx,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(m);
Ni──不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向反力设计值(kN)。
由于非工作状态下,承台正弯矩最大:
Mx=My=2×944.16×1.18=2218.79kN.m
承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-639.87×1.18=-1503.70kN.m
3.配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条
式中α1──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=360N/mm2。
底部配筋计算:
αs=2218.79×106/(1.000×16.700×5000.000×12802)=0.0162
ξ=1-(1-2×0.0162)0.5=0.0164
γs=1-0.0164/2=0.9918
As=2218.79×106/(0.9918×1280.0×360.0)=4854.8mm2
顶部配筋计算:
αs=1503.70×106/(1.000×16.700×5000.000×12802)=0.0110
ξ=1-(1-2×0.0110)0.5=0.0111
γs=1-0.0111/2=0.9918
As=1503.70×106/(0.9945×1280.0×360.0)=3281.4mm2
五.承台剪切计算
最大剪力设计值:
Vmax=944.16kN
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4条。
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:
式中λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.570N/mm2;
b──承台的计算宽度,b=5000mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1280mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=360N/mm2;
S──箍筋的间距,S=165mm。
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
六.承台受冲切验算
角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内,且承台高度符合构造要求,故可不进行承台角桩冲切承载力验算
七.桩身承载力验算
桩身承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(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=1.35×910.32=1228.93kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
其中Ψc──基桩成桩工艺系数,取0.75
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.3N/mm2;
Aps──桩身截面面积,Aps=502655mm2。
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=1.35×Qkmin=-355.11kN
经过计算得到受拉钢筋截面面积As=986.413mm2。
由于桩的最小配筋率为0.20%,计算得最小配筋面积为1005mm2
综上所述,全部纵向钢筋面积1005mm2
八.桩竖向承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.3和6.3.4条
轴心竖向力作用下,Qk=338.64kN;偏心竖向力作用下,Qkmax=910.32kN
桩基竖向承载力必须满足以下两式:
单桩竖向承载力特征值按下式计算:
其中Ra──单桩竖向承载力特征值;
qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值;按下表取值;
qpa──桩端端阻力特征值,按下表取值;
u──桩身的周长,u=2.51m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2;
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
土层厚度(m)
侧阻力特征值(kPa)
端阻力特征值(kPa)
土名称
1
5
30
90
素填土
2
5
40
110
粉土
3
3
70
250
砾砂
4
2
150
450
卵石
5
20
150
550
泥质砂岩
由于桩的入土深度为21m,所以桩端是在第5层土层。
最大压力验算:
Ra=2.51×(5×30+5×40+3×70+2×150+6×150)+550×0.50=4699.83kN
由于:
Ra=4699.83>Qk=338.64,最大压力验算满足要求!
由于:
1.2Ra=5639.79>Qkmax=910.32,最大压力验算满足要求!
九.桩的抗拔承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.5条
偏心竖向力作用下,Qkmin=-263.04kN
桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式:
式中Gp──桩身的重力标准值,水下部分按浮重度计;
λi──抗拔系数;
Ra=2.51×(0.750×5×30+0.750×5×40+0.750×3×70+0.750×2×150+0.750×6×150)=3405.489kN
Gp=0.503×(21×25-2.35×10)=252.082kN
由于:
3405.49+252.08>=263.04,抗拔承载力满足要求!
塔吊计算满足要求!
七、塔吊基础施工技术措施及质量验收
1、施工技术措施
1)塔吊基础施工工艺流程
桩基放线、成孔→桩基浇筑验收→承台放线(白灰线)→验线→塔吊基坑土方开挖→垫层浇筑→基础放线(墨线)→验线、破桩头→承台底层钢筋网绑扎→塔吊预埋脚柱安装固定→上层钢筋网绑扎→塔吊基础模板支模→塔吊基础钢筋模板验收→塔吊基础砼浇筑→砼养护
2)塔吊基础施工工艺
⑴桩基打设:
本案中采用现浇钢筋砼机械成孔灌注桩,可以委托桩基施工单位完成塔吊用桩的施工。
⑵基坑放线:
利用经纬仪将塔吊定位轴线测出,按照1:
1放坡系数外放相应距离,撒白灰线示之,并通知项目技术负责人进行验线。
⑶塔吊基础基坑开挖:
采用一台反铲式挖掘机进行基坑开挖,现场架设一台SCD200型水准仪进行基底标高控制。
同时按照1:
1的放坡系数进行放坡开挖。
机械开挖应比设计标高高20㎝~30㎝,剩余土方采用人工开挖。
人工开挖的平整度为±50。
⑷垫层砼浇筑:
在基坑开挖完成后,立刻将控制垫层厚度及标高的小木桩打设完成,每平方米范围内应至少有一个小木桩;随后在基坑边四周用50×100的木方围起来;进行垫层砼浇筑,初凝后进行压光处理。
⑸基础放线(墨线):
在垫层砼达到30%以上的强度即可进行基础放线。
首先利用经纬仪将基础定位轴线投测到垫层上,弹墨线示之;然后按照基础的设计尺寸将基础边线测出,弹墨线示之;最后通知技术负责人进行验线。
验线完成后破除桩头砼,桩顶标高应高出垫层100mm以上。
⑹底层钢筋网绑扎:
将塔吊基础底部受力主筋安装相应的间距要求绑扎到位,要求采用满扎,同时在塔吊预埋脚柱区域内钢筋网应采用点焊加固,最后放置底层钢筋网垫块。
⑺塔吊预埋脚柱安装、固定:
由于本案塔吊基础高为1350mm,保证脚柱上部螺栓孔能露出基础砼表面300mm以上,接着将四个预埋脚柱安装到塔吊标准节上,同时在四个预埋脚柱上焊接剪刀撑予以加固;然后用经纬仪将塔吊定位轴线投测到底层钢筋网上,弹墨线喷白漆示之,同时将预埋脚柱位置处边线测放出来;接着利用反铲挖掘机将安装有预埋脚柱的标准节吊入基坑,放到底层钢筋网上,具体位置为上一步骤测放出来的脚柱位置线内;然后利用水准仪测出标准节上部四角四个螺栓孔处的标高,根据高低差值,在底层钢筋网上放置1mm/2mm不等的钢板片予以调整,直至四角标高差值在±2mm以内;最后将其与底部钢筋网焊接牢固。
⑻基础上部钢筋网绑扎:
首先安装1500左右的间距放置钢筋马蹬,接着将上部受力主筋按设计间距放置到位,进行绑扎,上部钢筋网可以采用梅花状绑扎。
⑼基础支模:
采用15厚多层板做面板,50×100木方做背楞,Ф48*3.5钢管做外楞的模板支撑体系。
⑽钢筋、模板验收:
以上工作完成后,通知项目技术负责人及监理单位进行钢筋、模板验收。
⑾塔吊基础砼浇筑:
本案中塔吊基础砼采用商品砼,由汽车泵配合进行砼浇筑,砼在振捣过程中要充分,快插慢拔,均匀振捣,避免过振。
待砼初凝后,进行砼表面压光处理。
同时留置砼试块。
⑿塔吊基础砼养护:
本案砼施工处于夏季,砼养护采用浇水覆盖养护,连续养护不少于7天。
当塔吊基础砼强度达到不少于设计值的90%上时方可进行塔吊上部结构安装。
2、技术措施及质量验收
1)、混凝土强度等级采用C35;
2)、基础表面平整度允许偏差1/1000;
3)、埋设件埋设参照一下程序施工:
①将16件10
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