塔吊基础设计解决方法

塔吊基础设计解决方法

''目录一、编制依据1二、工程概况1三、编制说明2四、工程地质情况21．场地的工程地质情况22．场地的水文气象地质情况4五、塔吊型号、位置的选定61.总体概述62．QTZ80（TC5610）塔吊性能参数73．塔吊基础所在位置土层参数10六、基础选型及设计121．塔吊QTZ80塔吊基础设计概况122．塔吊基础持力层的确定133.塔吊桩的确定133．塔吊基础的核算154．基础其他要求15七、塔吊基础施工安排15八、塔吊基础施工151．施工流程152．土方开挖及回填163．垫层164．砖胎膜砌筑165．钢筋加工与绑扎166．预埋螺栓安装与固定167．混凝土浇筑168．基础养护179．维护处理1710．验收要求17九、塔吊穿地下室处理措施17十、质量保证措施17十一、塔吊相关要求181、塔吊的扶墙要求182．塔吊安装要求183．塔吊使用要求194．塔吊拆除要求195．安全施工措施19n''6．安全技术交底要求197．质量要求198．焊接质量验收评定209．塔吊基础的监测20十二、应急预案211.联络单位概况212.塔吊安装、拆卸和使用应急救援组织方案213.应急救援领导小组岗位职责214.应急救援小组的工作225.应急预案组织系统框架图226.应急预案组织成员职责227.应急救援的组织程序23十三、塔吊施工防护、防碰撞措施23十四、计算书241.塔吊基础计算书（5m*5m）242.塔吊基础计算书（5.5m*5.5m）32十五、附件41n''一、编制依据《建筑制图规范》GB/T50104-2010《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2012）《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）《高耸结构设计规范》（GB50135-2006）《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)《钢结构设计规范》（GB50017-2014）《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2012)《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ107-2010)《建筑地基与基础工程施工质量验收规范》(GBJ50202-2002)《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-92）《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）《简明建筑结构设计手册》PKPM施工计算软件厂家提供的说明书芦莘大道碧桂园施工图纸芦莘大道岩土工程详细勘察报告（勘察编号：2017-T-221）芦莘大道碧桂园施工组织设计二、工程概况本工程为苏州汾湖芦莘大道碧桂园观澜天境花园首期总承包项目，场地位于江苏省苏州市吴江区汾湖镇政府以北，洋砂路以西，芦莘大道以东、洋砂荡以北地块。由苏州市绿森不动产开发有限公司开发，广东博意建筑设计院有限公司设计。n''观澜天境花园项目总建筑面积约137144.03平方米，我公司承建工程由25栋建筑和一个地库组成，其中25栋建筑为：3层框架结构16栋、4层框架剪力墙结构1栋，8层框架剪力墙结构各2栋，17层剪力墙结构1栋，23层剪力墙结构4栋，24层剪力墙结构1栋。地下室建筑面积为31238.15平方米，其中地下车库约8250平米为附建式人防工程。正负零相对于绝对高程为4.20米。25栋建筑抗震设防烈度7度，设计使用年限50年。三、编制说明本工程覆盖面积广，占地面积约51988.3平方米；需要对地下整体车库及地上二十五栋楼布置塔吊，作为钢筋、模板、钢管等施工材料的主体施工阶段的垂直运输机具；根据各单体平面面积及距离，现场共需要布置九台塔吊，地库施工盲区采用吊车等辅助机械设备进行垂直运输，其中25#楼塔吊的有效半径为56米，23#楼塔吊的有效半径为50米，22#楼塔吊的有效半径为45米，21#楼塔吊的有效半径为45米，20#楼塔吊的有效半径为50米，18#楼塔吊的有效半径为40米，12#楼塔吊的有效半径为50米，7#楼塔吊的有效半径为50米，1#楼塔吊的有效半径为40米，九台塔吊完全将整个场地进行覆盖，只有在地库施工阶段中间部位存在部分的盲区。其中五台高层塔吊高度全部超过了40米，必须考虑扶墙；多层和别墅区塔吊为自由高度不扶墙。本次只针对塔吊基础进行设计。四、工程地质情况1．场地的工程地质情况①素填土：灰黄色~灰色，松软~松散。以粘性土为主，夹植物根茎。该层土拟建场地均有分布，层厚0.40～1.30m，土质欠均一，压缩性不均且偏高，工程性能差，未经处理不可直接利用。②1泥炭质土：灰黑色，松散~流塑。含大量腐殖物及有机质，夹有薄层浅灰色淤泥质土。测得有机质含量平均值13.48%。该层土拟建场地均有分布，层厚0.20～1.00m，层底标高-0.38～0.81m，土质欠均一，压缩性极高，工程性能极差。②2粉质粘土：灰黄色～灰色，软塑为主。夹少量粉土薄层，偶含腐殖质。该层土拟建场地均有分布，层底标高-0.98～0.24m，层厚0.30～1.30m。压缩性中等偏高，工程能一般。③1淤泥质粉质粘土：灰色，流塑。含少量有机质及腐殖质，（测得有机质含量平均值1.96%）局部为淤泥。该层土场地内均有分布，层底标高-8.92～-4.91m，层厚4.40～8.50m。压缩性高，工程性能差。③n''2淤泥质粉质粘土：灰色，流塑。含少量有机质及腐殖质，(测得有机质含量平均值4.47%).偶夹粉土薄层。该层土拟建场地均有分布，层底标高-15.63～-7.03m，层厚1.00～10.20m。压缩性高，工程性能差。③3粉质粘土：灰褐色，软～可塑。含少量腐殖质及粉土薄层。该层土拟建场地西侧局部分布，层底标高-15.71～-10.92m，层厚1.00～4.20m。压缩性中等~偏高，工程性能一般。④1粘土：暗绿色～灰黄色，可塑。含铁锰质结核，夹青灰色条纹。该层土拟建场地东侧分布，层底标高-10.68～-8.76，层厚1.30～3.60m。压缩性中等，工程性能较好。④2粉质粘土夹粉土：灰黄色，可塑为主。含铁锰质斑点及灰色条纹，微薄层理发育，夹薄层状粉土，土质不均匀。该层土场地拟建场地东侧分布，层底标高-14.21～-10.14m，层厚0.50～4.40m。压缩性中等，工程性能中等。⑤粉土：灰色，很湿，稍密为主。含白色云母碎屑，微薄层理发育，局部夹粉质粘土薄层较多，土质不均。该层土拟建场地均有分布，层底标高-19.10～-17.36m，层厚2.80～8.00m。压缩性中等，工程性能一般。⑥1粉质粘土：灰色，软塑为主。较均质，偶夹少量薄层粉土。该层土拟建场地均有分布，层底标高-24.24～-19.51m，层厚1.40～5.80m。压缩性中等偏高，工程性能一般。⑥2粉质粘土夹粉土：灰色，软塑为主。微薄层理发育，夹粉土薄层，局部呈互层状，土质不均。该层土拟建场地局部分布，层底标高-24.76～-22.24m，层厚0.70～3.20m。压缩性中等，工程性能中等。⑥3粉质粘土：灰色，软塑为主。较均质，偶夹薄层粉土。该层土拟建场地均有分布，层底标高-41.58～-25.00m，层厚2.60～19.10m。压缩性中等~偏高，工程性能一般。⑥4粉土夹粉质粘土：灰色，很湿，中密。含白色云母碎屑，薄层理发育，夹较多粉质粘土薄层，土质不均。该层土拟建场地局部分布，层底标高-39.24～-31.04m，层厚0.40～2.40m。压缩性中等，工程性能中等。⑦1粉砂夹粉土：灰黄色~灰色，饱和，中密~密实。以石英长石为主要矿物成分，含白色云母碎屑，夹少量薄层状粉质粘土。该层土拟建场地局部缺失，层底标高-40.72～-39.33m，层厚2.60～12.70m。压缩性中等偏低，工程性能较好。⑦2a粉砂：灰色，饱和，密实。以石英长石为主要矿物成分，含白色云母碎屑。该层土拟建场地局部分布，层底标高-41.56～-38.50m，层厚0.80～4.00m。压缩性中等偏低，工程性能较好。n''⑦2粉砂夹粉土：灰色，饱和，密实。以石英长石为主要矿物成分，含白色云母碎屑，夹少量薄层状粉质粘土。该层土拟建场地局部缺失，层底标高-52.44～-43.52m，层厚3.00～11.40m。压缩性中等偏低，工程性能较好。⑧1粉质粘土夹粉土：灰色，可塑为主。夹有薄层状粉土，局部互层状。该层土拟建场地局部分布，层底标高-49.73～-47.89m，层厚1.20～8.70m。压缩性中等，工程性能中等。⑧2粉质粘土夹粘土：青灰色，可塑为主。含铁锰质结核，夹少量薄层粉土。该层土拟建场地均有分布，层底标高-54.53～-50.16m，层厚1.30～7.40m。压缩性中等，工程性能中等。⑨粉土夹粉砂：灰色，密实，饱和，含白色云母碎屑，夹少量薄层状粉质粘土。该层土拟建场地均有分布，层底标高-63.78m，未揭穿，控制层厚12.65m。压缩性低，工程性能良好。2．场地的水文气象地质情况（1）水文气象条件吴江区属亚热带季风气候，雨量较大，轻度潮湿。据历史资料，吴江区历史最高洪水位为2.68m（1999年），最低河水位为0.01m，常年平均水位为0.88m。根据我院近年来搜集的资料，吴江区历史最高潜水位为2.63m，近3~5年来最高潜水位约2.50m，年变幅一般在1~2m，其补给来源主要为大气降水。吴江历史最高微承压水水位为1.74m，近3~5年最高水位1.60m左右，主要补给来源为大气降水、地表水以及上部潜水，微承压水水位年变幅约0.80m。（2）地下水埋藏条件本场区对本工程建设有影响的地下水由上部孔隙潜水和中上部微承压水及下部的第Ⅰ承压水组成。1）潜水孔隙潜水主要赋存于浅部填土层中，其导水性及富水性较差，主要受大气降水入渗补给，以地面蒸发为主要排泄方式。勘探期间测得潜水初见水位埋深在0.90～1.70m之间，标高在0.51～0.61m之间，稳定水位埋深在0.30～1.15m之间，标高在1.11～1.21m之间。2）微承压水微承压水主要赋存于⑤n''层粉土中，其导水性及富水性均一般，受上部浅层水垂直入渗和地下水的越流补给，以地下水的侧向迳流为主要排泄方式。勘察期间量测其稳定水位标高在-0.48～-0.52m之间(J7、J22、J30孔量测)。3）第Ⅰ承压水（上段）第Ⅰ承压水（上段）主要赋存于⑥4粉土夹粉质粘土、⑦1粉砂夹粉土、⑦2a粉砂、⑦2粉砂夹粉土(四者属同一含水层组)中，其富水性及透水性较好，主要受地下水的越流补给，以地下水侧向迳流为主要排泄方式。根据地区勘察经验，其稳定水位标高在-2.50m左右。依据江苏苏州环境水文监测站、区域监测资料显示，场区潜水与微承压水水位动态均具随季节性变化之特征，其水力联系密切。年变幅一般在1.00m左右。（3）场地各地基岩土的建议参数地层序号地层名称固快压缩模量Es承载力特征值fak预应力管桩凝聚力C内摩擦角φ桩周土摩擦力标准值qsk桩端土承载力标准值qpkkPa度MpakPakPakPa①1素填土①2含淤泥质填土②淤泥质粉质粘土9.75.12.946026③1粉质粘土52.114.68.5419074③2粉质粘土夹粉土21.710.55.9214052③3粉砂夹粉土5.928.79.6616050③4粉质粘土夹粉土25.511.65.6614048④1粉质粘土46.713.68.66200601600（16Qk=273.78,最大压力验算满足要求!九、配筋示意图承台配筋图桩配筋图n''基础立面图2.塔吊基础计算书（5.5m*5.5m）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:TC5610塔机自重标准值:Fk1=464.10kN起重荷载标准值:Fqk=6.00kN塔吊最大起重力矩:M=800kN.m非工作状态下塔身弯矩:M=1552kN.m塔吊计算高度:H=85m塔身宽度:B=1.6m桩身混凝土等级:C80承台混凝土等级:C40保护层厚度:H=50mm矩形承台边长:H=5.5m承台厚度:Hc=1m承台箍筋间距:S=200mm承台钢筋级别:HRB400承台顶面埋深:D=0.0m桩直径:d=0.4m桩间距:a=4.5m桩钢筋级别:HRB400桩入土深度:24m桩型与工艺:高强度预应力管桩n''桩空心直径:0.22m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=464.1kN2)基础以及覆土自重标准值Gk=5.5×5.5×1.00×25=756.25kN3)起重荷载标准值Fqk=6kN2.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=0.8×1.59×1.95×1.69×0.2=0.84kN/m2qsk=1.2×0.84×0.35×1.6=0.56kN/mb.塔机所受风荷载水平合力标准值Fvk=qsk×H=0.56×85.00=47.89kNc.基础顶面风荷载产生的力矩标准值Msk=0.5Fvk×H=0.5×47.89×85.00=2035.24kN.m2)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=0.45kN/m2)n''Wk=0.8×1.65×1.95×1.69×0.45=1.96kN/m2qsk=1.2×1.96×0.35×1.60=1.32kN/mb.塔机所受风荷载水平合力标准值Fvk=qsk×H=1.32×85.00=111.81kNc.基础顶面风荷载产生的力矩标准值Msk=0.5Fvk×H=0.5×111.81×85.00=4752.09kN.m3.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=1552+0.9×(800+2035.24)=4103.72kN.m非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值Mk=1552+4752.09=6304.09kN.m三.桩竖向力计算非工作状态下：Qk=(Fk+Gk)/n=(464.1+756.25)/4=305.09kNQkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L=(464.1+756.25)/4+Abs(6304.09+111.81×1.00)/6.36=1313.40kNQkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L=(464.1+756.25-0)/4-Abs(6304.09+111.81×1.00)/6.36=-703.23kN工作状态下：Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(464.1+756.25+6)/4=306.59kNQkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L=(464.1+756.25+6)/4+Abs(4103.72+47.89×1.00)/6.36=959.05kNQkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L=(464.1+756.25+6-0)/4-Abs(4103.72+47.89×1.00)/6.36=-345.87kN四.承台受弯计算1.荷载计算n''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×(464.1+6)/4+1.35×(4103.72+47.89×1.00)/6.36=1039.48kN最大拔力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×(464.1+6)/4-1.35×(4103.72+47.89×1.00)/6.36=-722.16kN非工作状态下：最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×464.1/4+1.35×(6304.09+111.81×1.00)/6.36=1517.86kN最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×464.1/4-1.35×(6304.09+111.81×1.00)/6.36=-1204.59kN2.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=2×1517.86×1.45=4401.79kN.m承台最大负弯矩:Mx=My=2×-1204.59×1.45=-3493.31kN.m3.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，α1n''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=4401.79×106/(1.000×19.100×5500.000×9502)=0.0464η=1-(1-2×0.0464)0.5=0.0476γs=1-0.0476/2=0.9762As=4401.79×106/(0.9762×950.0×360.0)=13184.2mm2承台底部实际选用钢筋为：钢筋直径25.0mm，钢筋间距为200mm,承台底部选择钢筋配筋面积为As0=3.14×252/4×Int(5500/200)=13254mm2选择钢筋配筋面积大于计算需要配筋面积，满足要求!推荐参考配筋方案为：钢筋直径为25mm，钢筋间距为200mm，配筋面积为13499mm2顶部配筋计算:αs=3493.31×106/(1.000×19.100×5500.000×9502)=0.0368ξ=1-(1-2×0.0368)0.5=0.0376γs=1-0.0376/2=0.9812As=3493.31×106/(0.9812×950.0×360.0)=10409.8mm2承台顶部实际选用钢筋为：钢筋直径25mm，钢筋间距为200mm,承台顶部实际配筋面积为As0=3.14×252/4×Int(5500/200)=13254mm2实际配筋面积大于计算需要配筋面积，满足要求!五.承台剪切计算n''最大剪力设计值：Vmax=1517.86kN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=2.158ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.710N/mm2；b──承台的计算宽度，b=5500mm；h0──承台计算截面处的计算高度，h0=950mm；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/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.承台受冲切验算依据塔机规范，塔机立柱对承台的冲切可不验算，本案只计算角桩对承台的冲切！承台受角桩冲切的承载力可按下式计算：式中Nl──荷载效应基本组合时，不计承台以及其上土重的角桩桩顶的竖向力设计值；β1x，β1y──角桩冲切系数；β1x=β1y=0.56/(1.000+0.2)=0.467c1，c2──角桩内边缘至承台外边缘的水平距离；c1=c2=700mma1x，a1y──承台底角桩内边缘45度冲切线与承台顶面相交线至桩内边缘的水平距离；a1x=a1y=1000mmβhp──承台受冲切承载力截面高度影响系数；βhp=0.946ft──承台混凝土抗拉强度设计值；ft=1.71N/mm2n''h0──承台外边缘的有效高度；h0=950mmλ1x，λ1y──角桩冲跨比，其值应满足0.25～1.0，取λ1x=λ1y=a1x/h0=1.000工作状态下：Nl=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×(464.1+6)/4+1.35×(4103.72+47.89×1)/6.363=1039.48kN非工作状态下：Nl=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×464.1/4+1.35×(6304.09+111.81×1)/6.363=1517.86kN等式右边[0.467×(700+500)+0.447×(700+500)]×0.946×1.71×950/1000=1684.57kN比较等式两边，所以满足要求!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=1.35×1313.40=1773.09kN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1.00fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=35.9N/mm2；Aps──桩身截面面积，Aps=87651mm2。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=-949.36kN经过计算得到受拉钢筋截面面积As=2637.102mm2。由于桩的最小配筋率为0.45%，计算得最小配筋面积为394mm2n''综上所述，全部纵向钢筋面积2637mm2实际选用钢筋为：钢筋直径25mm，钢筋根数为15桩实际配筋面积为As0=3.14×252/4×15=7363mm2实际配筋面积大于计算需要配筋面积，满足要求!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=306.59kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=1313.40kN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=1.26m；Ap──桩端面积,取Ap=0.13m2；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11200粘性土23.1250粉土37.8481800粉土43.2321000粉土52.8450粉土66.1401200粘性土n''由于桩的入土深度为24m,所以桩端是在第6层土层。最大压力验算:Ra=1.26×(1×20+3.1×25+7.8×48+3.2×32+2.8×45+6.1×40)+1200×0.13=1337.44kN由于:Ra=1337.44>Qk=306.59,最大压力验算满足要求!由于:1.2Ra=1604.93>Qkmax=1313.40,最大压力验算满足要求!九、配筋示意图承台配筋图桩配筋图n''基础立面图十五、附件1、附件1:塔吊基础平面位置图