1、目 錄第一節 工程概況2一、基本概況2二、塔吊技術指標3三、塔吊基礎基本情況3四、地質堪探報告4第二節 塔吊基礎設計計算書10一、塔吊的計算說明10二、塔吊的基本參數信息11三、塔吊單樁基礎計算書11四、矩形承臺截面主筋的計算13五、矩形承臺斜截面抗剪切計算14第三節 塔吊樁豎向極限承載力驗算15一、樁基豎向承載力計算15二、樁基礎抗拔驗算17三、樁配筋計算18第四節、塔吊防雷施工要求18第五節、塔吊施工質量要求18第六節、附錄:19TC5610型塔吊基礎設計方案第一節 工程概況一、基本概況工程名稱:江安縣江安鎮南屏西區城中村改造工程工程地點:宜賓市江安縣南屏片區華夏路東側建設單位:江安縣財信
2、建設有限公司 設計單位:四川省建筑科學研究院監理單位:總包單位:重慶黃金建設(集團)有限公司本工程總建筑面積:95809.96m2,容積率2.94。其中地上79563.27m2,地下16249.69m2。由5棟高層住宅(3棟18層,2棟25層)、臨街2層商業用房和附屬一層地下室組成。建筑層數分別為:序號樓號地下/地上層數建筑面積(m2)總高度(m)0.00011#樓1/25層16085.1580.30277.822#樓1/25層16120.6880.30280.333#樓1/18層13070.1559.30280.344#樓1/18層12039.3359.30277.855#樓1/18層130
3、70.1559.30277.861#商鋪地上2層1415.27.45276.472#商鋪地上2層1832.627.45275.583#商鋪地上2層1063.847.45276.794#商鋪地上2層788.127.45279.0105#商鋪地上2層834.037.45280.5116#商鋪地上2層893.047.45282.6127#商鋪地上2層1415.227.45284.613地下車庫地下1層16249.695.4280.3 主樓建筑層高均為3米,建筑結構為框剪結構,計劃開工日期2016年8月10日,計劃竣工日期2018年8月9日,總工期730天。其中5棟高層住宅各設置一臺塔吊,1#、2#、
4、3#、5#樓塔吊為TC5610,4#樓設置一臺TC5010塔吊。1#、4#、5#樓為天然地基承臺塔吊基礎,2#、3#樓為樁基礎承臺塔吊基礎。二、塔吊技術指標本案塔吊主要為中聯重工科技發展股份有限公司生產QTZ80(TC5610-6)和QTZ63(TC5010-4)塔吊。主要技術指標如下:序號技術指標技術數據(QTZ80)技術數據(QTZ63)1總功率32.8KW21.1KW2工作幅度56m50m3起升速度80m/min65m/min4塔吊最大起重量6t4t5最大幅度起重量1.0t1.0t6起重力矩80KN/m63KN/m7回轉速度0.65轉0.6轉8塔吊最大獨立高度40.5m29.3m9塔吊附
5、著高度220m138.5m10標準節寬度1.60m1.30m11變幅速度25-50m/min20-40m/min12傾覆力矩1552KN/m KN/m其他技術參數祥見塔吊使用說明書。三、塔吊基礎基本情況 1#樓塔吊為QTZ80(5610),其基礎尺寸為500050001000,4、5#樓為QTZ63(5010)塔吊,基礎尺寸為440043001000,基礎混凝土等級為C35。采用承臺基礎的形式作為塔吊的承重構件,地基為天然地基地基持力層為中風化泥巖,其承載力特征值fak為700kPa,滿足起重機基礎承載力要求。該塔吊基礎按塔式起重機使用說明書施工。 2、3#塔吊為QTZ80(5610),其基礎
6、尺寸為500050001000,該部位基礎標高土質較差,不能滿足本塔吊基礎持力層要求,故采用四樁承臺基礎的形式作為塔吊的承重構件,基礎混凝土等級為C35。承臺基礎下澆注100厚C15砼墊層。根據地基條件,塔吊基礎采用四樁承臺,樁基采用人工挖孔樁,孔樁形式為A,工程樁樁長813m,樁徑為800,主筋914,砼標號為C25,箍筋為8100/200。四、地質堪探報告(一)工程地質本工程根據四川省建筑科學研究院提供的巖土工程勘察報告(工程編號:2013-001)進行施工。1、場地位置 該建筑場地位于宜賓市江安縣,繞城公路北側,有公路直達場地,交通方便。2、地形地貌 根據現場踏勘及勘探鉆孔現場鑒別,結合
7、區域地質資料,建筑場地屬低山丘陵地帶。場地四周地形開闊,原為農用耕地及民房,地面起伏較大。地面高程(以地勘報告孔口標高為準)275.78293.78m,高差18.0m。地表呈南低北高。 根據場地現場踏勘及勘探鉆孔揭露,場地內未發現不良地質作用,勘探鉆孔中未發現對工程有不利影響的埋藏物。場地整體穩定。3、氣候 場地所處宜賓地區屬亞熱帶濕潤季風氣候,低丘、河谷兼有南亞熱帶的氣候屬性。具氣候溫和、熱量豐足、雨量充沛、光照適 宜、無霜期長、冬暖春早、四季分明的特點。年平均氣溫18左右,年平均降水量1,050-1,618mm,510月為雨季,降水量占全年的81.7%,主汛期為79月,降雨量更集中,占全年
8、總降雨量的51%。年平均日照數為10001130小時,無霜期334360天。年平均風速僅為1.23m/s,多為西北風和 東北風,靜風頻率較大,高達3453%,風速小。(二)、地層巖性及地質構造1、地層巖性勘探點深度范圍內地層自上而下依次為:第四系全新統人工填土Q4ml、第四系坡殘積粉質粘土Q4dl+el及三疊系飛仙關組(T1f3)泥巖及粉砂巖。各地基土的分布情況詳見下表。地層代號土名層厚(m) 分布特征巖性描述Q4ml耕土0.21.2普遍分布褐灰色,松散,稍濕,以粘性土為主,含植物根莖及粉砂巖風化碎塊。素填土1.022.3普遍分布雜色,松散,稍濕。以粘性土、粉砂巖碎塊為主,其上部含植物根,部分
9、地段為耕土。根據訪問調查,該層回填時間約為12年。回填厚度較大地段主要分布于場地南側2、3、9、10、11號樓地段。Q4dl+el粉質粘土10.52.9較普遍分布褐灰色,可塑。含鐵錳質結核,光澤反應稍有光滑,無搖振反應。粉質粘土21.47.7較普遍分布褐灰色,軟塑。含鐵錳質結核,光澤反應稍有光滑,無搖振反應。T1f3泥巖未揭穿較連續分布紫紅、棕紅色,以粘粒顆粒為主,泥質結構。分為強風化及中風化泥巖。強風化泥巖結構大部分破壞,礦物色澤明顯變化,風化裂隙發育,巖芯呈短柱碎塊狀,遇水易于軟化,厚度0.53.4m,RQD約為3040%。中風化泥巖結構部分破壞,礦物色澤有變化,風化裂隙較發育,裂面一般較
10、光滑,巖芯呈短柱柱狀,結構少部分破壞,礦物色澤有一定變化,浸水后較易于軟化,RQD約為6575%,巖體基本質量等級IV類,屬軟巖。該層未揭穿。場地附近測得產狀NE77 29。 粉砂巖 未揭穿局部分布棕紅色,粉砂質結構。分為強風化及中風化粉砂巖,局部分布。強風化粉砂巖風化裂隙發育,巖芯破碎,呈短柱碎塊狀,厚度0.63.5m,RQD約為3040%。中風化粉砂巖結構部分破壞,鉆進困難,巖芯完整,呈短柱柱狀,RQD約為7085%,巖體基本質量等級IV類,屬較軟巖。 2、地質構造 查綜合水文地質圖(宜賓幅,比例尺1:200000),場地上部為一套第四系坡殘積層,下伏三疊系飛仙關組下統(T1f3)泥巖及粉
11、砂巖。該區地表褶皺平緩,兩翼多不對稱,地表斷裂不發育,除納溪背斜南翼有一派生縱張斷層外,未見斷裂蹤跡。區內主要褶皺構造有納溪背斜、納溪斷層、江安-合江大斷裂、宜賓-合江隱伏背斜,簡述如下: 納溪背斜:位于納溪縣龍車一帶,核部由下沙溪廟組構成,兩翼不對稱,地層為上沙溪廟組,北翼緩,傾角7-15,南翼陡,傾角10-47。 納溪斷層:位于納溪背斜南翼、為該背斜上的二次縱張構造。走向近東西,傾向南,傾角52。 江安-合江大斷裂:西起江安,順長江河道經瀘州,東抵合江,走向近東西,地表無直接露頭,為推測隱伏大斷裂。 宜賓-合江隱伏背斜:西起宜賓以西,中經江安、納溪,東至合江。以經過這一線的北東向褶皺均增強
12、形成高點,并呈東西向排列為表征。區內新構造運動較微弱,場地附近測得產狀NE77 29,褶皺斷裂不發育;地震活動微弱,為構造穩定場地。(三)、地基土的物理力學性質1、土工試驗在粉質粘土、泥巖、粉砂巖層中取樣做土工試驗,試驗結果見土工試驗報告,根據土工試驗報告,粉質粘土壓縮系數0.260.45,屬中壓縮性土。 土工試驗成果統計表土名指標統計值含水量WO(%)密度p0(g/cm3)孔隙比e0壓縮模量ES(Mpa)內聚力C(kpa)內摩擦角(0)粉質粘土1頻數777777最小值22.619.60.6735.522.114.7最大值26.019.90.7496.638.617.1平均值24.219.80
13、.7156.030.116標準差1.110.10.030.435.60.89變異系數0.0460.0050.0370.07201860.055標準值2615.3粉質粘土2頻數666666最小值28.5190.8074.27.411.8最大值31.919.30.8805.316.614.3平均值30.319.20.8534.713.712.9標準差1.140.10.020.373.420.89變異系數0.0380.0050.0290.080.2510.069標準值4.310.812.2 巖石試驗成果統計表地基土名稱項目頻數(個)范圍值平均值標準差變異系數修正系數標準值強風化泥巖天然含水量w0(%
14、)46.237.166.80.40.059天然密度(g/cm3)424.124.224.20.050.002天然抗壓強度(MPa)42.43.83.10.60.1960.7762.4中風化泥巖天然含水量w0(%)92.23.812.90.60.208天然密度(g/cm3)924.624.824.70.090.004天然抗壓強度(MPa)97.010.88.71.330.1530.8387.3強風化粉砂巖天然含水量w0(%)34.326.065.40.970.178天然密度(g/cm3)323.623.823.70.120.005天然抗壓強度(MPa)33.34.03.60.360.1中風化粉砂
15、巖天然含水量w0(%)61.062.861.90.760.392天然密度(g/cm3)624.825.024.90.080.003天然抗壓強度(MPa)618.620.719.90.910.0460.93618.6(四)、 場地水文地質條件1、地下水類型及含水層 場地地下水類型主要為2種:一是上層滯水,主要埋藏于填土中和粉質粘土裂隙中,其在場地內分布不均,水量一般不大,水位水量主要受大氣降水影響。由大氣降水、地表水下滲補給。另外一種為基巖裂隙水,主要接受大氣降水、地表水和遠程徑流補給,水量主要受裂隙發育程度和裂隙貫通程度影響,水位不穩定,水量一般不大。粉質粘土層為微透水層,其滲透系數K可按21
16、0-5cm/s選用。2、地下水水位 擬建場地勘察期間屬豐水期,經現場量測,場地內部分鉆孔有上層滯水分布,水位埋深為1.47.7m,水位標高隨地形而變化。未測得基巖裂隙水,上層滯水水位受降雨影響顯著。3、 地基土及持力層根據室內土工試驗成果,結合現場鉆探、原位試驗及當地建筑經驗,地基土層的埋藏分布特征等情況,綜合分析得出場地地基土的主要物理力學性質指標建議值如下表。 地基土的物理力學指標建議值表巖 土名 稱重 度(kN/m3)壓縮(變形)模量Es(E0)(MPa)粘聚力C(kPa)內摩擦角(o)承載力特征值fak (kPa)基床反力系數K(Mn/m3)素填土19.02.0101280/粉質粘土1
17、19.86.0301614018粉質粘土219.34.0131210015強風化泥巖24.215.0501520020中風化泥巖24.71503070040強風化粉砂巖23.720.06035025中風化粉砂巖24.920080050地基土評價如下: 1)耕土、素填土:結構松散,分布不均,力學強度低,不能作擬建物地基持力層。2)粉質粘土1、2:力學強度較低,較普遍分布,不宜直接作擬建物地基持力層。3)泥巖:分為強風化、中風化泥巖,承載能力較高,分布連續,可作為擬建物地基持力層。中風化泥巖可作挖孔樁(墩)樁端持力層。4)粉砂巖:分為強風化、中風化粉砂巖,承載能力較高,分布連續,但埋深大。中風化粉
18、砂巖可作挖孔樁(墩)樁端持力層。(五)、地基基礎方案(1)1、4、5號樓(18、25F,地下車庫-1F):根據工程地質剖面圖,基底標高為272.40m,該高程位置分布中風化泥巖層。建議清除建基高程以上土層后,以中風化泥巖做地基持力層,采用獨立基礎或筏板基礎。(2)2、3號樓(18、25F,地下車庫-1F):設計0.00=280.30m,車庫高度5.4m,基底標高274.90m,該建基高程處分布素填土、粉質粘土、強風化泥巖層,局部為中風化泥巖層,基巖頂板以上土層最大厚度10.10m。建議開挖至高程后,采用樁基礎,樁端持力層為中風化泥巖及中風化粉砂巖。第二節 塔吊基礎設計計算書一、塔吊的計算說明1
19、、根據本工程的建筑情況,擬搭設QTZ80(5610)塔吊,塔吊安裝高度為92m,塔吊最大起重6t,此型號的塔吊自由安裝高度達40.5米,所以本工程考慮使用附墻。2、建筑物的總高度為59.3、80.3米,塔吊基礎面標高與地下室底板墊層標高平齊,為-5.75,塔吊安裝高度為69、90米。塔吊平面布置見平面布置圖,本次取2#樓塔吊基礎90米計算。3、因本工程的地基條件很差,不考慮承臺效應。4、2#塔吊樁基礎承載力計算依據為江安縣南屏片區第一安置點巖土工程勘察報告中的11、14、90#勘察點,3#塔吊樁基礎承載力計算依據為22、24#勘察點,本方案主要是計算2#塔吊、3#塔吊基礎承載力,驗算各種技術參
20、數,使之滿足工程施工的需要。5、基礎受力要求(獨立塔)(設計值) 載荷 工況基礎承載FhFVMT工作狀況18.3511.21335269.3非工作狀況73.9464.115520Fh 基礎所受水平力kNFV 垂直力kNM 傾覆力矩kNmT 扭矩kNm6、塔吊傾覆驗算按工作狀態和非工作狀態驗算二、塔吊的基本參數信息塔吊型號: TC5610 塔吊起升高度H=90.0m,塔吊傾覆力矩設計值M=1552kNm, 塔身寬度B=1.60m, 基礎以上土的厚度D=0m, 基礎承臺寬度Bc=5.00m,基礎承臺厚度Hc=1.00m, 承臺鋼筋級別: HPB335,承臺箍筋間距S=180.000mm, 承臺砼的
21、保護層厚度=50mm,基礎承臺混凝土強度等級:C35。 樁直徑或者方樁邊長=800mm樁間距a=3.0m, 塔機自重:45.6t(配重14.6t)三、塔吊單樁基礎計算書(一)、塔吊基礎承臺頂面的豎向力和彎矩計算作用于樁基承臺頂面的豎向力F=511.2kN, 90米高度時塔吊重量為1050 kN。塔吊的傾覆力矩M=1552N。 (二)、矩形承臺彎矩及單樁樁頂豎向力的計算 圖中x軸的方向是隨機變化的,設計計算時應按照傾覆力矩M最不利方向進行驗算。1. 樁頂豎向力的計算 依據建筑樁基技術規范JGJ94-2008的第5.1.1條。取最不利情況計算: 其中 n單樁個數,n=4; F作用于樁基承臺頂面的豎
22、向力設計值,F=1050kN; G樁基承臺的自重 G=1.2(25BcBcHc+20BcBcD)=1.2(255.005.001+205.005.000)=750kN; Mx,My承臺底面的彎矩設計值,取1552kN.m; xi,yi單樁相對承臺中心軸的XY方向距離a/20.5=2.12; Ni單樁樁頂豎向力設計值(kN);經計算得到單樁樁頂豎向力設計值為: 最大壓力:Ni =(1050+750)/4+15522.12/(22.122)=815.87kN。最小壓力:Ni =(1050+750)/4-15522.12/(22.122)=84.13kN。 四樁均受壓力,進行下一步的驗算。 2. 矩
23、形承臺彎矩的計算依據建筑樁基礎技術規范JGJ94-2008的第5.9.2條其中 Mx1,My1 計算截面處XY方向的彎矩設計值(kN.m); xi,yi 垂直Y軸和X軸方向自樁軸線到計算截面的距離,取a/2-B/2=3.0/2-1.6/2=0.7m;Ni1扣除承臺自重的單樁樁頂豎向力設計值(kN),Ni1=Ni-G/n=815.87-750/4=628.37kN/m2;經過計算得到彎矩設計值:Mx1=My1=2628.370.7=879.718kN.m。四、矩形承臺截面主筋的計算 依據混凝土結構設計規范(GB50010-2010)第6.2條受彎構件承載力計算。 式中,l系數,當混凝土強度不超過
24、C50時, 1取為1.0,當混凝土強度等級為C80時,1取為0.94,期間按線性內插法得1.00; fc混凝土抗壓強度設計值查表得16.7N/mm2; ho承臺的計算高度Hc-100.00=900.00mm; fy鋼筋受拉強度設計值,fy=300.00N/mm2;經過計算得:s=879.718106/(1.0016.75000.00900.002)=0.013; =1-(1-20.013)0.5=0.013; s =1-0.013/2=0.9935; Asx =Asy =879.718106/(0.9935900.00300.00)=3279.53mm2。 根據混凝土結構設計規范(GB5001
25、0-2010)第8.5條受彎構件最小配筋率為0.2 和 45ft/fy =451.67/300=0.2505中的較大值,取0.2505 最小受力鋼筋面積為:0.25059005000/100=11272.5mm2 單層鋼筋為11272.5/2=5636.253279.53 mm2 本基礎選用:HRB335鋼筋,規格:25, 雙層雙向,上下層縱橫向各24根。單向鋼筋面積:24條3.1412.52mm2/條=11812.5mm2 滿足要求。五、矩形承臺斜截面抗剪切計算 依據建筑樁基技術規范(JGJ94-2008)的第5.9.9條和第5.6.11條。根據第二步的計算方案可以得到XY方向樁對矩形承臺的
26、最大剪切力,考慮對稱性,記為V=932.22,我們考慮承臺配置箍筋的情況,斜截面受剪承載力滿足下面公式: 其中,bo承臺計算截面處的計算寬度,bo=5000mm; ho承臺計算截面處的計算高度,ho=900mm; 計算截面的剪跨比,x=ax/ho,y=ay/ho,此處,ax,ay為柱邊(墻邊)或承臺變階處至x, y方向計算一排樁的樁邊的水平距離,得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=a/2-B/2=700.00mm,當 0.25時,取=0.25;當 3時,取=3, 滿足0.25-3.0范圍。得=0.78; hs受剪切承載力截面高度影響系數,當ho2000mm時,取ho=2000mm,得
27、hs=0.971; ftC35混凝土軸心抗壓強度設計值,fc=16.7N/mm2; 承臺剪切系數, =1.75/(0.78+1)=0.983則,0.9710.98316.75000900=7173.015KN 1.2815.87=979.044經過計算承臺已滿足抗剪要求,只需構造配箍筋!第三節 塔吊樁豎向極限承載力驗算本工程采用人工挖孔樁,塔吊樁基設計長度10-12m,直徑D=800mm,混泥土強度C25,縱筋主筋采用工程樁配筋914,箍筋為螺旋箍8200,樁頂4000范圍內8100,加勁鋼筋122000。樁端錨入持力層800mm,持力層為中風化泥巖,樁底擴大頭為1200mm,鍋底為100mm
28、.一、樁基豎向承載力計算樁承載力計算依據建筑樁技術規范(JGJ94-2008)的第5.2.1條樁的軸向壓力設計值,取其中最大值N=815.87kN;建筑樁技術規范(JGJ94-2008)的第5.3.3條單樁豎向極限承載力標準值公式:各土層厚度及阻力標準值如下表: 指標地層名稱土厚度人工挖孔樁極限側阻力標準值qsik(kPa)人工挖孔樁極限端阻力標準值qpk(kPa)素填土425/粉質粘土1365/粉質粘土2250/強風化泥巖100/強風化粉砂巖110/中等風化泥巖1303500中風化粉砂巖1604500本工程u=2.512,AP=1.13。土側阻力標準值不予考慮,只考慮樁端承載力。持力層放在中
29、風化泥巖之上:單樁豎向承載力驗算: QUK=uqsiali+qpaAp = 2.512395+0.7535001.13=3958.49kPa=3020.495kN單樁豎向承載力特征值:R=QUK/2+CfakAC =3958.49/2+0.17550011.9 =3020.495KNNK=815.87 R=3020.495KN樁基豎向承載力滿足要求!二、樁基礎抗拔驗算樁承載力計算依據建筑樁基技術規范(JGJ94-2008)的第5.4.5條,群樁呈非整體破壞時,樁基的抗拔極限承載力標準值:式中:ui=3.140.8=2.512;qsik=66;i=0.7;TUK=2.512660.710=116
30、0.544kN群樁呈整體破壞時,樁基的抗拔極限承載力標準值: ul群樁外圍周長,=4(3+0.8)=15.2Tgk=1755.60KN樁基抗拔承載力公式:Tgk/2+Ggp=1755.60/2+958.32=1836.12KN84.13KNTUK/2+Gp=1160.544/2+50.24=630.51284.13KN樁抗拔滿足要求。三、樁配筋計算樁構造配筋計算AS=d2/40.65%=3.148002/40.65%=3265.60mm2樁抗壓鋼筋計算 經過計算得到樁頂豎向極限承載力驗算滿足要求,只需構造配筋!樁受拉鋼筋計算依據混凝土結構設計規范(GB50010-2010)第6.2.22條正截
31、面受拉承載力計算:AS=N/fy=84130.00/300=280.00mm2建議配筋值:HRB335鋼筋,914,實際配筋值為1384.747mm2第四節、塔吊防雷施工要求利用塔吊基礎樁的其中2條對角樁,作為地極引下線,和基礎鋼筋跨接,并和塔吊螺栓連接。再將跨接的基礎的鋼筋引出和主體的接地系統連接為一個整體接地。要求接地電阻不大于4歐姆。第五節、塔吊施工質量要求1、塔吊基礎按工程樁要求施工,基礎鋼筋按鋼筋工程規范驗收。2、基礎砼采用商品砼,并按規范要求做試塊。3、塔吊地腳螺栓的預埋必須符合塔吊廠家附帶的塔吊資料中基礎地腳螺栓預埋要求。塔吊面同地下室底板墊層面平齊第六節、附錄:塔吊平面位置圖塔吊基礎施工圖11、14、90#勘察孔 鉆孔柱狀圖22、24#勘察孔鉆孔柱狀圖塔吊資料