单桩承台式塔吊深基础工程施工设计方案(1)

'......单桩承台式塔机基础方案1、工程概况本工程为四川南充蓬安县赛克斯首府二期工程项目。位于蓬安县丝绸街8号。本工程6#楼地下3层，地上28层。建筑高度按《民用建筑设计通则》计算为86.1m。本工程自然地基为回填土，6#塔机采用一根2m直径的桩来承担塔机的荷载，即单桩承台式基础，来抵抗塔机的倾覆保持整体的稳定性。采用人工挖孔桩，风化泥岩为持力层。详塔机平面布置图附后。2、编制依据《塔式起重混凝土基础工程技术规程》（GB/T187-2009）；《地基基础设计规范》（GB50007-2002）；《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）；《建筑安全检查标准》（JGJ59-2011）；《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）本工程《岩土工程勘查报告》；本工程结构施工图纸。2．1、工艺原理单桩承台式基础，是承台基础和桩基的联合体，承台支撑塔机，桩基传递荷载，它们共同起到抵抗塔机的倾覆，保持整体稳定性，和满足地基承载力的要求。3、塔吊基础形式选择按照“分区布塔、全面覆盖、满足吊次、经济合理”的原则，合理布学习参考 ......置塔吊位置，以保证施工工作面基本在塔吊的覆盖范围之内，且能满足钢筋、模板等现场材料的水平、垂直运输需求，同时应考虑安装、附臂、运转、拆除的方便和满足地基承载能力。依据塔吊租赁公司提供的塔吊资料：6#塔吊QTZ63(5013)基础标准尺寸为：长×宽×厚=4500×4500×1000mm，下设1根直径2000m的人工挖孔桩，有效桩长≥6m，基础顶面标高为-7.8m（详见附图1-图三）。考虑后期主体结构及塔吊最大自由高度的影响，基础混凝土浇筑完毕后待混凝土强度达到90%（以同条件混凝土试块抗压强度报告为准）方可进行塔吊安装。施工期间内要充分保证塔基混凝土养护工作，以尽快进入塔吊安装，保证基础胎模施工时塔吊投入使用。4、塔吊基础受力验算4.1、4#塔吊计算书如下：1.计算参数（1）基本参数采用1台QZT63(5013)塔式起重机，塔身尺寸1.63m,基坑开挖深度-2.10m；现场地面标高-7.8m,承台面标高-7.8m；采用人工挖孔桩孔基础，地下水位-6.00m。（2）计算参数1）塔机基础受力情况学习参考 ......比较桩基础塔机的工作状态和非工作状态的受力情况，塔机基础按非工作状态计算如图Fk=240.00kN，Fh=35.00kN，M=1500.00+35.0×1.30=1545.50kN.mFk‘=240.00×1.35=324.00kN，Fh，=35.00×1.35=47.25kNMk=(1500.00+35.0×1.30)×1.35=2086.43kN.m2）基础设计主要参数基础桩采用1根φ2000m人工挖孔桩，桩端不设扩大头，桩端入嵌岩深度；桩混凝土等级C30，fC=14.30N/mm2,EC=3.00×104N/mm2；ft=1.43N/mm2，桩长20.00m；钢筋HRB335,fy=300.00N/mm2,Es=2.00×105N/mm2承台尺寸长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1m；桩中心与承台中心重合,承台面标高-0.30m；承台混凝土等级C35,ft=1.57N/mm2,fC=16.70N/mm2,γ砼=25kN/m3。Gk=abhγ砼=4.50×4.50×1×25=506.25kN学习参考 ......2.桩顶作用效应计算（1）轴心竖向力作用下：Nk=(Fk＋Gk)/n=(240.00+506.25)/1=746.25kN（2）水平力作用下：Hik=Fh/n=35.00/1=35.00kN3.桩基竖向承载力验算学习参考 ......（1）单桩竖向极限承载力标准值计算hr=0.40m,d=1.60m=1600mm,hr/d=0.40/1.60=0.25,查表得，δr=0.55Ap=πd2/4=3.14×2.56/4=2.01m2Qsk=u∑qsiki=πd∑qsiai=3.14×1.60×471.50=2368.82kNQrk=δrfrkAp=0.55×3200×2.01=3537.60kN，Quk=Qsk+Qsk=2368.82+3537.60=5906.42kNRa=1/KQuk=1/2×5906.42=2953.21kN4.桩基竖向承载力计算轴心竖向力作用下Nk=746.25kN＜Ra=2953.21kN,竖向承载力满足要求。5.桩基水平承载力验算（1）单桩水平承载力特征值计算αE=Es/Ec=2.00×105/3.00×104=6.67,γm=2,δN=0.50ρg=0.2+(2000-1600)/(2000-300)×(0.65-0.2)=0.31%Wo=πd/32[d2＋2(ES/EC－1)ρgd02]=3.14×1.60/32×(1.602+2×(6.67-1)×0.31%×(1.60-2×0.10)2)=0.41m3Io=Wod/2=0.41×1.60/2=0.33m4EI=0.85ECIo=0.85×3.00×107×0.33=8415000kN.m2查表得:m=35.00×103kN/m4，bo=0.9(d+1)=2.34mα=(mbo/ECI)0.2=(35.00×1000×2.34/8415000)0.2=0.40αL=0.40×20.00=7.92＞4，按αL=4查表得:Vm=0.768Nk=(Fk’＋1.2Gk)/n=(324.00+1.2×708.75)/1=1174.50kNAn=πd2/4[1＋(Es/Ec-1)Pg]=2.01×(1+5.67×0.31%)=2.05m2学习参考 ......RHa=(0.75×αγmftW0/Vm)(1.25+22ρg)(1+δNN1k/γmftAn)=(0.75×0.40×2×1.43×1000×0.41／0.768)×(1.25+22×0.31/100)×[1+0.50×1174.50/(2×1.43×1000×2.05)]=60.58kN(2)桩基水平承载力Hik=35.00kN＜Rha=60.58kN,水平承载力满足要求。6.抗拔桩基承载力验算（1）抗拔极限承载力标准值计算Tgk=1/nu1ΣλiqsikLi=1.60×4×307.03=1964.99kNTuk=ΣλiqsikuiLi=307.03×3.14×1.60=1542.52kN(2)抗拔承载力计算Ggp=Ggp1＋Ggp2=4.50×4.50×3.90×18.80/1＋4.50×4.50×16.00×(18.80-10)/1=4335.93kNGp=Gp1＋Gp2=3.14×0.8×0.8×4.00×25＋3.14×0.8×0.8×16.00×(25-10)=683.26kNTgk/2+Ggp=1964.99/2+4335.93=5318.43kN，Tuk/2+Gp=1542.52/2+683.26=1454.52kN7.抗倾覆验算学习参考 ......单桩承台塔吊基础在组合承台后，类似于悬臂桩故采用静力平衡法确定单桩倾覆转点，即桩身最大弯矩处：依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.4.5条，(1)计算桩的水平变形系数(1/m):其中m──地基土水平抗力系数；b0──桩的计算宽度，b0=2.16m。E──抗弯弹性模量，E=0.67Ec=18760.00N/mm2；I──截面惯性矩，I=0.19m4；经计算得到桩的水平变形系数:学习参考 ......=0.341/m(1)计算Dv:Dv=119.98/(0.34×5042.40)=0.07(3)由Dv查表得：Km=1.01(4)计算Mmax:经计算得到桩的最大弯矩值:Mmax=2086.43×1.01=2107kN.m。由Dv查表得：最大弯矩深度z=0.32/0.34=0.91m。bi=4.50/2=2.25m倾覆力矩M倾=M＋Fhh=1500.00+35.00×(1.3+0.91)=1549.00kN.m抗倾覆力矩M抗=（Fk＋Gk）bi＋(Tuk/2+Gp)bi=(240.00+708.75)×2.25+(1542.52/2+683.26)×2.25=5407.36kN.mM抗/M倾=5407.36/1549.00=3.49抗倾覆验算3.49＞1.6,满足要求。8.桩身承载力验算(1)正截面受压承载力计算Nk=(Fk’＋1.2Gk)/n=(324.00+1.2×708.75)/1=1174.50kNΨc=0.70,ΨcfcAp=0.70×14.30×1000×2.01=20120.10kN正截面受压承载力=20120.10kN＞NK=1174.50kN,满足要求。（2）配筋计算学习参考 ......采用HRB400钢筋,fy=300.00N/mm2,按照配筋率ρ=ρg=0.31%计算：As1=ρAP=0.31%×2.01×106=6231mm2桩身钢筋抗拔计算As2=2M倾/dfy=2×1549.00×106/(1600×300)=6454mm2比较As1和As2,按As2配筋，取2714，As=27×254=6858mm2>AS2=6454mm2(满足要求)9.承台受冲切承载力验算只考虑塔身边冲切承载力计算Fι=F－1.2ΣQik=Fk’=324.00kN，ho=1.40-0.10=1.30m=1300mmβhp=1.0+(2000-1400/(2000-800)×(0.9-1.0)=0.95а0=(4.50-1.63)/2=1.44m,λ=а0/ho=1.44/1.30=1.11β0=0.84/(1.11+0.2)=0.64um=4×(1.63+1.44)=12.28mβhpβ0umftho=0.95×0.64×12.28×1.57×1000×1.30=15238.60kN承台受冲切承载力=15238.60kN＞Fk=324.00kN,满足要求。10.承台受剪切承载力计算V=Nk’=Fk’/n=324.00/1=324.00kNβhs=(800/ho)1/4=(800/1300)0.25=0.89,λ=а0/ho=1.44/1.30=1.11α=1.75/(λ+1)=1.75/(1.11+1)=0.83,b0=4.50m=4500mm学习参考 ......βhsαftb0ho=0.89×0.83×1.57×1000×4.50×1.30=6784.59kN承台受剪切承载力=6784.59kN＞V=324.00kN,满足要求。11.承台配筋计算（1）承台弯矩计算Ni=Fk=324.00kN，xi=0.80mM=Nixi=324.00×0.80=259.20kN.m（2）承台配筋计算基础采用HRB400钢筋，fy=300N/mm2,最小配筋率ρ=0.15%计算配筋As1=M/0.9fyho=259.20×106/(0.9×300×1300)=738mm2As2=ρbho=0.0015×4500×1300=8775mm2比较As1和As2，按As2配筋,取2320@193mm(钢筋间距满足要求)As=23×491=11293mm2承台配筋面积=11293mm2＞8775mm2,满足要求。12.计算结果学习参考 ......（1）基础桩1根φ2000人工挖孔桩，桩端不设扩大头,桩长≥6m，桩端到达嵌岩深度；桩混凝土等级C30,桩身钢筋采用φ14@200mm,箍筋采用φ10mm@250mm，加强筋Φ16@2000，锚固长度不小于40倍钢筋直径。（2）承台长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1m；桩中心与承台中心重合，承台面标高-7.8m；混凝土等级C35,承台底钢筋采用双向20@193mm。5、施工要求5.1、混凝土浇筑塔吊基础钢筋、防雷接地和固定支脚的位置、标高和垂直度经检查符合要求后，才能进行混凝土浇筑；（固定支脚由厂家派专业人员到场预埋，其预埋要求和防雷接地要求详见《使用说明书》）。为保证尽早安装塔吊，塔吊基础采用C35强度等级的混凝土，达到设计要求的90%方能进行塔吊安装，必须以同条件试块试验结果为准。砼浇筑前，对班组进行详细的施工技术交底，砼浇筑实行挂牌制，谁浇筑的部位就由谁负责砼的浇筑质量，确保砼质量达到内实外光。同时，专人负责做好砼表面层养护工作，避免出现干缩龟裂现象。浇筑面应清理干净，踩蹋变形的钢筋应在砼浇筑前复位。混凝土浇筑时，密切注意观察钢筋、支座有无移位的情况，当发现有位移时，必须立即停止浇筑并及时修整，处理满足允许偏差要求方可再继续浇筑。混凝土浇筑时，塔吊基础上表面除塔身范围内平整度严格要求外，自塔身范围向周边找坡，水流向四周排水沟，最终汇于集水坑，避免地脚螺栓泡水。学习参考 ......砼浇筑若遇雨天，应及时与预拌砼供应商联系，及时调整砼配合比。同时，现场应备足防雨蓬布，做好雨天已浇砼保护工作。混凝土浇筑时留设三组同条件试块，一组测7d强度、一组测10d强度、一组备用，如果试块抗压强度结果满足31.5MPa要求，即可进行塔吊安装。5.2、混凝土的养护混凝土浇筑后洒水养护，不少于7d，保证混凝土表面不干燥。5.3、对基础的要求1、当基础混凝土强度达到设计强度的95%以上时，方可进行塔吊的安装；2、基础表面平整度允许偏差5mm；3、埋设件的位置、标高和垂直度必须严格按照塔吊租赁单位的说明书要求进行施工，具体如下；①四个支脚的同一高度尺寸的四个销孔中心线应在同一平面内，允许偏差≤孔间距的1/6500，四个孔两两之间的绝对偏差值≤0.3mm。②露出基础上皮尺寸150mm，允许偏差为±5mm。③支脚主角钢垂直度允许偏差≤1/1000。④基础表面平整度在支脚2000×2000mm范围内≤3mm。⑤固定支脚附近钢筋不得减少和断开。5.4、塔吊安装高度要求塔吊首次安装高度应高过覆盖范围内建筑不小于15米、不大于说明书指定高度，再升高前，应提前根据说明书进行附墙，附墙后方可进行顶升。学习参考 ......6、沉降观测塔吊基础施工后、塔吊安装前在基础外边四角内偏200mm处用红色油漆标出四个红十字，为塔吊基础沉降观测点。同时在塔吊使用期间，做好对6#塔吊外基坑上口的沉降监测。塔吊在安装前进行先进行第一次观测，并将观测结果做好记录；塔吊安装后进行第二次观测，以后每两周观测一次，附臂顶升后和大风、大雨后加测一次。沉降观测注意事项：为保证观测成果的正确性，如实反映出建筑物观测情况，确保工程施工、使用安全应做到五固定：（1）固定人员观测和整理成果（2）固定使用水准仪及水准塔尺（3）使用固定的水准点（4）观测路线固定（5）固定的外界条件。观测过程发现沉降不均匀或局部数据过大，立即上报技术部、安全部，经过核实处理、确保安全后塔吊方可继续作业。附图；塔吊平面布置图附图：QTZ5010型塔吊基础施工图学习参考'