某塔吊基础施工方案(共13页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上一、编制依据1、xxxx工程勘察院提供的xxx工程岩土工程勘察报告2、现行国家施工验收规范，建筑桩基础技术规范，JGJ94-94，施工操作规程，质量评定标准编制。3、本公司一体化管理手册。二、工程概况工程名称： 三、地质概况：根据xx工程勘察院2004年4月已经审批的勘察报告和现场实地勘察得知，本工程拟建场地区属于剥蚀浅丘地貌，场地东南高，西北低，东侧红线位置为陡坎，且多为条石堡坎支护，高差大到34米。场内土层主要由粉质粘土和沙质泥岩块碎石组成，并且夹有碳渣、砖瓦块、混凝土块、卵石和生活垃圾，土层厚度为10009000mm；全区均有分布的中风化泥岩主要由粘土矿物质组成，部分夹有砂质团块和钙质结核，部分地区砂质较严重，泥质较软易风化崩解，该层厚度为13006000mm；砂岩岩体较完整，呈夹层出现，厚度为12005000mm。由于该工程场地回填土层较厚，为保证塔吊使用的安全，采用钻孔灌注桩和钢筋砼承台做塔吊基础。钻孔灌注桩桩径600，嵌岩深度为1.2m，桩端置于风化泥岩或砂岩上，其天然单轴抗压强度标准值frc=9.42Mpa，地基桩身、承台、底板砼C25，垫层C10素砼。拟设置塔吊基础处的土质情况比较好。外部附着自升式塔式起重机是主要的垂直运输机械，其基础的承载力决定了其使用功能，必须保证施工现场所采用的塔机桩基的安全可靠。四、塔吊基础设计计算书：外部附着自升式塔机所考虑的荷载是最大架设自由高度下的垂直压力、水平力、倾覆力矩及扭矩，并考虑塔机架设最大高度时的垂直压力。塔机最大架设计自由高度下的这些荷载数据从厂家提供的技术说明书上得到，一般有工作状态与非工作状态情况下的最大倾覆力、水平力、垂直压力以及工作状态下产生的扭矩。本工程塔吊基础的设计依据为：建筑桩基础技术规范JGJ94-94和混凝土结构设计规范GB50010-2002。塔吊基础采用钻孔灌注桩群桩基础。1、主要技术参数P1=500KN：塔吊自由高度下的垂直力，(最大架设高度110米，塔身自重增加20t)P2=37.5KN：塔吊最大架设高度下的水平力MQ=650KN.m：塔吊最大架设高度下的倾覆力矩MN=220KN.m：塔吊最大架设高度下的扭矩2、桩基础设计的主要参数桩径=600mm、桩长=12000mm、桩的嵌岩深度=1200mm承台几何尺寸3600mm×3600mm×1000mm桩基联系梁300mm×600mm混凝土强度设计值C25塔基底岩石单轴抗压强度值9.42Mpa3、桩的设计桩的设计为直径600的钻孔灌注桩。钢筋笼主筋为14，箍筋制作为10200螺旋筋，钢筋保护层厚度为50见平面图1。4、承台设计承台设计尺寸为3600mm×3600mm×1000mm，其钢筋设置为双层双向,14250钢筋保护层厚度为100。见平面图2。5、塔机钻孔灌注桩群桩基础计算与验算桩基底竖向承载力设计值按规范要求，桩基础需计算单桩在偏心荷载作用下，其最大轴力。5.1 塔机桩基的最大轴压力和上拔力1.2G1=1.2×3.6×3.6×1.0×24= 373.248KN1.2G2=1.2×3.14×0.32×12×24=97.67KNP=1.4P1=1.4×500=700KN M=（MQ）×1.4=（650）×1.4=910KN.mS=2.4×0.707=1.7m（S：1/2倍的桩对角线中心距）单桩最大轴压力Nmax：Nmax=（P+G）/4 + M/2S=700/4 + 373.248/4 + 97.67 + 910/（2×1.7）=633.63kN单桩最大上拔力N拔：N拔=（P+G）/4 - M/2S=700/4 + 373.248/4 + 97.67 - 910/（2×1.7）=98.33 Kn5.2 塔机桩基的竖向承载力与抗拔力验算（1）嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值：Quk =Qrk+Qpk=µs rc hr+p rc Ap式中：µ桩身周长=3.14×600=1884mm;嵌岩段侧阻力和端阻力修正系数，s =0.070、p =0.300rc岩石饱和单轴抗压强度标准值，查重庆南江地质工程勘察院提供的xx大厦工程岩土工程勘察报告表4可知，rc=9.42Mpa； hr桩身嵌岩深度，hr=1.2m；Ap桩端面积，Ap =3.14×D2/4=0.2826mm2；则：Qrk=µs rc hr =1884×0.070×9.42×1.2=1490.77KNQpk=p rc Ap =0.300×9.42×0.2826×106=798.63 KN所以：Quk= Qrk+Qpk=1490.77+798.63=2289.4KN（2）桩基底竖向承载力设计值：R=Qsk/Vs+Qpk/Vp式中：Qsk 、Qpk分别为单桩总极限侧阻力和总极限端阻力标准值；Vs 、Vp分别为桩侧阻力分项系数、桩端阻抗力分项系数，查桩基础技术规范JGJ9494，Vs =Vp=1.65则： R=Qsk/Vs+Qpk/Vp=2289.4/1.65=1387.5KN(3) 桩底竖向力设计值N：N=P1max×1.4+（G承台+G桩身）×1.2=500×1.4/4+（3.6×3.6×1.0×24/4+3.14×0.3×0.3×12×24）×1.2=272.38KN（4）桩基承载力验算V0NR，即桩基满足承载力要求，V0N=1.0×272.38=272.38KN，R=1387.5KN所以V0NR，桩基满足承载力要求。5.3 塔机群桩基础的桩身承载力（1）塔机桩基承台及群桩抗扭验算：反力法：H=1/2kBc hc=0.5×3.6×1.0=1.8承台土抗力形成的抵抗力矩MT台=1/3H×Bc=1/3×1.8×3.6=2.16群桩在塔机扭矩作用下，表现为桩顶的水平荷载，如上图所示。F=MT/4S= MT=MT-MT台=（2）塔机桩身最大内力计算：塔机群桩基础的单桩，当水平力和受扭水平力方向相同时叠加，桩此时的水平力最大。H顶=1.4（P/4+F）=由线弹性地基反力法“m”法，得出桩身最大弯矩Mmax= H顶/ Vm（3）塔机桩身配筋率计算当满足o NmaxfcA及当桩顶最大水平力H顶符合下列条件时，桩身可按构造配筋。o H顶ahd2(1+0.5NG/rmtA)c混凝土轴心抗压强度设计值，桩采用C25混凝土，其c=11.9N/，应按桩基施工工艺系数考虑折减系数，由于该桩采用干作业非挤土灌注桩，因此取折减系数c=0.9，即c=c×11.9=10.71N/mm2；A=桩身截面面积，A=3.14×D2/4=3.14×6002/4=0.2826×106 mm2因为V0N=1.0×268.30=268.31KNcA=10.71×0.2826×106=3.03×103KN所以V0NcA即第一个条件满足。V0H1ahd2(1+0.5NG/rmtA)式中：H1桩顶水平力设计值：H1=1.2×P2max=1.2×37.5=45KN；ah综合系数，查规范JGJ9494表4.1.1得知ah=55KN；d桩身设计直径，d=600mm；NG桩顶轴向力设计值：NG =268.31KNt混凝土轴向力设计值：t =1.27N/ mm2Vm混凝土截面面积模量塑性系数，Vm=2（圆截面）A=桩身截面面积，A=0.2826×106 mm2因为V0H1=1.0×45=45KNahd2(1+0.5NG/rmtA)=237.6KN所以V0H1=45KNahd2(1+0.5NG/rmtA)=237.6KN，因此第二个条件也满足。故可按照构造要求进行桩身配筋，取配筋率为0.2%（As=565.2mm2）。选用As=（4）塔机单桩在最大水平力作用下的抗剪强度验算Zp=（1.131.04）fto H顶=（5）塔机桩身开裂强度验算：1）桩身换算截面受拉边缘的截面模量W0的计算W0=3.14×d/32d2+2(ac-1) µgd02式中：d桩径，d=0.6m；d0为扣除保护层的桩径，d0=600-35×2=530mm；aE钢筋弹性模量与混凝土的弹性模量的比值：aE=Es/Ec=2.0×105/2.8×104=7.143；µg桩身的配筋率，暂定µg =0.2%所以W0桩身换算截面受拉边缘的截面模量，圆形截面为W0=3.14×d/32d2+2(ac-1) µgd02=3.14×0.6/320.62+2（7.143-1）×0.002×0.532=0.022m3(2)、桩的水平变异系数a的计算a=式中：m桩侧土水平抗力系数的比例系数，查JGJ9494表5.4.5得知m=30MN/m4；b0桩身计算宽度（m）， b0=0.6+1=1.6mEI桩身抗弯钢度EI=0.85 EcI0=0.85×2.8×107×0.526=1.25×106KNm2Ec混凝土的弹性模量，Ec=2.8×104N/mm2；I0桩身换算截面惯性矩，I0=W0d/2=0.585×1.8/2=0.526m4得：a= =0.57（1/m）（3）、桩身最大弯矩计算C1=aM0/H0的计算式中：a桩的水平变异系数a，a=0.57（1/m）M0桩顶所受的最大弯矩，M0=781+37.5×1.8=848.5KNmH0桩顶所受的水平力，H0=37.5KN；得：C1=aM0/H0=0.57×848.5/37.5=12.897ah的计算式中：h桩的入土深度，h=9.50ma桩的水平变异系数a，a=0.57（1/m）得：ah=0.57×9.50=5.415>4.0，取ah=4.0.查表得CH=1.0186。桩身最大弯矩M max的计算M max=M0CH=848.5×1.0186=864.28 KNm桩身临界开裂强度计算：M/W0nN/AnVmt式中n桩顶竖向影响系数，n=0.5；An桩身换算截面积；An =3.14d2/41+(ae-1)pg=3.14×1.82/41+(7.134-1)0.002=2.575m2得：M/W0nN/AnVmt=864.28/0.585-0.5×（400+500）/2.575=1.30< Vmt=1.27×2=2.54N/ mm2满足要求。1、 桩身受弯剪扭承载力复核桩身截面抗扭塑性抵抗矩：Wt=d3/16=3.14×1.83/16=1.14基础所受扭矩：Mkmax=1.644t·m=1.644×107N·m0.175ftWt=0.175×1.27×1.14×109=2.53×108N·m因：Mkmax0.175ftWt所以：可忽略扭矩的影响，按构造配筋。Nmax=（P+G）+M/2S=175+470.91+910/2×1.7=913.56KNQUK=1914.9/1.65=1160.55KN5.2 桩基承载力验算r0NR，r0=1，即：1986.52KN1160.55KN，桩基承载力不满足要求。6、桩身及承台配筋设计计算同时满足以下两式的条件其桩身及承台的配筋可按构造要求配筋1）、Y0NfcAY0：桩基重要性系数，按二级桩取1，N：桩顶轴向力设计值N=P1×1.4+G承台×1.2Fc：混凝土轴心抗压强度设计值A：桩身截面积1）、fcA=11.9×103×3.14×0.72=18309.34KN即：1×1986.52KN<18309.34KN2）、Y0H1Y0H1=1×1.4×37.5=52.5KN=52×1.42×1+（0.5×1986.52）/（2×1.1×103×3.14×0.72）（1.5×1.42+0.5×1.4）1/5=101.92×1.29×1.56=205.1KN所以：Y0H1=1×1.4×37.5=52.5KN=205.1KN桩身可按构造配筋。配筋率0.2%.H1：桩顶水平力设计值h：综合系数查JGJ94-94表4.1.1，取52ft：混凝土轴心抗拉强度设计值NG：桩顶轴向力设计值Ym：桩身截面模量塑性系数，园或矩形分别取定，这里取27、身临界开裂强度计算1）、桩身换算截面受拉边缘的截面模量W0的计算=3.14×1.42/32×1.42+2×（8.25-1）×0.002×1.22=0.19×2=0.38KN.m3d：桩径E：钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比=2.1×105/2.80×104=7.5Ec:C25混凝土弹性模量2.80×104Es：Q235钢弹性模量2.1×105g：桩身配筋率0.2%8.水平变异系数的计算=6×0.9×（1.5×1.4+0.5）/128.521/5=0.7L/mm：桩侧土水平抗力系数的比例系数取6b0：桩身计算宽度，圆形桩直径1m时b0=0.9×（1.5d+0.5）EI：桩身抗裂刚度EI=0.85EcI0=0.85×2.8×104×0.0054=128.52Ec：混凝土的弹性模量2.80×104I0：桩身换算截面惯性矩=1.02×1.8÷2=0.926、 桩身最大弯矩计算1）、=0.67×（650+220）/37.5=15.5：桩的水平变异系数取0.67M0：桩顶所受的最大弯矩（650+220）KN.mH0：桩顶所受的水平力37.5kN2）、h：的计算h：桩的入土深度=5.7m：桩的水平变异系数取0.67根据h之积判断大于或小于4，查表取C=1.012计算桩身的最大弯矩Mmax、Mmax=M0×C=870×1.012=880.44KN.m7、 身临界开裂强度计算M/W0-nN/An=（0.88/0.38）-（0.5×1.99/2.57）=2.3-0.39=1.93N/mm2Ymft=2×1.27=2.541.91N/mm22.54N/mm2，所以，桩身在最大弯矩作用下，桩身不会开裂。M：桩身所受的最大弯矩W0：桩身换算截面受拉边缘的截面模量n：负摩阻力系数取0.5An：桩身换算截面积=3.14×1.42/4×1+（8.25-1）×0.002=1.55Ym：桩身截面模量塑性系数，圆形取2ft混凝土的抗拉强度10、单桩在竖向下和横向水平力作用下，开裂强度的计算=0.88/0.38+0.2/3.14×0.72=2.34N/mm2Ymft=2×1.27=2.54N/mm2即：满足要求。专心-专注-专业