塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)排水方案

1、中國建筑工程總公司CHINA STATE CONSTRUCTION ENGRG.CORP.錦繡香江配套中小學(xué)工程塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)排水方案中 建 二 局第三建筑工程有限公司 2011年5月20日塔 吊 基 礎(chǔ) 設(shè)計(jì)排水 方 案工程名稱：錦繡香江配套中小學(xué)工程地點(diǎn)：廣州市番禺區(qū)南村鎮(zhèn)里仁洞村施工單位：中建二局第三建筑工程有限公司 編制單位：錦繡香江配套中小學(xué)項(xiàng)目部 編 制： 審 核： 審 批：審批日期： 年 月 日一、工程概況本工程位于廣州市番禺區(qū)南村鎮(zhèn)。工程總用地面積為52755平方米，總建筑面積41794平方米，共包括6棟單體建筑。各單體建筑的概況見下表：單體名稱建筑層數(shù)檐口高度建筑總高度基礎(chǔ)形式

2、備注中學(xué)部行政樓313.916.678靜壓樁26.3中學(xué)部圖書館419.822.55靜壓樁26.6中學(xué)部教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓521.525.028靜壓樁26.7中學(xué)部宿舍和食堂5/125.328.95天然基礎(chǔ)25.7小學(xué)部教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓521.525.028天然基礎(chǔ)24.7中小學(xué)體育館325.328.29天然基礎(chǔ)24.4備注一欄中的絕對(duì)標(biāo)高為各棟建筑的±0.00的標(biāo)高。各棟單體在擬建場地內(nèi)的分布情況見總平面圖所示。根據(jù)施工需要，現(xiàn)計(jì)劃安裝三臺(tái)QT80型塔式起重機(jī)（自由高度46米），其中1#、2#塔吊臂長為60米，3#塔吊臂長為50米，塔式起重機(jī)的安裝見下圖所示： 在進(jìn)場后，首先安排1#3#塔吊基礎(chǔ)

3、的施工，以便塔吊能夠及早投入使用，有利于工程的開展。二、塔吊基礎(chǔ)形式確定1、1#塔吊根據(jù)華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院勘察有限公司出具的錦繡香江配套中小學(xué)巖土勘察報(bào)告提供的中學(xué)部教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓ZK5和ZK12孔的地質(zhì)勘查報(bào)告，因1#塔吊位于這兩個(gè)孔的中間部位，因此塔吊基礎(chǔ)的地質(zhì)情況參照這兩個(gè)孔的地質(zhì)情況確定。Zk5在21.36米以上為素填土層，21.36米以下為粉質(zhì)粘土層；ZK12在21.43米以上為素填土層，20.23米21.43米之間為細(xì)砂層，20.23米以下為粉質(zhì)粘土層。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，粉質(zhì)粘土層的承載力特征值為190KPa（地質(zhì)勘查報(bào)告第14頁），可以作為塔吊基礎(chǔ)的持力層，但擬建建筑物的&#

4、177;0.00的標(biāo)高為26.326.7，故塔吊基礎(chǔ)采用四樁靜壓預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，塔吊基礎(chǔ)面標(biāo)高為中學(xué)部行政樓±0.00（絕對(duì)標(biāo)高26.3米）。2、3#塔吊2#塔吊位于中學(xué)部宿舍和食堂ZK31和ZK41之間，故塔吊基礎(chǔ)部位的地質(zhì)情況參照這兩個(gè)孔的地質(zhì)情況確定。ZK41從25.88米以下為砂質(zhì)粘性土，ZK31自26.52米以下為砂質(zhì)粘性土，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，砂質(zhì)粘性土的承載力特征值為200KPa,可以作為持力層，故基礎(chǔ)采用天然基礎(chǔ)。2#塔吊基礎(chǔ)定位見上圖。2#塔吊基礎(chǔ)面標(biāo)高為-4.25米（絕對(duì)標(biāo)高21.45米）。3、2#塔吊3#塔吊位于ZK35和ZK39之間，ZK35在28.75米處

5、即為粉質(zhì)粘土，ZK39在25.98米處即為粉質(zhì)粘土，可以作為塔吊基礎(chǔ)的持力層，故采用天然基礎(chǔ)。綜合考慮確定3#塔吊基礎(chǔ)面標(biāo)高同體育館的±0.00（絕對(duì)標(biāo)高24.4米）相同。塔吊編號(hào)基礎(chǔ)形式基礎(chǔ)面標(biāo)高初始安裝高度覆蓋范圍最終安裝高度大臂朝向安裝完成后塔吊大臂的絕對(duì)標(biāo)高1#樁基礎(chǔ)26.3米36.4米行政樓36.4米南北62.7米圖書館教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓3#天然基礎(chǔ)21.45米36.4米食堂和宿舍36.4米東西57.8米小學(xué)實(shí)驗(yàn)樓2#天然基礎(chǔ)24.4米30.8米小學(xué)實(shí)驗(yàn)樓30.8米南偏東10度55.2米體育館說明：2#塔吊的安裝高度含地下室部分。三、塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，ZK5的地質(zhì)情況與

6、1#塔吊基礎(chǔ)最接近，因此參考ZK5的地質(zhì)條件。1#塔基礎(chǔ)采用靜壓高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下設(shè)4根直徑為500mm的C80預(yù)應(yīng)力管樁，樁尖入強(qiáng)風(fēng)化層內(nèi)1.5米，初步確定樁長為2025米長，實(shí)際樁長按照現(xiàn)場需要確定，現(xiàn)場據(jù)此進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工。塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)為5000mm×5000mm×1350mm。本塔吊基礎(chǔ)的±0.00相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高的26.3米。3#塔吊基礎(chǔ)面標(biāo)高與地下室結(jié)構(gòu)底板面標(biāo)高一致。在塔吊基礎(chǔ)施工完成后，回填塔吊基礎(chǔ)四周的土方至基礎(chǔ)面高度，塔吊基礎(chǔ)尺寸為6000mm×6000mm×1350mm。2#塔吊基礎(chǔ)持力層標(biāo)高為22.95米，基礎(chǔ)面標(biāo)高

7、為24.4米，塔吊基礎(chǔ)施工完成后，基礎(chǔ)四周的作業(yè)面進(jìn)行回填。塔吊基礎(chǔ)尺寸為6000mm×6000mm×1350mm。四、塔吊基礎(chǔ)排水措施1）1#塔吊基礎(chǔ)離鋼筋加工場相對(duì)位置比較近，在塔吊四周砌筑300×400的明溝，再與鋼筋制作房，成品材料堆場周圍的排水溝連成一起，最后排入市政管網(wǎng)，3#塔吊基礎(chǔ)由于在建筑物外側(cè)，礎(chǔ)頂標(biāo)高和筏板頂標(biāo)高一致，位置相對(duì)于正負(fù)零比較底，故采用在基礎(chǔ)中心位置預(yù)留一個(gè)300×300×400（深）的集水坑，在用水泵把集水坑中的水排入基坑頂四周的明溝。如下圖：2）2#塔吊基礎(chǔ)在中小學(xué)體育館與教學(xué)樓之間，塔吊基礎(chǔ)面標(biāo)高24.4m

8、在四周砌筑300×300的明溝，排水坡度0.5%,排入基坑頂明溝，經(jīng)沉砂池過濾后，排入市政雨水管。五、塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書6.1 1#塔吊樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)算書依據(jù)塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)程(JGJ/T 187-2009)。（1）參數(shù)信息塔吊型號(hào)：QTZ80（TC6013A-6）塔機(jī)自重標(biāo)準(zhǔn)值：Fk1=340.70kN起重荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Fqk=60.00kN塔吊最大起重力矩：塔吊計(jì)算高度：H=36.4m塔身寬度：B=2.00m非工作狀態(tài)下塔身彎矩：樁混凝土等級(jí)：C80承臺(tái)混凝土等級(jí)：C35保護(hù)層厚度：50mm矩形承臺(tái)邊長：5.0m承臺(tái)厚度：Hc=1.350m承臺(tái)箍筋間距：S=200mm承

9、臺(tái)鋼筋級(jí)別：HRB335承臺(tái)頂面埋深：D=0.000m樁直徑：d=0.500m樁間距：a=4.000m樁鋼筋級(jí)別：HPB235樁入土深度：20.00m樁型與工藝：預(yù)制樁樁空心直徑：0.250m計(jì)算簡圖如下： （2）荷載計(jì)算1）自重荷載及起重荷載塔機(jī)自重標(biāo)準(zhǔn)值Fk1=340.7kN基礎(chǔ)以及覆土自重標(biāo)準(zhǔn)值Gk=5×5×1.35×25=843.75kN承臺(tái)受浮力：Flk=5×5×0.85×10=212.5kN起重荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fqk=60kN2）風(fēng)荷載計(jì)算工作狀態(tài)下塔機(jī)塔身截面對(duì)角線方向所受風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值塔機(jī)所受風(fēng)均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (Wo=0.2

10、kN/m2) =0.8×1.59×1.95×1.2558×0.2=0.62kN/m2=1.2×0.62×0.35×2=0.52kN/m塔機(jī)所受風(fēng)荷載水平合力標(biāo)準(zhǔn)值Fvk=qsk×H=0.52×36.20=18.94kN基礎(chǔ)頂面風(fēng)荷載產(chǎn)生的力矩標(biāo)準(zhǔn)值Msk=0.5Fvk×H=0.5×18.94×36.40=344.71kN.m非工作狀態(tài)下塔機(jī)塔身截面對(duì)角線方向所受風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值塔機(jī)所受風(fēng)均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (本地區(qū) Wo=0.50kN/m2)=0.8×1.65×

11、1.95×1.2558×0.50=1.62kN/m2=1.2×1.62×0.35×2.00=1.36kN/m塔機(jī)所受風(fēng)荷載水平合力標(biāo)準(zhǔn)值Fvk=qsk×H=1.36×36.40=49.504kN基礎(chǔ)頂面風(fēng)荷載產(chǎn)生的力矩標(biāo)準(zhǔn)值Msk=0.5Fvk×H=0.5×49.504×36.40=900.97kN.m3）塔機(jī)的傾覆力矩工作狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)組合的傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值Mk=-411.94+0.9×非工作狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)組合的傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值Mk=-411.94+900.97=489.03kN.m（3）樁

12、豎向力計(jì)算非工作狀態(tài)下：Qk=(Fk+Gk)/n=(340.7+843.75)/4=296.11kNQkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L=(340.7+843.75)/4+(477.60+49.504×1.35)/5.66=392.30kNQkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L=(340.7+843.75-212.5)/4-(477.60+49.504×1.35)/5.66=146.82kN工作狀態(tài)下：Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(340.7+843.75+60)/4=311.11kNQkmax=(Fk

13、+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L=(340.7+843.75+60)/4+(755.25+18.94×1.35)/5.66=449.16kNQkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L=(340.7+843.75+60-212.5)/4-(755.25+18.94×1.35)/5.66=119.94kN（4）承臺(tái)受彎計(jì)算1）荷載計(jì)算不計(jì)承臺(tái)自重及其上土重，第i樁的豎向力反力設(shè)計(jì)值：工作狀態(tài)下：最大壓力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35

14、×(340.7+60)/4+1.35×(755.25+18.94×1.35)/5.66=321.61kN最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×(340.7+60)/4-1.35×(755.25+18.94×1.35)/5.66=-51.13kN非工作狀態(tài)下：最大壓力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×340.7/4+1.35×(477.60+49.504×

15、;1.35)/5.66=244.85kN最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×340.7/4-1.35×(477.60+49.504×1.35)/5.66=-14.87kN2）彎矩的計(jì)算依據(jù)塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)程第條其中 Mx,My1計(jì)算截面處XY方向的彎矩設(shè)計(jì)值(kN.m)；xi,yi單樁相對(duì)承臺(tái)中心軸的XY方向距離(m)；Ni不計(jì)承臺(tái)自重及其上土重，第i樁的豎向反力設(shè)計(jì)值(kN)。由于工作狀態(tài)下，承臺(tái)正彎矩最大：Mx=My=2×321.61×承臺(tái)最大負(fù)彎矩:

16、Mx=My=2×-51.13×3）配筋計(jì)算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程GB50010-2002第條 式中 1系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不超過C50時(shí)，1取為1.0,當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，1取為0.94,期間按線性內(nèi)插法確定；fc混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；h0承臺(tái)的計(jì)算高度；fy鋼筋受拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fy=300N/mm2。底部配筋計(jì)算：s=643.21×106/(1.000×16.700×5000.000×13002)=0.0046=1-(1-2×0.0046)0.5=0.0046s=1-0.0046/2=0.9977As=643.21&

17、#215;106/(0.9977×1300.0×300.0)=1653.0mm2頂部配筋計(jì)算：s=102.27×106/(1.000×16.700×5000.000×13002)=0.0007=1-(1-2×0.0007)0.5=0.0007s=1-0.0007/2=0.9977As=102.27×106/(0.9996×1300.0×300.0)=262.3mm2（5）承臺(tái)剪切計(jì)算最大剪力設(shè)計(jì)值：Vmax=321.61kN依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002)的第條。我們考慮承臺(tái)配

18、置箍筋的情況，斜截面受剪承載力滿足下面公式：式中 計(jì)算截面的剪跨比,=1.500ft混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，ft=1.570N/mm2；b承臺(tái)的計(jì)算寬度，b=5000mm；h0承臺(tái)計(jì)算截面處的計(jì)算高度，h0=1300mm；fy鋼筋受拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fy=300N/mm2；S箍筋的間距，S=200mm。經(jīng)過計(jì)算承臺(tái)已滿足抗剪要求，只需構(gòu)造配箍筋!（6）承臺(tái)受沖切驗(yàn)算角樁軸線位于塔機(jī)塔身柱的沖切破壞錐體以內(nèi)，且承臺(tái)高度符合構(gòu)造要求，故可不進(jìn)行承臺(tái)角樁沖切承載力驗(yàn)算（7）樁身承載力驗(yàn)算樁身承載力計(jì)算依據(jù)建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范(JGJ94-2008)的第條根據(jù)第二步的計(jì)算方案可以得到樁的軸向壓力設(shè)計(jì)值，取

19、其中最大值N=1.35×449.16=606.37kN樁頂軸向壓力設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足下面的公式：其中 c基樁成樁工藝系數(shù)，取0.85fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fc=35.9N/mm2；Aps樁身截面面積，Aps=147262mm2。經(jīng)過計(jì)算得到樁頂軸向壓力設(shè)計(jì)值滿足要求由于樁的最小配筋率為0.45%，計(jì)算得最小配筋面積為663mm2綜上所述，全部縱向鋼筋面積663mm2（8）樁豎向承載力驗(yàn)算依據(jù)塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)程(JGJ/T 187-2009)的第和條軸心豎向力作用下，Qk=311.11kN；偏向豎向力作用下，樁基豎向承載力必須滿足以下兩式：單樁豎向承載力特征值按下式計(jì)算

20、：其中 Ra單樁豎向承載力特征值；qsik第i層巖石的樁側(cè)阻力特征值；按下表取值；qpa樁端端阻力特征值，按下表取值；u樁身的周長，u=1.57m；Ap樁端面積,取Ap=0.20m2；li第i層土層的厚度,取值如下表；厚度及側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值表如下：序號(hào) 土層厚度(m) 側(cè)阻力特征值(kPa) 端阻力特征值(kPa) 土名稱1 4.8 10 0 粘性土2 8.9 35 1000 粉土或砂土3 3.9 35 1000 粉土或砂土4 4.4 40 1900 密實(shí)粉土5 6 70 2500 密實(shí)粉土由于樁的入土深度為20m,所以樁端是在第4層土層。最大壓力驗(yàn)算：Ra=1.57×(4.8×

21、;10+8.9×35+3.9×35+2.4×40)+1900×0.20=1302.98kN由于: Ra = 1302.98 > Qk = 311.11,所以滿足要求!由于: 1.2Ra = 1563.57 > Qkmax = 449.16,所以滿足要求!6.2 2#、3#塔吊天然基礎(chǔ)計(jì)算書因3#塔吊的安裝高度低于2#塔吊，因此在計(jì)算時(shí)以2#塔吊為計(jì)算模型，計(jì)算結(jié)果適用于3#塔吊。依據(jù)塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)程(JGJ/T 187-2009)。（1）參數(shù)信息塔吊型號(hào)：QTZ80（TC6013A-6）自重(包括壓重)：F1=350.70kN

22、最大起重荷載：F2=60.00kN最大起重力距：塔吊起重高度：H=36.4m塔身寬度：B=2.00m非工作狀態(tài)塔身彎矩：混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C35鋼筋級(jí)別：HRB335地基承載力特征值：190.00kPa承臺(tái)寬度：Bc=6.00m承臺(tái)厚度：h=1.35m基礎(chǔ)埋深：D=0.00m計(jì)算簡圖： （2）荷載計(jì)算1）自重荷載及起重荷載塔機(jī)自重標(biāo)準(zhǔn)值Fk1=350.7kN基礎(chǔ)以及覆土自重標(biāo)準(zhǔn)值Gk=6×6×1.35×25=1215kN承臺(tái)受浮力：Flk=6×6×0.85×10=306kN起重荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fqk=60kN2）風(fēng)荷載計(jì)算工作狀態(tài)下塔機(jī)塔身截

23、面對(duì)角線方向所受風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值塔機(jī)所受風(fēng)均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (Wo=0.2kN/m2) =0.8×1.59×1.95×1.31×0.2=0.65kN/m2=1.2×0.65×.35×2=0.55kN/m塔機(jī)所受風(fēng)荷載水平合力標(biāo)準(zhǔn)值Fvk=qsk×H=0.55×42=22.93kN基礎(chǔ)頂面風(fēng)荷載產(chǎn)生的力矩標(biāo)準(zhǔn)值Msk=0.5Fvk×H=0.5×22.93×非工作狀態(tài)下塔機(jī)塔身截面對(duì)角線方向所受風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值塔機(jī)所受風(fēng)均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (本地區(qū) Wo=0.50kN/m2) =0.8&#

24、215;1.65×1.95×1.31×.5=1.69kN/m2=1.2×1.69×.35×2=1.42kN/m塔機(jī)所受風(fēng)荷載水平合力標(biāo)準(zhǔn)值Fvk=qsk×H=1.42×42=59.48kN基礎(chǔ)頂面風(fēng)荷載產(chǎn)生的力矩標(biāo)準(zhǔn)值Msk=0.5Fvk×H=0.5×59.48×42=1249.10kN3）塔機(jī)的傾覆力矩工作狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)組合的傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值Mk=-411.94+0.9×非工作狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)組合的傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值三. 地基承載力計(jì)算依據(jù)塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)程(JGJ/T

25、187-2009)第條承載力計(jì)算。塔機(jī)工作狀態(tài)下：當(dāng)軸心荷載作用時(shí)：=(350.7+60+909)/(6×6)=36.66kN/m2當(dāng)偏心荷載作用時(shí)：=(350.7+60+909)/(6×6)-2×(879.98×1.414/2)/36.00=2.09kN/m2由于 Pkmin0 所以按下式計(jì)算Pkmax：=(350.7+60+909)/(6×6)+2×(879.98×1.414/2)/36.00=71.22kN/m2塔機(jī)非工作狀態(tài)下：當(dāng)軸心荷載作用時(shí)：=(350.7+909)/(6×6)=43.49kN/m2當(dāng)偏

26、心荷載作用時(shí)：=(350.7+909)/(6×6)-2×(837.16×1.414/2)/36.00=2.11kN/m2由于 Pkmin0 所以按下式計(jì)算Pkmax：=(350.7+909)/(6×6)+2×(837.16×1.414/2)/36.00=67.87kN/m2（4）地基基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算地基基礎(chǔ)承載力特征值計(jì)算依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50007-2002第條。計(jì)算公式如下：其中 fa修正后的地基承載力特征值(kN/m2)；fak地基承載力特征值，取0.00kN/m2；b基礎(chǔ)寬度地基承載力修正系數(shù)，取0.00；d基礎(chǔ)埋深地基承載力修正系數(shù)，取0.00；基礎(chǔ)底面以下土的重度，取20.00kN/m3；m基礎(chǔ)底面以上土的重度，取20.00kN/m3；b基礎(chǔ)底面寬度，取6.00m；d基礎(chǔ)埋深度,取0.00m。解得修正后的地基承載力特征值 fa=0.00kPa實(shí)際計(jì)算取的地基承載力特征值為:fa=190.00kPa軸心荷載作用：由于 faPk=36.66kPa 所以滿足要求！偏心荷載作用：由于1.2×faPkmax=71.22kPa 所以滿足要求！（5）承臺(tái)配筋計(jì)算依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50007-2