配套用房及办公塔吊桩基础设计施工方案.doc

福州海峡奥林匹克体育中心配套用房及办公塔吊基础设计施工方案中建海峡建设发展有限公司六月 目 录一、编制依据1二、工程概况1三、塔吊选型1四、塔吊基础定位施工及防护2五、塔吊计算书35.1塔吊的基本参数信息35.2基础的基本参数信息35.3各桩位参考土层参数35.4塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算85.5承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算.95.6承台截面主筋的计算.105.7承台截面抗剪切计算.115.8桩竖向极限承载力验算.115.9桩基础抗拔验算.12六、深基坑塔吊基础.126.1施工方案一.126.2施工方案一.12七、附图13一、编制依据本方案重要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制:塔式起重机使用说明书福州海峡奥林匹克体育中心配套用房及办公岩土工程勘察报告塔式起重机设计规范（JGJT187-2023）建筑地基基础设计规范（GB50007-2023）建筑结构荷载规范（GB50009-2023）建筑安全检查标准（JGJ59-2023）混凝土结构设计规范（GB50010-2023）建筑桩基技术规范（JGJ94-2023）福州海峡奥林匹克体育中心配套用房及办公施工图二、工程概况福州海峡奥林匹克体育中心体育场工程配套用房及办公位于福州市南台岛仓山组团中部，北临建新大道，南至规划的凤山路，东起福湾路，西至城市规划路，由福州中建城市开发建设有限公司投资建设，中建（北京）国际设计顾问有限公司设计。本工程主体平台连接体育场和综合体育馆，南北长约235.6m,东西长约759.9m,工程正负零为罗零高程+8.450，结构型式为框架结构，地下室为框架剪力墙结构，地下一层，地上1至5层，总共分为7个区域，总建筑面积144523 m2，其中地下室面积为24907.76（涉及人防面积17967.67和人防物资库6940.09），高度为23.8m。商业中心基础为桩承台基础，桩径为PHC-500-125-AB型管桩，承台顶面标高为-5.0m、-0.55m、-2.45m（0.00为8.45m）。现场场地经平整、回填，目前场地标高约-0.55m。三、塔吊选型本工程塔式起重机重要用于主体混凝土结构施工中的水平垂直运送，根据本工程造型特点、周边体育场和游泳馆、综合体育馆、网球馆的塔吊布置情况，环境情况、工程安排部署的需要及考虑各方面的因素，本工程计划布置11台QTZ160塔吊，臂长60m，使用高度为40m。塔吊基础参考工程抗拔桩进行设计，采用PHC-500-125-AB型管桩，桩长结合各塔吊基础临近勘探孔拟定。具体布置如下表（各孔位土层剖面图见附图6）：表3.1 塔吊选型表编号塔吊型号参考桩孔桩长编号塔吊型号参考桩孔桩长1#塔吊QTZ160PK32387#塔吊QTZ160ZK77322#塔吊QTZ160 ZK132308#塔吊QTZ160ZK55303#塔吊QTZ160ZK137409#塔吊QTZ160PK8404#塔吊QTZ160ZK1274010#塔吊QTZ160ZK19435#塔吊QTZ160ZK852711#塔吊QTZ160ZK4376#塔吊QTZ160ZK8233四、塔吊基础定位施工及防护1）、根据本工程的结构特点，面积大、高度小，1#和 3#楼为一层，高度为6.0m；2#和5#为一层的框架结构，高度为5.4m；4#和6#楼高度为23.8m；7#楼为地下室一层，地上一层，高度为5.55m。1#、2#、3#楼，同时该部分场地需作为钢结构吊装的通道，故此处结构需留到钢结构屋面罩棚施工完后再行施工。因此塔吊布置于环形后浇带外，塔吊基础布置时应避开承台、基础梁，塔身避开上部结构径向梁，具体定位详见施工平面图。2）、塔吊基础施工见“计算书”设计规定。基础施工前应由塔吊拆装队技术负责人进行如下几方面的技术交底：混凝土强度等级、钢筋配置图、基础与建筑平面图、基础剖面图、基础表面平整度规定、预埋螺栓误差规定等，交底人为工程施工负责人，双方书面交接。基础施工应由塔机所有部门派专人监督整个施工过程，同时做好各个隐蔽验收纪录，如钎探纪录、地基隐蔽工程验收纪录等。施工完毕做好砼的养护，砼强度达成规定后方可安装塔吊。3）、顶面用水泥砂浆找平，用水准仪校水平，倾斜度和平整度误差不超过1/5000。4）、机脚螺栓位置、尺寸要绝对对的，应特别注意做好复核工作，尺寸误差不超过0.5mm，螺纹位须抹上黄油，并注意保护。5）、塔基施工时做好防雷接地预埋。6)、承台靠基坑内侧周边砌200砖墙维护，承台靠基坑边一侧设立排水沟，沟深200，宽200，用标砖砌筑，沟内粉刷，将水排至主楼基坑边排水沟内。五、塔吊计算书5.1塔吊的基本参数信息表5.1 塔吊基本参数表荷载工况基础荷载P1（KN）P2（KN）M（KNm）Mk（KNm）工作工况87248.62654553非工作工况77289.529250注：本工程塔吊不采用附墙。塔吊基础节与承台采用地脚螺栓连接(塔吊承台钢筋应与管桩钢筋焊接)，地脚螺栓采用预埋方式埋入基础承台内，地脚螺栓埋设位置详见QTZ160自升式起重机使用说明书。5.2基础的基本参数信息本工程塔吊基础采用桩承台基础，承台尺寸为5米5米1.8米，承台配筋为双层双向B20。基础桩PHC-500-125-AB型管桩，桩顶标高罗零标高6.2m，桩顶进入承台内100mm，桩头钢筋锚入承台长度为1m。具体见下表：表5.2.1 塔基参数表基础承台预制桩基础承台厚度Hc1.800m桩直径0.500m基础承台宽度Bc5.000m桩空心直径0.25m承台混凝土强度等级C35桩混凝土强度等级C80承台混凝土的保护层厚度50mm桩数4承台钢筋级别HRB400桩间距a3m承台顶面覆土厚度0m桩顶标高（罗零）1.75m、6.2m、4.3m5.3各桩位参考土层参数根据福州海峡体育中心中心区配套用房及平台岩土工程勘察报告（具体勘察）,工程编号：2023-12-B15可查出本工程各土层参数如下表：表5.3.1 塔位各土层厚度及阻力标准值表层号土层名称天然地基承载力特性值 fak抗拔系数预制桩(标准值)地层厚度（m）桩侧极限摩阻力qsk桩端极限端阻力qpkkPakPaMPa1#塔 累计 侧阻力2#塔 累计 侧阻力3#塔 累计 侧阻力4#塔 累计 侧阻力5#塔 累计 侧阻力6#塔累计 侧阻力PK32ZK132ZK137ZK127ZK85ZK821杂填土0.7300.391.7600.172.380.731.592粉质粘土（粘土）100-1200.75401.252.1010.52.11.73淤泥450.71511.494.58.888.511818.547.258.5487.6604粉质粘土1600.755511.4721.53.93038.856511.2740.258.45108.45224-1砾砂1500.75005砂质粘土180557.2123309.61093850.255-1淤泥（淤泥质土）500.72007.8892.255-2砾砂2000.756001.31084.256残积砾(砂)质粘性土2500.7753.2147312.71255.53.613634.31129.256.71024.56-1砂质粘土2000.75706-2坡积粉质粘土1800.55557全风化花岗岩3200.7905.53174305.318401507.256.811225.31501.57-1全风化闪长岩3000.7805.08砂土状强风化花岗岩5000.71008.010.628039.62215.510.1285019.53457.2511.222425.520518-1砂土状强风化闪长岩4500.85907.09碎块状强风化花岗岩700129.95.918.413.27.49-1碎块状强风化闪长岩5009-2碎块状强风化辉石安山岩70010中风化花岗岩350068.35.65.28.410-1中风化闪长岩300010-2中风化辉石安山岩3500续 各土层厚度及阻力标准值表层号土层名称天然地基承载力特性值 fak抗拔系数预制桩(标准值)地层厚度（m）桩侧极限摩阻力qsk桩端极限端阻力qpkkPakPaMPa7#塔 累计 侧阻力8#塔 累计 侧阻力9#塔 累计 侧阻力10#塔 累计 侧阻力11#塔 累计 侧阻力ZK77ZK55PK8ZK19ZK41杂填土0.7300.771.7511.731.632粉质粘土（粘土）100-1200.75401.101.80.282.33淤泥450.7158.1649.59.611710.71417.94510.2112.54粉质粘土1600.755514.18253.62826.754939.96068.15584-1砾砂1500.7505砂质粘土18055408.513.159885-1淤泥（淤泥质土）500.7205-2砾砂2000.75606残积砾(砂)质粘性土2500.7754112588211295.512.415364.7910.56-1砂质粘土2000.75706-2坡积粉质粘土1800.55557全风化花岗岩3200.7905.52.913864.710196.49.924549.51765.57-1全风化闪长岩3000.7805.08砂土状强风化花岗岩5000.71008.04.1218611.924697.72435.51034546.82445.58-1砂土状强风化闪长岩4500.85907.09碎块状强风化花岗岩7002.52.118.88.513.39-1碎块状强风化闪长岩5009-2碎块状强风化辉石安山岩70010中风化花岗岩35007.4516.2710-1中风化闪长岩30005.4、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算（选取最不利的塔吊10#塔吊计算）塔吊自重（涉及压重）F1=799.50kN；塔吊最大起重荷载F2=100.00kN；作用于桩基承台顶面的竖向力Fk=F1+F2=899.50kN；风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：Mkmax1840.32kNm；5.5、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算1. 桩顶竖向力的计算依据建筑桩技术规范（JGJ94-2023）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。Nik=(Fk+Gk)/4)/nMykxi/xj2Mxkyi/yj2；其中 n单桩个数，n=4； Fk作用于桩基承台顶面的竖向力标准值，Fk=899.50kN； Gk桩基承台的自重标准值：Gk=25BcBcHc=255.005.001.80=1125.00kN； Mxk,Myk承台底面的弯矩标准值，取1840.32kNm； xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.12m； Nik单桩桩顶竖向力标准值；经计算得到单桩桩顶竖向力标准值 最大压力：Nkmax=(899.50+1125.00)/4+1840.322.12/(22.122)=939.89kN。最小压力：Nkmin=(899.50+1125.00)/4-1840.322.12/(22.122)=72.36kN。不需要验算桩的抗拔！2. 承台弯矩的计算依据建筑桩技术规范（JGJ94-2023）的第5.9.2条。 Mx = Niyi My = Nixi其中 Mx,My计算截面处XY方向的弯矩设计值； xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.50m； Ni1扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=1.2(Nkmax-Gk/4)=790.37kN；通过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2790.370.50=790.37kNm。5.6、承台截面主筋的计算依据混凝土结构设计规范(GB50010-2023)第7.2条受弯构件承载力计算。 s = M/(1fcbh02) = 1-(1-2s)1/2 s = 1-/2 As = M/(sh0fy)式中，l系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，1取为0.94,期间按线性内插法得1.00； fc混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2； ho承台的计算高度：Hc-50.00=1750.00mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=360.00N/mm2；通过计算得：s=790.37106/(1.0016.705000.001750.002)=0.003； =1-(1-20.003)0.5=0.003； s =1-0.003/2=0.998； Asx =Asy =790.37106/(0.9981750.00360.00)=1257.07mm2。由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:5000.001800.000.15%=13500.00mm2。建议配筋值：HRB400钢筋，20110。承台底面单向根数43根。实际配筋值13510.6mm2。5.7、承台截面抗剪切计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-2023)的第5.9.9条，承台斜截面受剪承载力满足下面公式： Vhsftb0h0其中，b0承台计算截面处的计算宽度，b0=5000mm； 计算截面的剪跨比，=a/h0，此处，a=0.3m；当 3时,取=3，得=0.25； hs受剪切承载力截面高度影响系数，当h0800mm时，取h0=800mm，h02023mm时，取h0=2023mm，其间按内插法取值，hs=(800/1750)1/4=0.822； 承台剪切系数，=1.75/(0.25+1)=1.4；0.8221.41.5750001750=15814.255kN1.2939.893=1127.871kN；通过计算承台已满足抗剪规定，只需构造配箍筋！5.8、桩竖向极限承载力验算桩承载力计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-2023)的第5.2.1条：桩的轴向压力设计值中最大值Nk=939.893kN；单桩竖向极限承载力标准值公式：Quk=uqsikli+qpk(Aj+pAp1) u桩身的周长，u=1.571m； Aj空心桩桩端净面积,Aj=0.147m2； p桩端土塞效应系数，p=0.179； Ap1空心桩敞口面积，Ap1=0.049m2；各土层厚度及阻力标准值如下表: 各土层厚度及阻力标准值如下表: 序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)抗拔系数土名称11.7330.000.000.70杂填土20.2840.000.000.75粉质粘土37.9015.000.000.70淤泥49.9055.000.000.75粉质粘土50.1055.000.000.75砂质粘土612.4075.000.000.70砾质粘性土79.9090.005500.000.75全风化花岗岩86.80100.008000.000.70砂土状强风化闪长岩913.300.000.000.85碎块状强风化闪长岩由于桩的入土深度为43.00m,所以桩端是在第8层土层。单桩竖向承载力验算: Quk=1.5712631.6+8(0.147+0.2530.049)=4134.985kN；单桩竖向承载力特性值：R=Ra=Quk/2=4134.985/2=2067.492kN；Nk=939.893kN1.2R=1.22067.492=2480.991kN；桩基竖向承载力满足规定！同理可得各塔吊桩单桩竖向承载力，汇总如下表：1#塔2#塔3#塔4#塔5#塔6#塔7#塔8#塔9#塔10#塔11#塔桩身入土深度3830404027333230404337桩端所在土层88888888888桩侧阻力标准值100100100100100100100100100100100Quk（KN）27992364315530802118288825442581306541343141Ra（KN）139911821578154010591444127212901532206715711.2Ra（KN）16791418189318481271173215261548183924811885由上表看出各桩基竖向承载力均满足规定！此外，本工程现有场地是由海砂回填而成，现有场地回填标高在6.77.9m之间，室内地面标高8.45m，承台面标高设计1#和9#在-5.4m，承台厚度1.8m，桩顶标高1.35m，原地面标高约5m，回填层中桩长按1m计，总桩身长度汇总如下： 桩长 塔号1#塔2#塔3#塔4#塔5#塔6#塔7#塔8#塔9#塔10#塔11#塔有效桩长（m）3830404027333230404337六、深基坑塔吊基础6.1施工方案一1）、第一阶段土方重要采用大型挖掘机机械开挖，开挖至-2.45m【24.2m*24.2m】，按1：1放坡；2)、第二阶段土方重要采用大型挖掘机机械开挖，开挖至-5.00m，按1：1放坡；3）、第三阶段在四根管桩外侧【7m*7m】打钢板桩，然后采用机械与人工配合开挖，在挖至坑底时（-7.00m）应预留300mm厚采用人工开挖；4）、第四阶段在塔吊承台基础施工完后立即进行土方回填（基础承台四周），然后把钢板桩拔出。具体详见附图76.2施工方案二1）、第一阶段土方重要采用大型挖掘机机械开挖，开挖至-4.40m【22.3m*22.3m】，按1：1放坡；2）、第二阶段在四根管桩外侧【7m*7m】打钢板桩，然后采用机械与人工配合开挖，在挖至坑底时（-6.30m）应预留300mm厚采用人工开挖，然后把预制的水泥管（D=1500m）套入管桩，在水泥管与管桩之间浇筑砼（与管桩桩芯一起浇筑）；3）、等管桩桩芯与水泥管与管桩之间的砼强度达成设计规定后，再开始进行塔吊基础承台施工；4）、在进行底板土方开挖时，先把钢板桩拔出，再采用人工开挖的方式把基础承台位置底部土方开挖至（-6.10m），并随即进行垫层（200mm）、底板（200mm）施工，【与地下室底板、垫层一起施工】。5）、主体结构竣工后，塔吊基础承台采用炮头机打爆及人工装卸【外运】。具体详见附图8以上两种施工方案根据现场开挖进展，土质情况进行拟定。七、附图附图1：塔吊平面布置图附图2：塔吊桩示意图附图3：承台配筋图附图4：塔吊基础定位图附图5：塔吊承台与边坡位置关系图(8#)：附图6：桩位参考土层剖面图 1#塔吊 2#塔吊 3#塔吊 4#塔吊 5#塔吊 6#塔吊 7#塔吊 8#塔吊 9#塔吊 10#塔吊 11#塔吊 附图7：施工方案一 (1#、2#、9#)附图8：施工方案二 (1#、2#、9#)