地下室頂板之上施工道路加固處理的驗算

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 工程概況

上海顧村大型居住社區(qū)L05-02地塊建設項目，位于上海市寶山區(qū)顧村鎮(zhèn)。本工程擬建20 幢13～15 層高層住宅、1 幢4 層公共設施配套房、5 幢3 層商業(yè)用房、4 座1 層埋深7.0 m的地下車庫及其他輔助設施。建筑面積151 082 m3。其中商業(yè)用房A為框架結構，帶地下1 層，建筑物高度為16.8 m，單體長62.4 m，地下車庫層頂標高為4.20 m。

2 項目場地特點及施工條件

因工程項目施工場地狹小，且施工現場尚有許多動遷房未搬遷，為了滿足施工安全要求，現擬在商業(yè)用房A地下室車庫頂板之上的1～8軸與C～D軸區(qū)域作一條臨時施工通道，其長62.4 m，寬7 m。原設計可通行車輛為30 t級，現需要通行車輛為68 t級，故需對該區(qū)域的地下室模板排架及其結構作加固處理。加固區(qū)域包括1～8軸與A～F軸及地下室外墻。

本工程商業(yè)A地庫混凝土應分階段施工。先澆筑結構柱，等結構柱拆模后再進行頂梁板的澆筑，從而充分利用地下車庫結構自身的承載力。地下室頂板澆筑完成且達到設計要求的強度后方可進行頂板上部臨時道路的施工。

地下室位置便道寬7 m，長度58.8 m，兩端各加寬3 m做為緩沖帶，然后放坡與外場施工便道相接。施工便道利用E～F軸頂板作為路面基層，原設計厚度250 mm（實際施工采用300 mm），為保護地下車庫頂板面層，按設計圖紙要求覆土200 mm，設置厚150 mm道渣，澆筑厚150 mm C30混凝土，鋼筋Φ12 mm＠150 mm雙向設置。臨時道路兩側設置高1.2 m的防護欄桿，刷警示漆，設立限載警示牌。

3 地下室頂板排架支撐加固驗算[1-9]

3.1 混凝土罐車作用下地下室頂板等效均布荷載的確定

3.1.1 荷載取值

（a）活荷載：混凝土罐車及泵車按18 m3混凝土罐車考慮，混凝土罐車質量約25 t，18 m3混凝土按43.2 t計，合計68.2 t。原設計允許荷載30 t，即68.2－30=38.2 t。

（b）恒荷載：按照施工道路方案，頂板上有覆土，碎石墊層上澆筑鋼筋混凝土路面。

3.1.2 荷載計算

3.1.2.1 混凝土罐車作用下樓面等效均布活荷載的確定

由于罐車最重，以下按罐車作用下驗算樓面等效均布活荷載。按設備的最不利布置確定原則，將罐車后車輪作用在跨中考慮，后輪均作用在一個共同的平面上，輪胎著地尺寸為0.5 m×0.2 m，后車輪承重按輪距布置取總質量的80%，并且考慮沖擊系數1.3，則計算后輪承重為38.2×0.8×1.3=39.7 t，單側一組輪胎承重為19.8 t，如圖1所示。

從安全因素出發(fā)，不考慮地下室頂板達到設計強度后本身的承載力，頂板只負責將上部集中應力傳遞到下部滿堂腳手架支撐上。因此在計算時可不考慮地下室頂板的受力。按照施工道路方案，頂板厚度為30 cm鋼筋混凝土，上有20 cm覆土，厚15 cm碎石墊層上澆筑厚15 cm C30鋼筋混凝土路面，共計80 cm。輪胎作用荷載按45°擴散至地下室頂板板底，如圖2所示。

圖1 混凝土罐車輪距及作用區(qū)間

圖2 混凝土罐車輪胎壓力擴散示意

單側輪胎與地面接觸尺寸為0.5 m×2.0 m，將后輪單組2 個輪胎看做一個整體考慮，單側輪胎承重為9.9 t，按45°擴散至板底的面積為（0.5+0.8×2）×（0.6+0.8×2）=4.62 m2。則單側單軸單輪擴散至板底產生的均布荷載q=N/A=21.4 kN/m2，由圖2可知單側雙軸雙輪擴散至板底產生的均布荷載q=2×21.4=42.8 kN/m2。

3.1.2.2 恒荷載確定

根據《公路橋涵通用設計規(guī)范》（JTG D60—2004）表4.2.1常用材料重力密度確定施工道路恒荷載。其中，素土重力密度查表取17 kN/m3，覆土厚0.2 m，可得素土的荷載q土=3.4 kN/m2；碎石重力密度查表取21 kN/m3，鋪設厚度0.15 m，可得碎石疊層荷載q墊=3.15 kN/m2；C30鋼筋混凝土重力密度查表取25 kN/m3，鋪設厚度0.15 m，可得道路面層荷載q面=3.75 kN/m2；地下室頂板厚度0.3 m，可得板自身荷載q頂板=0.3 ×25=7.5 kN/m2。梁截面550 mm×850 mm，可得梁自身荷載q梁=0.55×0.85×25=11.69 kN/m。

3.1.2.3 荷載組合

荷載組合系數恒荷載取1.2；活荷載取1.4。可得最終在車輪荷載作用下的板面均布荷載Q=42.8×1.4+（3.4+3.15+3.75+7.5）×1.2=81.28 kN/m2。

3.2 頂板排架支撐驗算

支撐鋼管承載力按81.28 kN/m2計算。現場根據實際情況頂撐架體的立桿縱、橫向間距均按500 mm設置，水平桿步距為1 500 mm，根據《建筑施工計算手冊》得知每根鋼管立桿容許荷載[N]＝26.8 kN；計算單元1 m2內共計4 根立桿，每根立桿的實際承載力N＝81.28÷4＝20.32 kN＜[N]，滿足要求。

另外，根據荷載81.28 kN/m2，每根立桿承受的荷載N=0.5×0.5×81 280=20 320 N；鋼管面積A=424 mm2，立桿的受壓應力σ=N/A=20 320/424=47.9 N/mm2。σ=20 320/0.626×424=137.63 N/mm2＜205 N/mm2，滿足要求。

4 地下室梁排架支撐加固驗算

4.1 混凝土罐車作用下地下室梁等效均布荷載的確定

根據上述混凝土罐車作用下地下室頂板活荷載計算結果，梁的均布活荷載q梁活=42.8 ×0.55=23.54 kN/m。

同理，梁的恒荷載q素土=0.2×0.55×17=1.87 kN/m；q碎石=0.15×0.55×21=1.73 kN/m；q路面=0.15×0.55×25=2.06 kN/m；q梁=0.55×0.85×25=11.6 kN/m。

則混凝土罐車作用下地下室梁荷載組合為：23.54×1.4+（1.87+1.73+2.06+11.6）×1.2=53.662 kN/m。

4.2 支撐架的受壓應力及穩(wěn)定性驗算

梁支撐鋼管承載力按53.662 kN/m計算。

根據荷載53.662 kN/m，每根立桿承受的荷載為N=6 707 N，鋼管面積則立桿的受壓應力σ=N/A=6 707/424=15.8 N/mm2。代入穩(wěn)定系數，

σ=6 707/0.626×424=45.42 N/mm2≤f=205 N/mm2，滿足要求。

5 結語

根據上述驗算，地下室頂板作為施工期間的混凝土罐車車道使用，其加固的頂板和梁支撐的立桿受壓穩(wěn)定性均能滿足安全要求，經過工程實踐證明，達到施工安全可靠效果。