預制裝配式項目地下室頂板臨時道路鋼立柱加固施工

楊永寧，徐紅海，王曉旻

（上海建工五建集團有限公司，上海 200062）

1 引言

近年來，隨著國內經濟的不斷發展，城市核心區都面臨建筑工程用地緊缺問題。特別是近幾年國家大力推廣預制裝配式建筑，如何設置大型預制構件的材料堆場與重型臨時道路成為施工中必須面對的關鍵問題。通常，結構設計階段往往不會考慮施工荷載的因素，所以施工現場可采用結構預加固、模板排架保留、排架后置回頂、型鋼后置加固等多種方式解決[1-2]。本文將結合實際工程研究采用鋼立柱加固方式的計算分析、施工要點與實施效果。本加固方法的優勢主要體現在施工速度快與節約成本，通過前期有效的策劃能確保工程質量和安全。

2 工程概況

森蘭外高橋A2-3建設項目工程位于上海市浦東新區森蘭外高橋地區，工程總用地面積16 053.4 m2，基坑面積13 000 m2，總建筑面積44 995.95 m2，其中地上建筑面積32 317.68 m2，地下建筑面積12 678.27 m2；地下1層為剪力墻結構，本工程底板厚600 mm，頂板厚250 mm，頂板主要涉及400 mm×700 mm、500 mm×800 mm兩種截面梁，混凝土強度等級C35。

地上15～21層為預制裝配式剪力墻結構，工程單位預制裝配率不小于40%。基坑水平設置一道混凝土支撐棧橋，豎向設置鋼立柱，結構回筑工況為底板完成后拆除混凝土支撐及鋼立柱。

3 施工場地加固難、特點

3.1 如何選擇施工場地道路的加固方式

本工程基坑邊線緊鄰施工紅線，地上結構為預制裝配式，地上結構施工不可避免面臨地下室頂板重型臨時道路的規劃與加固問題；同時需要充分考量加固方式的選擇，不同的加固方式將對進度、成本、質量、安全產生不同結果。

3.2 如何減少對地下室后續施工的影響

因為鋼結構立柱加固所占用的空間極其狹小，利用傳統的鋼管排架加固方式直接影響地下室施工操作面的移交，直接影響地下室工程驗收，間接影響整個工程的工期，有時甚至是工程推進的關鍵問題；從側面說明合理的頂板加固方式要有利于施工面移交[3]。

3.3 如何兼顧場地加固方式的成本因素

通過不同種類地下室頂板加固方式的成本測算，采取較為低廉的方案對項目的效益比較可觀。要以技術可行，經濟合理，安全可靠為原則選擇加固方案。

3.4 如何確保整個施工過程的加固安全

利用鋼立柱加固地下室頂板存在質量與安全問題。鋼立柱的設計、施工質量是前期，在鋼立柱安裝、拆除實施過程中安全監控也要引起重視。通過前期充分的策劃、交底，過程的控制能確保實施效果。

4 頂板鋼立柱加固設計

4.1 鋼立柱加固方式

本工程地下室頂板臨時道路鋼立柱加固的工藝特征在于首先根據現場的條件確定利用基坑混凝土支撐現有的豎向鋼格構；其次，與結構設計單位充分協商，取得設計單位的認可。

鋼立柱采用角鋼加綴板焊接形成格構柱，設置位置基本在地下室頂板與結構梁交接部位，底板地面固定采用預埋鋼板，與鋼立柱焊接固定；鋼立柱上部設置鋼板頂托，頂托與鋼立柱焊接，頂托上采用方木與夾板頂緊結構梁底部。整個加固系統除了底部的預埋件其余基本可回收再利用。

4.2 設計計算

4.2.1 施工重載道路區域的選擇

選擇消防通道位置布置施工重型道路，GB 50009—2012《建筑結構荷載規范》規定：消防車活荷載適用于滿載總重力為300 kN的大型車臺，其活荷載標準值為雙向板20 kN/m2，單向板35 kN/m2。實際活荷載大于上述數值，需要通過結構驗算后確定鋼格構柱加固措施。

4.2.2 設計計算工況與參數

1）本工程地下車庫頂板為肋形樓蓋，雙向板結構，根據道路布置位置，選擇雙向板雙向跨度最大的3.9 m×3.9 m區域塊板作為最不利計算單元，并將車輪對稱布置在雙向板正中央位置作為最不利狀態。

2）工程車輛活荷載取最大項，取混凝土攪拌車最大載重量64 （t混凝土罐車自重約30 t，12 m3混凝土按34 t計，總計64 t）。PC車輛載重時（按載重量最大）為70 t汽車動荷載，啟動和剎車動力系數取1.3。

3）考慮到現場施工及結構安全，需在施工時對PC運輸等重型車輛行駛道路位置的車庫頂板進行荷載計算，以確保PC進場時，使行車線路能夠滿足最大荷載的承載力。荷載要求：恒荷載取值為32.4 kN/m2，活荷載為5 kN/m2。

4.2.3 鋼立柱布置與節點詳圖

運用的現場實際地下室頂板加固面積為4 300 m2，突擊鋼立柱加固平面布置圖、節點詳圖見圖1。

圖1 鋼立柱加固平面布置圖

鋼格構柱采用角鋼4L160 mm×160 mm×16 mm，柱截面尺寸為460 mm×460 mm；綴板為400 mm×300 mm×12 mm，間距700 mm；選用φ48 mm×3.0 mm鋼管及其配件作為其側向穩定措施；預埋鋼板采用600 mm×600 mm×10 mm。

4.2.4 設計計算結果

1）加固設計計算主要包含結構板配筋計算、結構板受沖切承載力計算、結構梁計算、PKPM建模計算、鋼立柱強度計算[4]；前面5項內容計算均滿足要求。

2）地下室頂板加固鋼立柱利用原有基坑內豎向鋼格構柱，規格為4L160 mm×160 mm×16 mm型鋼格構柱，其截面為460 mm×460 mm，型鋼型號為Q235B，綴板大小為400 mm×300 mm×12 mm，間距700 mm；本工程立柱受壓長度為底板至頂板距離5 m；鋼格構柱布置位置如圖2所示。

圖2 鋼立柱加固布置位置圖

鋼格構柱承受軸向活載標注值為1 200 kN，鋼格構柱承受軸向恒載標注值為300 kN；構件穩定滿足要求，強度滿足要求。其中，根據上述計算結果，由于在次梁與次梁交界處設置了型鋼立柱，對該節點產生負彎矩，建議所有次梁頂部鋼筋通長設置4φ25 mm。

5 頂板鋼立柱加固施工措施

5.1 施工工藝流程

放線定位→預埋鋼板→鋼格構柱吊裝就位→位置及垂直度調整→與預埋件焊接→搭設梁底模板排架→木方梁底嵌縫→鋼格構立柱拆除。

5.2 關鍵施工要點

5.2.1 預埋鋼板

依據放線定位定出的平面位置放置預埋鋼板；預埋鋼板采用鋼板加4根鋼筋，鋼板厚度、平面尺寸、鋼筋直徑依據受力計算確定，預埋件鋼筋與鋼板的焊縫厚度不小于8 mm。

5.2.2 鋼格構柱吊裝就位

鋼格構立柱由汽車吊、履帶吊、塔吊進行吊放均可，吊點位于格構柱上部，吊點中心須與格構柱重心位于同一豎直線上，以確保格構柱的垂直。采用吊裝機械設備依據現場實際情況而定，利用現有塔吊作業。鋼立柱吊裝就位后對位置及垂直度進行調整到位。

5.2.3 與預埋件焊接

各鋼格構立柱的底部與對應的預埋鋼板相焊接，焊縫不小于8 mm；焊接過程中，吊機始終吊住格構柱，避免其受力；鋼格構立柱與底板、樓板預埋件的焊接必須由專業焊工操作；焊接工作完成后搭設梁底模板排架。

5.2.4 木方梁底嵌縫

型鋼立柱固定完畢，搭設模板排架過程中再次復核立柱頂部標高；鋼結構立柱的頂部托板與對應的結構梁交接部位底部之間通過方木與夾板頂緊。

5.2.5 鋼格構立柱拆除

鋼格構柱拆除前應全面檢查鋼格構柱對接連接、支撐體系等是否符合要求；拆除程序事先報項目部安全主管審查通過；支撐架體拆除應先拆除四周用于整體穩定鋼管扣件，鋼格構柱拆除采用氧氣氣隔拆除，控制好倒地方向，并在地面上鋪設橡膠輪胎。

5.3 其他質量安全措施

（1）前期對加固方案做好策劃論證工作，得到結構設計的認可。（2）對進場的鋼立柱材料做好驗收、檢驗工作。（3）鋼立柱現場安裝階段的偏差、垂直度控制在允許范圍內。（4）預埋件、焊接，與結構梁底的銜接工作做好交底與現場驗收工作。（5）處于密閉空間動火作業做好相應防護措施。

6 實施效果

6.1 經濟效益

1）從傳統的地下室模板排架保留作為地下室頂板臨時道路的加固或者采用后續鋼管排架后置加固，鋼管排架的租賃費用每月約20萬元，而本工程采用基坑階段現有的鋼格構作為地下室頂板加固材料，節約材料租賃費用每月15萬元。

2）同時相對于排架加固的人工、機械、措施費用比鋼格構多5萬元；總體運用此方案可為現場每月節約20萬元。

6.2 社會效益

1）該施工方案在森蘭外高橋A2-3建設項目中使用效果良好，達到了預期的目的，工程質量安全受到了建設單位和監理單位的一致好評。

2）由于前期的充分策劃，過程有力控制，本方案在實施過程中在成本、工期的優勢得到較好體現，為今后預制裝配式類似工程地下室頂板加固提供參考與借鑒。

7 結語

地下室頂板加固是裝配式建筑施工須重點關注的技術措施。地下室頂板加固方式選擇應根據實際工程情況，提前做好部署，并與設計單位做好溝通工作，以確保裝配式建筑施工過程地下室頂板結構和構件運輸的安全。