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(shè)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(shè)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(shè)施。建筑面積151 082 m3。其中商業(yè)用房A為框架結(jié)構(gòu)，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(xiàn)場尚有許多動遷房未搬遷，為了滿足施工安全要求，現(xiàn)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(shè)計可通行車輛為30 t級，現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(yīng)分階段施工。先澆筑結(jié)構(gòu)柱，等結(jié)構(gòu)柱拆模后再進行頂梁板的澆筑，從而充分利用地下車庫結(jié)構(gòu)自身的承載力。地下室頂板澆筑完成且達到設(shè)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(shè)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(shè)計圖紙要求覆土200 mm，設(shè)置厚150 mm道渣，澆筑厚150 mm C30混凝土，鋼筋Φ12 mm＠150 mm雙向設(shè)置。臨時道路兩側(cè)設(shè)置高1.2 m的防護欄桿，刷警示漆，設(shè)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(zhì)量約25 t，18 m3混凝土按43.2 t計，合計68.2 t。原設(shè)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(shè)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(zhì)量的80%，并且考慮沖擊系數(shù)1.3，則計算后輪承重為38.2×0.8×1.3=39.7 t，單側(cè)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(shè)計強度后本身的承載力，頂板只負責(zé)將上部集中應(yīng)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(cè)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(cè)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(cè)單軸單輪擴散至板底產(chǎn)生的均布荷載q=N/A=21.4 kN/m2，由圖2可知單側(cè)雙軸雙輪擴散至板底產(chǎn)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(jù)《公路橋涵通用設(shè)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(shè)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(shè)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(shù)恒荷載取1.2；活荷載取1.4?？傻米罱K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?，F(xiàn)場根據(jù)實際情況頂撐架體的立桿縱、橫向間距均按500 mm設(shè)置，水平桿步距為1 500 mm，根據(jù)《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(nèi)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(jù)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(yīng)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(jù)上述混凝土罐車作用下地下室頂板活荷載計算結(jié)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(yīng)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(jù)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(yīng)力σ=N/A=6 707/424=15.8 N/mm2。代入穩(wěn)定系數(shù)，

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

5 結(jié)語

根據(jù)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(jīng)過工程實踐證明，達到施工安全可靠效果。