某工程2號地塊地下室頂板加固施工技術

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(太原城市職業(yè)技術學院，山西 太原 030027)

引言

基于土地資源的日趨緊張和建筑體量的日趨增大，在地塊的有限條件下采用大面積地下室的結構設計向地下要空間，已成為當下建筑的普遍現(xiàn)象。地下空間最大程度地利用，往往體現(xiàn)在縱深開發(fā)或平面拓展。縱深開發(fā)是對地面下進行多層開發(fā)，如建造大面積地下車庫；平面拓展則是占據(jù)開發(fā)地塊的大部分區(qū)域，最大限度地緊鄰紅線建造，這便造成了在結構施工過程中周邊可用場地十分有限的狀況，以致于會影響施工作業(yè)的水平運輸，無法按進度組織施工。綜合工程平面拓展的實際，探索地下室頂板的加固施工技術，并在地下室頂板上設置道路、堆場及加工場所等施工必要設施，解決施工場地狹小等問題，以確保能按計劃進度組織施工。

1 工程概況

某工程2號地塊總建筑面積為366 344.00 m2，地下面積為62 178.08 m2。該工程使用年限為50年，耐火等級二級，抗震設防裂度為8度。由于該工程地庫面積大，基坑開挖靠近紅線，周圍可用場地狹窄，運輸?shù)缆?、加工場地及材料堆場等均設置在地下室頂板上。

2 地下室頂板加固設計方案

該地塊施工的關鍵技術在于地下室頂板加固施工、底板大體積混凝土施工等。

2.1 地下室頂板加固區(qū)域

該地塊土方開挖后，在已施工完成的地下室頂板上設計施工車輛及消防車行駛的道路、堆放材料和加工場所等，需對施工期間的荷載與設計活荷載進行比較，確定施工荷載大于設計荷載，并按照相關道路的設計要求，根據(jù)現(xiàn)場平面布置情況，確定地下室頂板加固區(qū)域，如圖1所示。

圖1 某工程2號地塊地下室頂板加固部位

2.2 地下室頂板加固支護

為保證地下室頂板結構不受影響，綜合考慮整體工程及該地塊地下室頂板實際情況，加固技術采用鋼管滿堂腳手架支撐體系。鋼管支撐加固的優(yōu)點是不需要改變原地下室頂板結構，施工較為靈活，地下室頂板支撐體系如圖2所示。

圖2 地下室頂板支護剖面圖

后澆帶區(qū)域是結構受力的薄弱環(huán)節(jié)，一般設計時不考慮其封閉前的受力情況，故在地下室頂板上設置施工道路時，應盡量避開后澆帶區(qū)域，盡可能選擇柱間連續(xù)梁區(qū)域。如果受環(huán)境制約無法避開，必須在該區(qū)域采取加密支撐，以保證后澆帶區(qū)域結構不受損傷。

3 結構驗算

為保證在鋼筋運輸車通過時地下車庫頂板的結構安全，根據(jù)GB 50009—2012《建筑結構荷載規(guī)范》要求，設定荷載取值和安全動力系數(shù)，并進行等效均布活荷載驗算，確定結構支撐加固技術與措施。

3.1 荷載取值

鋼筋運輸車滿載重30 t，考慮車輛啟動和剎車的動力系數(shù)，確定荷載取值為30×1.1=33 t。

3.2 結構驗算

3.2.1 等效均布活荷載驗算

等效均布活荷載計算式：

qe=8Mmax/(bl2)

(1)式中：qe——單向板上的局部荷載，包括集中荷載；Mmax——簡支單向板的絕對最大彎矩，按設備最不利布置確定；b——單向板上局部荷載的有效分布寬度，根據(jù)GB 50009—2012《建筑結構荷載規(guī)范》附錄C.0.5規(guī)定，b根據(jù)荷載作用面平行于板跨的計算寬度bcx、荷載作用面垂直于板跨的計算寬度bcy及板跨度l的取值來確定；l——地下室板的跨度，本結構驗算取最大軸線間距4 000 mm。 滿載后鋼筋運輸車荷載取值30 t，約330 kN，輪胎著地受荷面積取值為0.6 m×0.2 m，如圖3所示。

圖3 載重車尺寸圖

Mmax=330×4/4=330 (kN·m)。

bcx=0.2+0.25=0.45 (m)，

bcy=0.6+0.25=0.85 (m)，

bcx

b=2/3bcy+0.73l=2/3×0.85+0.73×4=3.487 (m)。

將Mmax、b、l代入(1)式，算得：

qe=47.32 kN/m2。

等效的均布荷載為47.32 kN/m2，大于設計值35 kN/m2，故需對車庫頂板進行回頂。

3.2.2 支撐架受壓應力驗算

實地測算，頂撐架體的立桿縱、橫向間距均按800 mm，水平桿步距按1 200 mm設計，根據(jù)《建筑施工計算手冊》，每根鋼管(Φ48 mm×3.5 m)立桿容許荷載[N]=36 kN，計算單元為2.4 m×2.4 m=5.76 m2，共計9根立桿，如圖4所示。

圖4 腳手架計算單元

每根立桿的實際承載力：

N=47.32×5.76/9=30.28 (kN)。

N<[N]=36 kN，滿足要求。

立桿受壓應力σ表示為：

σ=N/A

(2)

式中：A——鋼管面積，取值489 mm2。

σ=30 280/489=61.9 (N/mm2)。

3.2.3 立桿受壓穩(wěn)定性計算

立桿受壓穩(wěn)定性表示為：

σ=N/(ΦA)≤f

(3)

式中：Φ——軸心受壓桿穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)《建筑施工手冊》由鋼管長細比λ確定，λ=L/i，L取1 200 mm，鋼管回轉半徑i取15.8，λ=1 200/15.8=75.95，取近似值76，查手冊得Φ=0.744。 計算得：

σ=83.23 N/mm2<205 N/mm2

σ

4 地下室頂板加固施工技術

加固施工前，先確定各立桿的位置，在底部鋪平墊木并與水平桿扣緊后，再加設剪刀撐。立桿采用規(guī)格為Φ48 mm×3.5 m的鋼管，一般部位立桿縱橫向間距為800 mm×800 mm，特殊部位立桿縱橫向間距為600 mm×600 mm，水平桿步距≤1 200 mm。

4.1 施工道路架構技術

在后澆帶位置需加蓋覆土，覆土層對施工車輛輪壓有擴散作用，為防止施工道路翻轉，采用灰土填充，并鋪鋼板保護。后澆帶處鋼管腳手架處需加密設置，其立桿縱橫向間距為600 mm×600 mm。

4.2 材料堆場架構技術

鋼筋堆場現(xiàn)澆板底立桿縱橫向間距按800 mm設置，梁底的立桿間距按600 mm設置，水平桿步距≤1 200 mm。對水平桿間距的搭建，根據(jù)地下室具體高度進行選擇。

4.3 搭設立桿、縱橫向水平桿及剪刀撐與橫向斜撐技術

架構的搭設主要有立桿、縱橫向水平桿及剪刀撐與橫向斜撐方式，搭設時應嚴格按照規(guī)范進行。

4.3.1 立桿施工技術

(1)木墊板。立桿底部必須設置木墊板，厚度≮50 mm。

(2)立桿接長。立桿須接長時，禁止搭接或在水平錯接，必須使用對接扣件連接。且對接扣件交錯布置，同步內(nèi)兩根相鄰立桿不宜出現(xiàn)接長，一根立桿的兩個相鄰接頭的距離應>500 mm。

(3)U型托(可調(diào)托撐)。在鋼管立桿頂部安裝U型托，U型托具有可調(diào)節(jié)功能。安裝時使用長度≯200 mm的螺桿精準調(diào)節(jié)，保證立桿上下同心。

4.3.2 縱、橫向水平桿施工技術

鋼管加固縱、橫向水平桿的技術要求：立桿內(nèi)側設置縱向水平桿，固定縱向水平桿采用直角扣件，其對接扣件需交錯布置。所有接頭中心與最近主節(jié)點的距離應小于縱距的1/3。

不同步或不同跨的兩相鄰接頭，水平方向的錯開距離應>500 mm，搭接長度應≮100 mm。

在立桿距離底座上<200 mm的位置上，用直角扣件固定縱、橫向掃地桿，橫向掃地桿固定在縱向掃地桿下方位置。

4.3.3 剪刀撐、橫向斜撐施工技術

對頂撐加固的連續(xù)腳手架，跨越立桿5～7根設置縱向剪刀撐。每道剪刀撐寬度取6～9 m，斜桿與地面的夾角45°～60°之間，確保腳手架的穩(wěn)定性。采用與鋼管外徑(Φ48 mm)相匹配扣件規(guī)格，螺栓擰緊扭力距取40～65 N·m之間。在主節(jié)點位置固定的直角、旋轉扣件，且扣件的開口朝上或朝內(nèi)，二者中心點之間的距離應<150 mm。剪刀撐、橫向斜撐等的桿件端頭伸出扣件蓋板邊緣的長度≮100 mm。

5 結語

該工程地下室頂板加固施工，結合實地環(huán)境條件經(jīng)過驗算測試，取得良好效果，既滿足了施工作業(yè)的需要，又保證了工程的順利安全實施，且未造成地下室結構損害，對類似場地狹小的工程項目有一定的借鑒作用。