既有建筑上重載行車通道的設計思考

摘 要：通過工程實例探討如何在保留既有建筑的情況下增加重載行車通道，盡減少對既有建筑是影響。通過對上部構件兩種工況下的受力分析以及混凝土管樁的豎向承載力計算以確保結構的安全可靠。

關鍵詞：落煤口；載重行車道；預應力混凝土管樁

1 工程概況

該工程為淮南礦業集團謝橋礦煤泥干燥工程中的一個單位項目。主要工程為將現有風機房上部拆除，下部改造為落煤口使用。

既有建筑上部為風機房下部為地下返煤膠帶機走廊。上部風機房為框架結構一層建筑，下部返煤膠帶機走廊結構形式為鋼筋混凝土剪力墻結構，走廊上部凈寬4.5m，長6.0m，深7.4m，剪力墻厚度370mm。風機房拆除后在返煤膠帶機走廊上部設置落煤系統，可以通過鏟車將干燥后的煤泥推入落煤口經給料機運輸至返煤膠帶機后裝車運出。封閉后的落煤口應考慮鏟車從此處通過，還應考慮不落煤時作為干煤泥堆場使用。

2 結構布置

由于本工程為利用現有建筑物進行改造使用，原建筑設計中未考慮后期改造功能需求，固本次設計的主要原則為盡量減少對現有建筑物的影響，滿足安全要求。設計考慮在拆除后的返煤膠帶機走廊兩側各設置3根混凝土預應力管樁用以承受新增加的上部荷載。這樣首先管樁施工無需開挖基槽，最大程度上減少對現有建筑物基礎的影響，同時使用中不會對現有建筑物基礎產生側向壓力。混凝土管樁頂設置現澆混凝土梁用以拉結增加管樁直接的相互作用同時承受上部荷載并傳遞至管樁。在返煤膠帶機走廊上口縱向布置七根鋼梁，作為主要承重構件承受行車及堆煤荷載，上部鋪設鋼篦子，鋼梁兩端與混凝土梁間采用預埋螺栓連接，方便日后設備維修時拆除。落煤口上部各構件布置形式如圖1所示：

3 結構計算

該工程使用過程中存在兩種工況，工況一為鏟車鏟煤落下且鏟車有可能上到封閉口處，鏟車采用ZL50型轉載機，自重18t，額定載重梁5t，軸距2.25m；工況二為鋼篦子上鋪設鋼板用以對煤，此區域堆煤重約70t。

3.1 鋼梁計算

鋼梁計算長度l=6.8m，工況一情況下承受均布恒荷載q1=2.0kN/m（主要為鋼梁上鋼篦子重量）和鏟車輪壓P=230/4=57.5kN。受力情況如圖2：

工況二情況下鋼梁主要承重上部的堆煤恒荷載q2=163kN/m。

將以上兩種工況分別進行計算，最終選定鋼梁采用HW400*400型鋼滿足設計要求。

3.2 樁基計算

樁基承受全部豎向荷載亦存在兩種工況。工況一為上部混凝土梁、鋼梁、鋼篦子等的恒荷載和由裝載機產生的活荷載；工況二為上部混凝土梁、鋼梁、鋼篦子、鋼板以及對煤產生的恒荷載。經計算工況一恒荷載標準值q1=55.25kN，活荷載標準值Q=230kN，則工況一荷載設計值R1=1.2*55.25+1.4*230=388.3（kN）；工況二恒荷載標準值q2=230.18kN，則工況二荷載設計值R2=1.2*230.18=276.2（kN）。P1>P2，故取樁豎向承載力設計值R=388.3kN。

根據巖土工程勘察報告該區域①層土為雜填土，②層為粉質粘土，③層為粉土夾粉砂，④層為粉質粘土，⑤層為粉土。土層分布情況見圖3：

設計選用PHC-AB400（95）預應力混凝土管樁進行試算。已知條件為：樁長L=15m，③、④、⑤層土極限側阻力標準值分別為：qs2k=65kPa，qs3k=55kPa，qs4k=65kPa，土層厚度分布為：l1=2m，l2=2，l3=5m。⑤層土極限端阻力標準值qpk=1800kPa。

經以上計算，可選用PHC-AB400（95）-15a混凝土預應力管樁作為本工程的樁基使用。

作者簡介：鄧召軍（1978-），男，山東高密人，安徽理工大學在讀工程碩士，研究方向結構工程；淮南煤礦勘察設計院工程師，土建設計室主任。