地下車庫頂板加固施工技術(shù)

摘 要：本文介紹安徽合肥云峰花園二期住宅工程，由于場地的限制，后期工程預(yù)制構(gòu)件的堆放以及混凝土澆筑需要在地下室頂板上進(jìn)行，為避免頂板因荷載較大產(chǎn)生撓度，出現(xiàn)混凝土裂縫，同時(shí)為減少對后期砌體抹灰及地下管網(wǎng)安裝的影響，采用鋼柱加固的方式進(jìn)行加固。

關(guān)鍵詞：車庫頂板;臨時(shí)道路;材料堆場;鋼柱加固;荷載計(jì)算

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

本工程位于合肥市經(jīng)開區(qū)壩下路與宿松路交口，擬建建筑主要由1棟30層、1棟29+1層、1棟24層、1棟23層、2棟14層、1棟18層、1棟13層、3棟10層、3棟8層、1棟7層住宅樓組成。地下室基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)加250mm厚抗浮板，地下室頂板板厚為300mm，砼強(qiáng)度等級為C35。

1.2 地下室結(jié)構(gòu)概況

本工程地下車庫底板為獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板，獨(dú)立基礎(chǔ)高度600～900mm厚不等，防水筏板均為300mm厚;車庫頂板板厚300mm，縱橫最大跨度6100mm、7800mm;頂梁尺寸短跨為300mm×600mm、400mm×600mm，長跨為400mm×700mm、500mm×700mm。頂板上設(shè)計(jì)回填土厚度為1200mm，地下車庫設(shè)計(jì)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為4KN/㎡，消防車道設(shè)計(jì)荷載按板跨及覆土折算。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)的確定

2.1 地下車庫頂板設(shè)置臨時(shí)道路的原則：

2.1.1 合理規(guī)劃，盡可能利用地下室頂板消防通道的位置，避開后澆帶部位

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中的說明：“消防活荷載是適用于滿載總重力為300KN的大型車臺?！庇捎诳紤]到消防車輛的荷載作用，消防通道部位須進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)設(shè)計(jì)。地下室結(jié)構(gòu)為控制結(jié)構(gòu)變形設(shè)置有后澆帶，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般未考慮其受力情況，故在設(shè)置地下室頂板上施工道路時(shí)，需盡可能避開后澆帶部位，若無法避開，則需設(shè)置臨時(shí)支撐措施。

2.1.2 地下車庫頂板臨時(shí)道路布置情況

根據(jù)以上原則，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，對地庫頂板的施工道路、PC堆場以及材料堆場的位置進(jìn)行布置，具體位置如圖1所示。

2.1.3 原設(shè)計(jì)承載能力計(jì)算

2.1.3.1 查 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 GB50009-2012附錄表A.1.4：黏土自重為18KN/m?;

2.1.3.2 地下車庫頂板覆土1.2m，每平方米荷載：18KN/m?×1.2m=21.6KN/㎡

2.1.3.3 地下室頂板可承受荷載（非消防車道）為：

21.6KN/㎡+（活動(dòng)荷載4KN/㎡）=25.6KN/㎡;

2.1.3.4 地下室頂板可承受荷載（消防車道）為：

21.6KN/㎡+（活動(dòng)荷載20KN/㎡）=41.6KN/㎡;

2.2 地下車庫頂板加固體系設(shè)計(jì)

2.2.1 重車行車道區(qū)域

2.2.1.1 行車道頂板加固支撐

由于現(xiàn)場地庫外場地受限，為了滿足現(xiàn)場需求，所有PC構(gòu)件運(yùn)輸車輛、混凝土罐車、鋼筋原材運(yùn)輸車不得不駛?cè)氲叵萝噹祉敯?，考慮到地下車庫頂板結(jié)構(gòu)荷載有限，為了規(guī)避因重載造成結(jié)構(gòu)裂縫甚至坍塌等現(xiàn)象，現(xiàn)場對重車行車道區(qū)域的結(jié)構(gòu)頂板進(jìn)行加固處理。為了盡可能減少對后期砌體、抹灰及地下管網(wǎng)安裝的影響，將傳統(tǒng)的滿堂腳手架加固改為鋼柱加固。具體加固形式圖2所示：

2.2.1.1.1 鋼柱采用φ158mm壁厚4mm的鋼管;

2.2.1.1.2 鋼柱上端設(shè)置250mm×250mm×3mm的鐵板，底部澆筑φ300mm圓柱高300mm素砼支墩。

2.2.1.1.3 根據(jù)地下車庫軸網(wǎng)顯示，長邊板不少于2根鋼管，短邊板不少于1根鋼管，每道梁必須進(jìn)行回頂加固，鋼管間距不得大于2.5m，如短邊軸距大于5.4m需增加一排鋼管。

2.2.1.2 后澆帶處加固支撐

2.2.1.2.1 后澆帶模板支撐體系單獨(dú)設(shè)置，同樣采用φ158mm壁厚4mm的鋼柱進(jìn)行支撐，鋼柱間距不宜大于3000mm，遇梁必須設(shè)置鋼柱，鋼柱宜在后澆帶兩側(cè)混凝土澆筑前進(jìn)行預(yù)埋，直至后澆帶結(jié)構(gòu)混凝土澆筑齡期達(dá)到方可拆除。

2.2.1.2.2 行車道后澆帶頂板臨時(shí)滿填砂石，上部面層先采用1200mm寬2cm厚鋼板覆蓋后，再行覆蓋200mm厚砂石+200mm厚混凝土面層（或PC車道區(qū)域的溫度后澆帶先澆筑）。

2.2.1.3 結(jié)構(gòu)頂板卸載

為了進(jìn)一步確保地庫頂板結(jié)構(gòu)安全，考慮到施工車輛輪壓在覆土層上有擴(kuò)散作用，故然在行車道上回填200mm厚砂石夯實(shí)，在砂石上硬化200mm厚混凝土作為臨時(shí)道路，具體做法如圖3、圖4所示。

2.2.2 材料堆場

2.2.2.1 PC預(yù)制構(gòu)件堆碼區(qū)域、鋼筋原材堆場其加固方式同重載行車道加固方式一致，不再贅述。

2.2.2.2 其他材料堆場：考慮到荷載不大，無須進(jìn)行回頂支撐。

2.2.3 施工電梯坐落在地庫頂板上

電梯直接落在車庫頂板上部，地下一層采用48×2.7鋼管進(jìn)行加固，縱橫向間距0.8mm，步距1.5m，底部200mm高設(shè)置一道掃地桿，板底背楞采用40×90木枋，立桿頂部設(shè)可調(diào)支座，底部墊墊塊。加固體系周圍設(shè)連續(xù)剪刀撐，沿基礎(chǔ)長方向居中布置一道豎向剪刀撐。施工過程中加固范圍為基礎(chǔ)范圍5.8m×4m。

2.3 地下室頂板荷載計(jì)算

2.3.1 車庫頂板行車荷載

2.3.1.1 不同車體作用下樓面等效均布活荷載的確定?？紤]到材料搬運(yùn)和裝卸以及車輛行進(jìn)的動(dòng)力系數(shù)，可采取1.1～1.3，本項(xiàng)目考慮結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)妥，動(dòng)力系數(shù)考慮最大選擇1.3，根據(jù)各種車型荷載：

吊車：按25T吊車考慮，自重27噸，吊運(yùn)PC構(gòu)件最重按6噸計(jì)，合計(jì)33×1.3，總計(jì)43噸;

鋼筋運(yùn)輸車：按裝車30t考慮，車重15t，合計(jì)45×1.3=58.5噸;

混凝土罐車及泵車：按裝12立方米混凝土考慮，12立方米混凝土按29噸計(jì)，罐車自重約15噸，合計(jì)為44×1.3=57噸;

干混砂漿罐車：按裝15立方米車考慮，車自重約20噸，砂漿25噸，合計(jì)45×1.3，總計(jì)59噸考慮;

PC構(gòu)件平板掛車：按裝車30t考慮，車自重約25噸，合計(jì)為55×1.3，總計(jì)70噸考慮。

綜上荷載按PC構(gòu)件平板掛車的荷載進(jìn)行計(jì)算。

2.3.1.2 平板掛車荷載換算：根據(jù)13.5米平板掛車前、中、后軸分布，其總載量按70t，即70×9.8=686KN。按前軸負(fù)荷5%，中軸負(fù)荷35%，后軸負(fù)荷60%考慮，即后軸為3×137KN。按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄C.0.2：連續(xù)梁板的等效均布活荷載，可按單跨簡支計(jì)算。但計(jì)算內(nèi)力時(shí)，仍應(yīng)按連續(xù)考慮。按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄C.0.6：雙向板的等效均布荷載可按與單向板相同的原則，等效均布活荷載可按：qe=8Mmax/bL²（L—板的跨度;b—有效分布寬度;Mmax—簡支單向板的絕對最大彎矩）。按后車輪作用在跨中考慮，輪胎著地尺寸為0.6m×0.2m。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB5009-2012附錄C.0.5條，局部荷載的有效分布寬度按公式C.0.5-1計(jì)算有效載荷面積，如圖5所示：

Mmax=（686×0.6/2）×（7.7/2-2.5/2）=535.08KN.m ，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012附錄C.0.5-1，bcx、bcy取值為：bcy = btx+2S+h=0.6+0.3=0.9，bcx = bty+2S+h=0.2+0.3=0.5，當(dāng)bcx

車庫頂板行車驗(yàn)算：（PC選擇13.5米長運(yùn)輸車輛，車裝貨后總重700KN。700KN車重荷載11.74KN/㎡）<（頂板可承受荷載25.6KN/㎡），符合頂板承載要求。根據(jù)上述驗(yàn)算，本工程地庫頂板設(shè)計(jì)荷載已能滿足施工需求！但考慮實(shí)際施工中長時(shí)間走車、材料駁運(yùn)會(huì)持續(xù)不斷對地庫頂板施加動(dòng)荷載，為保證地庫頂板安全，故在臨時(shí)車道及鋼筋堆場區(qū)域做頂板加固處理。地下室按本方案進(jìn)行支撐加固，頂板上需要回填200厚砂石，砂石上澆筑200厚C25混凝土路面。

2.3.2 后澆帶行車驗(yàn)算

計(jì)算模型：后澆帶上鋪設(shè)6m×3m×2cm鋼板以便過車，后澆帶兩側(cè)設(shè)置Φ158mm立桿，圓鋼管間距2800mm，最大間距不超過3500mm，為安全起見，現(xiàn)假設(shè)車行荷載全部由圓鋼管承擔(dān)，驗(yàn)算過程如下：

選重量最大的運(yùn)輸鋼管的貨車進(jìn)行計(jì)算：貨車總重約（車和貨）700KN，圓鋼管：φ158，壁厚4mm，鋼材牌號為Q235，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為215 N/mm?，截面面積 A = 23.1cm²，截面慣性矩： Ix =624cm⁴，回轉(zhuǎn)半徑： i = 5.2cm，計(jì)算長度為3.35m，長細(xì)比λ=L/i=3.35/0.052=64.42，由λ值查規(guī)范《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017附錄D 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.867，故單根圓鋼管受壓承載力=穩(wěn)定系數(shù)×截面面積×設(shè)計(jì)強(qiáng)度=0.867×0.00231×215×1000=430.6KN，按最大立桿間距3.5m×3.5m計(jì)算單立桿受力情況：N=3.5×3.5×17.59=215.478KN，立桿穩(wěn)定性計(jì)算：N/φ·A≤F，215478÷0.867×2310=107.59N/mm²≤215 N/mm?，滿足要求。

2.3.3 材料堆場堆載驗(yàn)算

2.3.3.1 圓盤一級鋼堆載驗(yàn)算

圓盤一級鋼每盤的重量計(jì)算得：約20KN，平放時(shí)的底面積：3.14×（圓盤直徑1.6/2）×2=2.00㎡，車庫受到的壓力： 20/2=10 KN/㎡，（圓盤一級荷載為10KN/㎡）<（頂板可承受荷載25.6 KN/㎡），符板承載要求。

2.3.3.2 直條二、三級鋼筋堆載驗(yàn)算

鋼筋按9m長計(jì)算，接觸面積0.3m，9*0.3*2.56T/m?=6.912T，每捆鋼筋重量2T，故鋼筋堆載高度不得超過3捆。

2.3.3.3 鋼管堆載驗(yàn)算

鋼管（Ф48×3.0）理論重量：0.0333 KN/m，堆載面分布中得出1m寬1.5m高空間內(nèi)可放置約675根鋼管，1m長1m寬的地方堆載1m高鋼管，其重量為：（0.0333 KN/m）×（675根）=22.48 KN/㎡，（1.5m高鋼管荷載為22.48KN/㎡）<（頂板可承受荷載25.6KN/㎡），符合頂板承載要求。

2.3.3.4 方木、板堆載驗(yàn)算

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012附錄表A中A.1.1得方木、板自重：（4 KN/m?），每平方受力：（4 KN/m?）×（1m）=4 KN/㎡，方木可堆載高度：（32 KN/㎡）/（4 KN/㎡）= 6.4m，根據(jù)現(xiàn)場材料堆放要求規(guī)定方木、板堆放不超過2m;（要求堆載高度2m）<（可堆載高度6.4m），符合頂板承載要求。

2.3.3.5 PC構(gòu)件堆載驗(yàn)算

預(yù)制墻板存放架寬度2.7m，根據(jù)圖紙PC最長尺寸為5m，構(gòu)件最大自重5.65T，每個(gè)存放架存放4塊預(yù)制墻板，總自重為22.6T。每平方荷載為：22.6T/（2.7*5）=16.7KN/㎡<25.6KN/㎡，符合頂板承載要求。

疊合板堆碼疊放不得超過6塊，每塊疊合板自重約為1T，面積約為6㎡，每平方荷載約為6KN/㎡，符合頂板承載要求。

2.4 地下室頂板加固體系

2.4.1 材料要求

2.4.1.1 本工程排架系統(tǒng)主要采用鋼管搭設(shè)。鋼管材料為Φ158厚4mm的Q235鋼管，鋼管截面面積A=23.091cm²，軸慣性矩Ix=624.43cm⁴，抗扭系數(shù)Wt=164.323cm³，容許應(yīng)力為[σ]=205N/mm²。

2.4.1.2 鋼管應(yīng)具有產(chǎn)品質(zhì)量合格證，進(jìn)場前要選樣進(jìn)行復(fù)試，并有質(zhì)量檢查報(bào)告。

2.4.1.3 鋼管表面應(yīng)光滑平直，不得有裂縫、壓痕、銹蝕等缺陷，且鋼管外徑與壁厚允許偏差小于0.3mm。

2.4.1.4 混凝土墩先與頂板澆筑，強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

2.4.2 支撐搭設(shè)

2.4.2.1 鋼柱安裝

安裝前，對相關(guān)人員進(jìn)行交底，明確搭設(shè)要求，掌握搭設(shè)技術(shù)。安裝支撐鋼管前，需對支撐鋼管頂部鐵板、底部鋼管涂刷脫模劑。每搭設(shè)完一步排架后應(yīng)按照構(gòu)造要求進(jìn)行校正，做到橫平豎直軸線誤差在15mm，立桿垂直度允許偏差小于15mm。待地庫模板拆除后，對支撐表面做防銹處理。斜板處回頂在鋼柱上采用大頭塞進(jìn)行塞緊。鋼柱安裝成型如圖6所示。

2.4.2.2 鋼管架體搭設(shè)

距離地面200mm設(shè)置縱橫掃地桿，立桿底部使用模板作為墊板，在支撐體系四周、搭設(shè)剪刀撐，滿堂支架的可調(diào)托撐螺桿、可調(diào)底座伸出長度不得超過300mm，插入立桿內(nèi)的長度不得小于150mm。

2.4.3 加固體系的拆除

待地庫頂板回土結(jié)束后，即可以進(jìn)行加固體系的拆除。拆除時(shí)必須在拆除部位設(shè)置警戒區(qū)和相應(yīng)的警戒人員，拆除鋼管支撐時(shí)，先對鋼管進(jìn)行臨時(shí)固定，再破除下口混凝土構(gòu)造墩子，然后拆卸支撐件和臨時(shí)固定架，同時(shí)保護(hù)好拆下的鋼管材料，并在指定的位置堆放整齊，做好落手清工作。

2.4.4 加固體系驗(yàn)收

鋼管須有產(chǎn)品質(zhì)量合格證、質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告等證明書;鋼管表面應(yīng)平直光滑，無裂縫，使用前須對其壁厚進(jìn)行抽檢，抽檢比例不低于30%;對加固體系的位置進(jìn)行驗(yàn)收，應(yīng)符合方案要求。

3 結(jié)語

本工程總結(jié)安徽合肥云峰花園商品住宅工程，通過將地下車庫傳統(tǒng)的滿堂架手架加固方式改為鋼管加固方式，加快了施工進(jìn)度，減少工作量，同時(shí)有效地控制噪聲和揚(yáng)塵污染，為項(xiàng)目部取得經(jīng)濟(jì)效益。建議在今后項(xiàng)目地下車庫施工過程中，推廣鋼柱加固的加固方式。

參考文獻(xiàn)：

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[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012中國建筑工業(yè)出版社 2012

[4]朱凱波.地下室頂板上設(shè)置施工道路的施工技術(shù)[J].建筑施工，2012，34（04）：319-321.

作者簡介：姓名：申華;出生年月：1966.06.06;民族：漢;籍貫：江蘇省泰興市;職稱：泰州市地方高工