地下室顶板之上施工道路加固处理的验算

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 工程概况

上海顾村大型居住社区L05-02地块建设项目，位于上海市宝山区顾村镇。本工程拟建20 幢13～15 层高层住宅、1 幢4 层公共设施配套房、5 幢3 层商业用房、4 座1 层埋深7.0 m的地下车库及其他辅助设施。建筑面积151 082 m3。其中商业用房A为框架结构，带地下1 层，建筑物高度为16.8 m，单体长62.4 m，地下车库层顶标高为4.20 m。

2 项目场地特点及施工条件

因工程项目施工场地狭小，且施工现场尚有许多动迁房未搬迁，为了满足施工安全要求，现拟在商业用房A地下室车库顶板之上的1～8轴与C～D轴区域作一条临时施工通道，其长62.4 m，宽7 m。原设计可通行车辆为30 t级，现需要通行车辆为68 t级，故需对该区域的地下室模板排架及其结构作加固处理。加固区域包括1～8轴与A～F轴及地下室外墙。

本工程商业A地库混凝土应分阶段施工。先浇筑结构柱，等结构柱拆模后再进行顶梁板的浇筑，从而充分利用地下车库结构自身的承载力。地下室顶板浇筑完成且达到设计要求的强度后方可进行顶板上部临时道路的施工。

地下室位置便道宽7 m，长度58.8 m，两端各加宽3 m做为缓冲带，然后放坡与外场施工便道相接。施工便道利用E～F轴顶板作为路面基层，原设计厚度250 mm（实际施工采用300 mm），为保护地下车库顶板面层，按设计图纸要求覆土200 mm，设置厚150 mm道渣，浇筑厚150 mm C30混凝土，钢筋Φ12 mm＠150 mm双向设置。临时道路两侧设置高1.2 m的防护栏杆，刷警示漆，设立限载警示牌。

3 地下室顶板排架支撑加固验算[1-9]

3.1 混凝土罐车作用下地下室顶板等效均布荷载的确定

3.1.1 荷载取值

（a）活荷载：混凝土罐车及泵车按18 m3混凝土罐车考虑，混凝土罐车质量约25 t，18 m3混凝土按43.2 t计，合计68.2 t。原设计允许荷载30 t，即68.2－30=38.2 t。

（b）恒荷载：按照施工道路方案，顶板上有覆土，碎石垫层上浇筑钢筋混凝土路面。

3.1.2 荷载计算

3.1.2.1 混凝土罐车作用下楼面等效均布活荷载的确定

由于罐车最重，以下按罐车作用下验算楼面等效均布活荷载。按设备的最不利布置确定原则，将罐车后车轮作用在跨中考虑，后轮均作用在一个共同的平面上，轮胎着地尺寸为0.5 m×0.2 m，后车轮承重按轮距布置取总质量的80%，并且考虑冲击系数1.3，则计算后轮承重为38.2×0.8×1.3=39.7 t，单侧一组轮胎承重为19.8 t，如图1所示。

从安全因素出发，不考虑地下室顶板达到设计强度后本身的承载力，顶板只负责将上部集中应力传递到下部满堂脚手架支撑上。因此在计算时可不考虑地下室顶板的受力。按照施工道路方案，顶板厚度为30 cm钢筋混凝土，上有20 cm覆土，厚15 cm碎石垫层上浇筑厚15 cm C30钢筋混凝土路面，共计80 cm。轮胎作用荷载按45°扩散至地下室顶板板底，如图2所示。

图1 混凝土罐车轮距及作用区间

图2 混凝土罐车轮胎压力扩散示意

单侧轮胎与地面接触尺寸为0.5 m×2.0 m，将后轮单组2 个轮胎看做一个整体考虑，单侧轮胎承重为9.9 t，按45°扩散至板底的面积为（0.5+0.8×2）×（0.6+0.8×2）=4.62 m2。则单侧单轴单轮扩散至板底产生的均布荷载q=N/A=21.4 kN/m2，由图2可知单侧双轴双轮扩散至板底产生的均布荷载q=2×21.4=42.8 kN/m2。

3.1.2.2 恒荷载确定

根据《公路桥涵通用设计规范》（JTG D60—2004）表4.2.1常用材料重力密度确定施工道路恒荷载。其中，素土重力密度查表取17 kN/m³，覆土厚0.2 m，可得素土的荷载q土=3.4 kN/m2；碎石重力密度查表取21 kN/m³，铺设厚度0.15 m，可得碎石叠层荷载q垫=3.15 kN/m2；C30钢筋混凝土重力密度查表取25 kN/m³，铺设厚度0.15 m，可得道路面层荷载q面=3.75 kN/m2；地下室顶板厚度0.3 m，可得板自身荷载q顶板=0.3 ×25=7.5 kN/m2。梁截面550 mm×850 mm，可得梁自身荷载q梁=0.55×0.85×25=11.69 kN/m。

3.1.2.3 荷载组合

荷载组合系数恒荷载取1.2；活荷载取1.4。可得最终在车轮荷载作用下的板面均布荷载Q=42.8×1.4+（3.4+3.15+3.75+7.5）×1.2=81.28 kN/m2。

3.2 顶板排架支撑验算

支撑钢管承载力按81.28 kN/m2计算。现场根据实际情况顶撑架体的立杆纵、横向间距均按500 mm设置，水平杆步距为1 500 mm，根据《建筑施工计算手册》得知每根钢管立杆容许荷载[N]＝26.8 kN；计算单元1 m2内共计4 根立杆，每根立杆的实际承载力N＝81.28÷4＝20.32 kN＜[N]，满足要求。

另外，根据荷载81.28 kN/m2，每根立杆承受的荷载N=0.5×0.5×81 280=20 320 N；钢管面积A=424 mm2，立杆的受压应力σ=N/A=20 320/424=47.9 N/mm2。σ=20 320/0.626×424=137.63 N/mm2＜205 N/mm2，满足要求。

4 地下室梁排架支撑加固验算

4.1 混凝土罐车作用下地下室梁等效均布荷载的确定

根据上述混凝土罐车作用下地下室顶板活荷载计算结果，梁的均布活荷载q梁活=42.8 ×0.55=23.54 kN/m。

同理，梁的恒荷载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。

则混凝土罐车作用下地下室梁荷载组合为：23.54×1.4+（1.87+1.73+2.06+11.6）×1.2=53.662 kN/m。

4.2 支撑架的受压应力及稳定性验算

梁支撑钢管承载力按53.662 kN/m计算。

根据荷载53.662 kN/m，每根立杆承受的荷载为N=6 707 N，钢管面积则立杆的受压应力σ=N/A=6 707/424=15.8 N/mm2。代入稳定系数，

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

5 结语

根据上述验算，地下室顶板作为施工期间的混凝土罐车车道使用，其加固的顶板和梁支撑的立杆受压稳定性均能满足安全要求，经过工程实践证明，达到施工安全可靠效果。