某工程2号地块地下室顶板加固施工技术

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(太原城市职业技术学院，山西 太原 030027)

引言

基于土地资源的日趋紧张和建筑体量的日趋增大，在地块的有限条件下采用大面积地下室的结构设计向地下要空间，已成为当下建筑的普遍现象。地下空间最大程度地利用，往往体现在纵深开发或平面拓展。纵深开发是对地面下进行多层开发，如建造大面积地下车库；平面拓展则是占据开发地块的大部分区域，最大限度地紧邻红线建造，这便造成了在结构施工过程中周边可用场地十分有限的状况，以致于会影响施工作业的水平运输，无法按进度组织施工。综合工程平面拓展的实际，探索地下室顶板的加固施工技术，并在地下室顶板上设置道路、堆场及加工场所等施工必要设施，解决施工场地狭小等问题，以确保能按计划进度组织施工。

1 工程概况

某工程2号地块总建筑面积为366 344.00 m2，地下面积为62 178.08 m2。该工程使用年限为50年，耐火等级二级，抗震设防裂度为8度。由于该工程地库面积大，基坑开挖靠近红线，周围可用场地狭窄，运输道路、加工场地及材料堆场等均设置在地下室顶板上。

2 地下室顶板加固设计方案

该地块施工的关键技术在于地下室顶板加固施工、底板大体积混凝土施工等。

2.1 地下室顶板加固区域

该地块土方开挖后，在已施工完成的地下室顶板上设计施工车辆及消防车行驶的道路、堆放材料和加工场所等，需对施工期间的荷载与设计活荷载进行比较，确定施工荷载大于设计荷载，并按照相关道路的设计要求，根据现场平面布置情况，确定地下室顶板加固区域，如图1所示。

图1 某工程2号地块地下室顶板加固部位

2.2 地下室顶板加固支护

为保证地下室顶板结构不受影响，综合考虑整体工程及该地块地下室顶板实际情况，加固技术采用钢管满堂脚手架支撑体系。钢管支撑加固的优点是不需要改变原地下室顶板结构，施工较为灵活，地下室顶板支撑体系如图2所示。

图2 地下室顶板支护剖面图

后浇带区域是结构受力的薄弱环节，一般设计时不考虑其封闭前的受力情况，故在地下室顶板上设置施工道路时，应尽量避开后浇带区域，尽可能选择柱间连续梁区域。如果受环境制约无法避开，必须在该区域采取加密支撑，以保证后浇带区域结构不受损伤。

3 结构验算

为保证在钢筋运输车通过时地下车库顶板的结构安全，根据GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》要求，设定荷载取值和安全动力系数，并进行等效均布活荷载验算，确定结构支撑加固技术与措施。

3.1 荷载取值

钢筋运输车满载重30 t，考虑车辆启动和刹车的动力系数，确定荷载取值为30×1.1=33 t。

3.2 结构验算

3.2.1 等效均布活荷载验算

等效均布活荷载计算式：

qe=8Mmax/(bl2)

(1)式中：qe——单向板上的局部荷载，包括集中荷载；Mmax——简支单向板的绝对最大弯矩，按设备最不利布置确定；b——单向板上局部荷载的有效分布宽度，根据GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》附录C.0.5规定，b根据荷载作用面平行于板跨的计算宽度bcx、荷载作用面垂直于板跨的计算宽度bcy及板跨度l的取值来确定；l——地下室板的跨度，本结构验算取最大轴线间距4 000 mm。 满载后钢筋运输车荷载取值30 t，约330 kN，轮胎着地受荷面积取值为0.6 m×0.2 m，如图3所示。

图3 载重车尺寸图

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)。

将Mmax、b、l代入(1)式，算得：

qe=47.32 kN/m2。

等效的均布荷载为47.32 kN/m2，大于设计值35 kN/m2，故需对车库顶板进行回顶。

3.2.2 支撑架受压应力验算

实地测算，顶撑架体的立杆纵、横向间距均按800 mm，水平杆步距按1 200 mm设计，根据《建筑施工计算手册》，每根钢管(Φ48 mm×3.5 m)立杆容许荷载[N]=36 kN，计算单元为2.4 m×2.4 m=5.76 m2，共计9根立杆，如图4所示。

图4 脚手架计算单元

每根立杆的实际承载力：

N=47.32×5.76/9=30.28 (kN)。

N<[N]=36 kN，满足要求。

立杆受压应力σ表示为：

σ=N/A

(2)

式中：A——钢管面积，取值489 mm2。

σ=30 280/489=61.9 (N/mm2)。

3.2.3 立杆受压稳定性计算

立杆受压稳定性表示为：

σ=N/(ΦA)≤f

(3)

式中：Φ——轴心受压杆稳定系数，根据《建筑施工手册》由钢管长细比λ确定，λ=L/i，L取1 200 mm，钢管回转半径i取15.8，λ=1 200/15.8=75.95，取近似值76，查手册得Φ=0.744。 计算得：

σ=83.23 N/mm2<205 N/mm2

σ

4 地下室顶板加固施工技术

加固施工前，先确定各立杆的位置，在底部铺平垫木并与水平杆扣紧后，再加设剪刀撑。立杆采用规格为Φ48 mm×3.5 m的钢管，一般部位立杆纵横向间距为800 mm×800 mm，特殊部位立杆纵横向间距为600 mm×600 mm，水平杆步距≤1 200 mm。

4.1 施工道路架构技术

在后浇带位置需加盖覆土，覆土层对施工车辆轮压有扩散作用，为防止施工道路翻转，采用灰土填充，并铺钢板保护。后浇带处钢管脚手架处需加密设置，其立杆纵横向间距为600 mm×600 mm。

4.2 材料堆场架构技术

钢筋堆场现浇板底立杆纵横向间距按800 mm设置，梁底的立杆间距按600 mm设置，水平杆步距≤1 200 mm。对水平杆间距的搭建，根据地下室具体高度进行选择。

4.3 搭设立杆、纵横向水平杆及剪刀撑与横向斜撑技术

架构的搭设主要有立杆、纵横向水平杆及剪刀撑与横向斜撑方式，搭设时应严格按照规范进行。

4.3.1 立杆施工技术

(1)木垫板。立杆底部必须设置木垫板，厚度≮50 mm。

(2)立杆接长。立杆须接长时，禁止搭接或在水平错接，必须使用对接扣件连接。且对接扣件交错布置，同步内两根相邻立杆不宜出现接长，一根立杆的两个相邻接头的距离应>500 mm。

(3)U型托(可调托撑)。在钢管立杆顶部安装U型托，U型托具有可调节功能。安装时使用长度≯200 mm的螺杆精准调节，保证立杆上下同心。

4.3.2 纵、横向水平杆施工技术

钢管加固纵、横向水平杆的技术要求：立杆内侧设置纵向水平杆，固定纵向水平杆采用直角扣件，其对接扣件需交错布置。所有接头中心与最近主节点的距离应小于纵距的1/3。

不同步或不同跨的两相邻接头，水平方向的错开距离应>500 mm，搭接长度应≮100 mm。

在立杆距离底座上<200 mm的位置上，用直角扣件固定纵、横向扫地杆，横向扫地杆固定在纵向扫地杆下方位置。

4.3.3 剪刀撑、横向斜撑施工技术

对顶撑加固的连续脚手架，跨越立杆5～7根设置纵向剪刀撑。每道剪刀撑宽度取6～9 m，斜杆与地面的夹角45°～60°之间，确保脚手架的稳定性。采用与钢管外径(Φ48 mm)相匹配扣件规格，螺栓拧紧扭力距取40～65 N·m之间。在主节点位置固定的直角、旋转扣件，且扣件的开口朝上或朝内，二者中心点之间的距离应<150 mm。剪刀撑、横向斜撑等的杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度≮100 mm。

5 结语

该工程地下室顶板加固施工，结合实地环境条件经过验算测试，取得良好效果，既满足了施工作业的需要，又保证了工程的顺利安全实施，且未造成地下室结构损害，对类似场地狭小的工程项目有一定的借鉴作用。