地下车库顶板加固施工技术

摘 要：本文介绍安徽合肥云峰花园二期住宅工程，由于场地的限制，后期工程预制构件的堆放以及混凝土浇筑需要在地下室顶板上进行，为避免顶板因荷载较大产生挠度，出现混凝土裂缝，同时为减少对后期砌体抹灰及地下管网安装的影响，采用钢柱加固的方式进行加固。

关键词：车库顶板;临时道路;材料堆场;钢柱加固;荷载计算

1 工程概况

1.1 项目概况

本工程位于合肥市经开区坝下路与宿松路交口，拟建建筑主要由1栋30层、1栋29+1层、1栋24层、1栋23层、2栋14层、1栋18层、1栋13层、3栋10层、3栋8层、1栋7层住宅楼组成。地下室基础采用柱下独立基础加250mm厚抗浮板，地下室顶板板厚为300mm，砼强度等级为C35。

1.2 地下室结构概况

本工程地下車库底板为独立基础加防水板，独立基础高度600～900mm厚不等，防水筏板均为300mm厚;车库顶板板厚300mm，纵横最大跨度6100mm、7800mm;顶梁尺寸短跨为300mm×600mm、400mm×600mm，长跨为400mm×700mm、500mm×700mm。顶板上设计回填土厚度为1200mm，地下车库设计活荷载标准值为4KN/㎡，消防车道设计荷载按板跨及覆土折算。

2 关键施工技术的确定

2.1 地下车库顶板设置临时道路的原则：

2.1.1 合理规划，尽可能利用地下室顶板消防通道的位置，避开后浇带部位

根据《建筑结构荷载规范》中的说明：“消防活荷载是适用于满载总重力为300KN的大型车台。”由于考虑到消防车辆的荷载作用，消防通道部位须进行结构加强设计。地下室结构为控制结构变形设置有后浇带，结构设计一般未考虑其受力情况，故在设置地下室顶板上施工道路时，需尽可能避开后浇带部位，若无法避开，则需设置临时支撑措施。

2.1.2 地下车库顶板临时道路布置情况

根据以上原则，并结合现场实际情况，对地库顶板的施工道路、PC堆场以及材料堆场的位置进行布置，具体位置如图1所示。

2.1.3 原设计承载能力计算

2.1.3.1 查 《建筑结构荷载规范》 GB50009-2012附录表A.1.4：黏土自重为18KN/m?;

2.1.3.2 地下车库顶板覆土1.2m，每平方米荷载：18KN/m?×1.2m=21.6KN/㎡

2.1.3.3 地下室顶板可承受荷载（非消防车道）为：

21.6KN/㎡+（活动荷载4KN/㎡）=25.6KN/㎡;

2.1.3.4 地下室顶板可承受荷载（消防车道）为：

21.6KN/㎡+（活动荷载20KN/㎡）=41.6KN/㎡;

2.2 地下车库顶板加固体系设计

2.2.1 重车行车道区域

2.2.1.1 行车道顶板加固支撑

由于现场地库外场地受限，为了满足现场需求，所有PC构件运输车辆、混凝土罐车、钢筋原材运输车不得不驶入地下车库顶板，考虑到地下车库顶板结构荷载有限，为了规避因重载造成结构裂缝甚至坍塌等现象，现场对重车行车道区域的结构顶板进行加固处理。为了尽可能减少对后期砌体、抹灰及地下管网安装的影响，将传统的满堂脚手架加固改为钢柱加固。具体加固形式图2所示：

2.2.1.1.1 钢柱采用φ158mm壁厚4mm的钢管;

2.2.1.1.2 钢柱上端设置250mm×250mm×3mm的铁板，底部浇筑φ300mm圆柱高300mm素砼支墩。

2.2.1.1.3 根据地下车库轴网显示，长边板不少于2根钢管，短边板不少于1根钢管，每道梁必须进行回顶加固，钢管间距不得大于2.5m，如短边轴距大于5.4m需增加一排钢管。

2.2.1.2 后浇带处加固支撑

2.2.1.2.1 后浇带模板支撑体系单独设置，同样采用φ158mm壁厚4mm的钢柱进行支撑，钢柱间距不宜大于3000mm，遇梁必须设置钢柱，钢柱宜在后浇带两侧混凝土浇筑前进行预埋，直至后浇带结构混凝土浇筑龄期达到方可拆除。

2.2.1.2.2 行车道后浇带顶板临时满填砂石，上部面层先采用1200mm宽2cm厚钢板覆盖后，再行覆盖200mm厚砂石+200mm厚混凝土面层（或PC车道区域的温度后浇带先浇筑）。

2.2.1.3 结构顶板卸载

为了进一步确保地库顶板结构安全，考虑到施工车辆轮压在覆土层上有扩散作用，故然在行车道上回填200mm厚砂石夯实，在砂石上硬化200mm厚混凝土作为临时道路，具体做法如图3、图4所示。

2.2.2 材料堆场

2.2.2.1 PC预制构件堆码区域、钢筋原材堆场其加固方式同重载行车道加固方式一致，不再赘述。

2.2.2.2 其他材料堆场：考虑到荷载不大，无须进行回顶支撑。

2.2.3 施工电梯坐落在地库顶板上

电梯直接落在车库顶板上部，地下一层采用48×2.7钢管进行加固，纵横向间距0.8mm，步距1.5m，底部200mm高设置一道扫地杆，板底背楞采用40×90木枋，立杆顶部设可调支座，底部垫垫块。加固体系周围设连续剪刀撑，沿基础长方向居中布置一道竖向剪刀撑。施工过程中加固范围为基础范围5.8m×4m。

2.3 地下室顶板荷载计算

2.3.1 车库顶板行车荷载

2.3.1.1 不同车体作用下楼面等效均布活荷载的确定。考虑到材料搬运和装卸以及车辆行进的动力系数，可采取1.1～1.3，本项目考虑结构安全稳妥，动力系数考虑最大选择1.3，根据各种车型荷载：

吊车：按25T吊车考虑，自重27吨，吊运PC构件最重按6吨计，合计33×1.3，总计43吨;

钢筋运输车：按装车30t考虑，车重15t，合计45×1.3=58.5吨;

混凝土罐车及泵车：按装12立方米混凝土考虑，12立方米混凝土按29吨计，罐车自重约15吨，合计为44×1.3=57吨;

干混砂浆罐车：按装15立方米车考虑，车自重约20吨，砂浆25吨，合计45×1.3，总计59吨考虑;

PC构件平板挂车：按装车30t考虑，车自重约25吨，合计为55×1.3，总计70吨考虑。

综上荷载按PC构件平板挂车的荷载进行计算。

2.3.1.2 平板挂车荷载换算：根据13.5米平板挂车前、中、后轴分布，其总载量按70t，即70×9.8=686KN。按前轴负荷5%，中轴负荷35%，后轴负荷60%考虑，即后轴为3×137KN。按《建筑结构荷载规范》附录C.0.2：连续梁板的等效均布活荷载，可按单跨简支计算。但计算内力时，仍应按连续考虑。按《建筑结构荷载规范》附录C.0.6：双向板的等效均布荷载可按与单向板相同的原则，等效均布活荷载可按：qe=8Mmax/bL²（L—板的跨度;b—有效分布宽度;Mmax—简支单向板的绝对最大弯矩）。按后车轮作用在跨中考虑，轮胎着地尺寸为0.6m×0.2m。根据《建筑结构荷载规范》GB5009-2012附录C.0.5条，局部荷载的有效分布宽度按公式C.0.5-1计算有效载荷面积，如图5所示：

Mmax=（686×0.6/2）×（7.7/2-2.5/2）=535.08KN.m ，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附录C.0.5-1，bcx、bcy取值为：bcy = btx+2S+h=0.6+0.3=0.9，bcx = bty+2S+h=0.2+0.3=0.5，当bcx

车库顶板行车验算：（PC选择13.5米长运输车辆，车装货后总重700KN。700KN车重荷载11.74KN/㎡）<（顶板可承受荷载25.6KN/㎡），符合顶板承载要求。根据上述验算，本工程地库顶板设计荷载已能满足施工需求！但考虑实际施工中长时间走车、材料驳运会持续不断对地库顶板施加动荷载，为保证地库顶板安全，故在临时车道及钢筋堆场区域做顶板加固处理。地下室按本方案进行支撑加固，顶板上需要回填200厚砂石，砂石上浇筑200厚C25混凝土路面。

2.3.2 后浇带行车验算

计算模型：后浇带上铺设6m×3m×2cm钢板以便过车，后浇带两侧设置Φ158mm立杆，圆钢管间距2800mm，最大间距不超过3500mm，为安全起见，现假设车行荷载全部由圆钢管承担，验算过程如下：

选重量最大的运输钢管的货车进行计算：货车总重约（车和货）700KN，圆钢管：φ158，壁厚4mm，钢材牌号为Q235，强度设计值为215 N/mm?，截面面积 A = 23.1cm²，截面惯性矩： Ix =624cm⁴，回转半径： i = 5.2cm，计算长度为3.35m，长细比λ=L/i=3.35/0.052=64.42，由λ值查规范《钢结构设计标准》GB50017附录D 轴心受压构件的稳定系数φ=0.867，故单根圆钢管受压承载力=稳定系数×截面面积×设计强度=0.867×0.00231×215×1000=430.6KN，按最大立杆间距3.5m×3.5m计算单立杆受力情况：N=3.5×3.5×17.59=215.478KN，立杆稳定性计算：N/φ·A≤F，215478÷0.867×2310=107.59N/mm²≤215 N/mm?，满足要求。

2.3.3 材料堆场堆载验算

2.3.3.1 圆盘一级钢堆载验算

圆盘一级钢每盘的重量计算得：约20KN，平放时的底面积：3.14×（圆盘直径1.6/2）×2=2.00㎡，车库受到的压力： 20/2=10 KN/㎡，（圆盘一级荷载为10KN/㎡）<（顶板可承受荷载25.6 KN/㎡），符板承载要求。

2.3.3.2 直条二、三级钢筋堆载验算

钢筋按9m长计算，接触面积0.3m，9*0.3*2.56T/m?=6.912T，每捆钢筋重量2T，故钢筋堆载高度不得超过3捆。

2.3.3.3 钢管堆载验算

钢管（Ф48×3.0）理论重量：0.0333 KN/m，堆载面分布中得出1m宽1.5m高空间内可放置约675根钢管，1m长1m宽的地方堆载1m高钢管，其重量为：（0.0333 KN/m）×（675根）=22.48 KN/㎡，（1.5m高钢管荷载为22.48KN/㎡）<（顶板可承受荷载25.6KN/㎡），符合顶板承载要求。

2.3.3.4 方木、板堆载验算

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附录表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/㎡，方木可堆载高度：（32 KN/㎡）/（4 KN/㎡）= 6.4m，根据现场材料堆放要求规定方木、板堆放不超过2m;（要求堆载高度2m）<（可堆载高度6.4m），符合顶板承载要求。

2.3.3.5 PC构件堆载验算

预制墙板存放架宽度2.7m，根据图纸PC最长尺寸为5m，构件最大自重5.65T，每个存放架存放4块预制墙板，总自重為22.6T。每平方荷载为：22.6T/（2.7*5）=16.7KN/㎡<25.6KN/㎡，符合顶板承载要求。

叠合板堆码叠放不得超过6块，每块叠合板自重约为1T，面积约为6㎡，每平方荷载约为6KN/㎡，符合顶板承载要求。

2.4 地下室顶板加固体系

2.4.1 材料要求

2.4.1.1 本工程排架系统主要采用钢管搭设。钢管材料为Φ158厚4mm的Q235钢管，钢管截面面积A=23.091cm²，轴惯性矩Ix=624.43cm⁴，抗扭系数Wt=164.323cm³，容许应力为[σ]=205N/mm²。

2.4.1.2 钢管应具有产品质量合格证，进场前要选样进行复试，并有质量检查报告。

2.4.1.3 钢管表面应光滑平直，不得有裂缝、压痕、锈蚀等缺陷，且钢管外径与壁厚允许偏差小于0.3mm。

2.4.1.4 混凝土墩先与顶板浇筑，强度符合设计要求。

2.4.2 支撑搭设

2.4.2.1 钢柱安装

安装前，对相关人员进行交底，明确搭设要求，掌握搭设技术。安装支撑钢管前，需对支撑钢管顶部铁板、底部钢管涂刷脱模剂。每搭设完一步排架后应按照构造要求进行校正，做到横平竖直轴线误差在15mm，立杆垂直度允许偏差小于15mm。待地库模板拆除后，对支撑表面做防锈处理。斜板处回顶在钢柱上采用大头塞进行塞紧。钢柱安装成型如图6所示。

2.4.2.2 钢管架体搭设

距离地面200mm设置纵横扫地杆，立杆底部使用模板作为垫板，在支撑体系四周、搭设剪刀撑，满堂支架的可调托撑螺杆、可调底座伸出长度不得超过300mm，插入立杆内的长度不得小于150mm。

2.4.3 加固体系的拆除

待地库顶板回土结束后，即可以进行加固体系的拆除。拆除时必须在拆除部位设置警戒区和相应的警戒人员，拆除钢管支撑时，先对钢管进行临时固定，再破除下口混凝土构造墩子，然后拆卸支撑件和临时固定架，同时保护好拆下的钢管材料，并在指定的位置堆放整齐，做好落手清工作。

2.4.4 加固體系验收

钢管须有产品质量合格证、质量检验报告等证明书;钢管表面应平直光滑，无裂缝，使用前须对其壁厚进行抽检，抽检比例不低于30%;对加固体系的位置进行验收，应符合方案要求。

3 结语

本工程总结安徽合肥云峰花园商品住宅工程，通过将地下车库传统的满堂架手架加固方式改为钢管加固方式，加快了施工进度，减少工作量，同时有效地控制噪声和扬尘污染，为项目部取得经济效益。建议在今后项目地下车库施工过程中，推广钢柱加固的加固方式。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部 《钢结构设计标准》GB 50017-2017 中国建筑工业出版社 2017

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部 《混凝土结构设计规范（2015版）》GB 50010-2010中国建筑工业出版社 2015

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部 《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012中国建筑工业出版社 2012

[4]朱凯波.地下室顶板上设置施工道路的施工技术[J].建筑施工，2012，34（04）：319-321.

作者简介：姓名：申华;出生年月：1966.06.06;民族：汉;籍贯：江苏省泰兴市;职称：泰州市地方高工