目前在含地下室施工的建筑工程中，特別是狹小區域，為保證施工進度，解決項目后期材料的運輸問題，需要借用地下室頂板作為臨時加工或材料堆放區域， 由于地下室頂板結構設計施工荷載僅考慮消防通道荷載，沒有考慮在其上布置施工場地和大型材料運輸車輛通道的施工荷載，為此需要對施工電梯、材料堆場、車輛行進通道等部位的結構設置加固支撐，將上部荷載傳遞到地下室底板，確保結構安全和正常使用功能，特進行了加固技術研究，為類似工程提供參考。
地下室頂板；
加固技術；
施工荷載；
結構安全
TU731.2 B
［定稿日期］2022-02-28
［作者簡介］曾剛（1989—），男，本科，工程師，從事房屋建筑工程技術管理工作。
1 項目背景
1.1 項目概況
涉及項目地下室共4層（局部2層），層高分別為5.25 m、4.2 m、4 m、4.35 m，由于周邊場地狹小，需要在已完成頂板區域設置鋼筋、砂漿罐、周轉材料堆場、施工電梯基礎及行車道路。
1.2 原設計荷載分析
地下室頂板板厚：180 mm，主梁最大間距12 m，次梁間距3 m。
頂板上擬回填土厚度1.2 m，黏土自重為18 kN/m3，設計恒載取：20 kN/m2，活荷載取：5 kN/m2，消防車荷載：35 kN/m2。地下室頂板可承受荷載為：60 kN/m2。
2 施工平面布置
平面布置圖見圖1。
2.1 頂板局部處理
在地下室頂板施工平面布置實施前，先進行頂板防水層及保護層施工，有利于后期進度安排和避免頂板上大量的清理工作。高低跨位置應事先進行回填處理。部分區域回填及硬化厚度應充分考慮荷載計算以及后期景觀綠化預留施工界面，后期該部分回填土及混凝土面層將破除并進行外運。
2.2 施工車輛通道布置
施工車輛通道區域覆土厚度不得小于600 mm，其上澆筑不小于200 mm厚C35混凝土面層，面層配10@300 mm（HRB400）單層雙向鋼筋網片，總面積約550 m2。施工車輛通道需穿過6條伸縮后澆帶，加固區域回填前，需回填范圍內的小部分伸縮后澆帶提前進行混凝土澆筑，且在變形縫部位及入口處鋪設20 mm厚鋼板，兩側搭接不小于1 000 mm，寬度同車行道，其下鋪設16#工字鋼，以防止破壞結構混凝土如圖2所示。在施工車輛通道兩側距離邊緣1 m范圍內搭設1 200 mm高鋼管欄桿，防止車輛偏離車道及對擋墻安全考慮。加固車道總長度約136 m，道路直線段寬度為6 m，轉彎處道路寬度為10 m，道路入口部位10 m。
2.3 攪拌場地及材料堆場布置
加固1區：材料堆場1（鋼筋堆場），覆土厚度不得小于700 mm，面積約150 m2，材料堆場2（砂漿罐位置），覆土厚度不小于700 mm，面層面積約150 m2；
材料堆場3（鋼筋加工房），覆土厚度不小于700 mm，面層面積約220 m2；
材料堆場4（盤圓堆場及加工），覆土厚度不小于700 mm，面層面積約300 m2；
材料堆場5（周轉材料堆場），覆土厚度不小于700 mm，面層面積約180 m2；
材料堆場6（輕質砌塊堆場），覆土厚度不小于700 mm，面層面積約130 m2；
材料堆場7（水電及安裝材料堆場），覆土厚度不小于700 mm，面層面積約300 m2。
施工平面布置可以根據實際需用面積進行調整，堆載根據高度考慮，除行車通道以外的所有堆場及臨時設施應滿足覆土厚度不得小于700 mm，上澆筑不小于100 mm的C25混凝土面層。高低跨位置采用磚砌擋土墻進行擋土，除注明外，均需要采用鋼管回頂加固，搭設間距均為600 mm×600 mm，步距1 500 mm。
為便于文明施工管理，應進行區域劃分，施工區域之間采用1 200 mm高彩鋼板或工具式防護欄桿進行隔離。材料必須在指定的區域堆放高度按照第3章要求進行。
2.4 其他設施布置
（1）消防水池擬設置在主樓兩臺泵中心位置，采用實心磚磚砌筑，厚度240 mm，四周設置構造柱及壓頂（做法詳見擋土墻）。洗泵池均不超過18 m3，尺寸3 m×5 m×1.2 m（限高），消防水池不超過50 m3，尺寸5 m×7 m×1.5 m（限高），嚴格限制裝水高度，不得超過計算高度。洗泵車、消防水池內外均抹灰（1∶3，15 mm厚），內側采取防水砂漿或防水卷材。若出現漏水現象及時進行修補。加固2區：鋼管回頂加固間距800 mm×800 mm，步距1 500 mm。
洗泵車采用二次沉淀，最終通過排水溝、排水管等方式，排入附近已辦理排污許可證的市政管網。
（2）現場北側設置總配電箱（按照3個一級配電箱考慮），長5.5 m，2.5 m寬，高度3.2 m，采用200 mm厚多孔磚砌筑，內外均抹灰（1∶3，15 mm厚），頂板采用A級防火彩鋼瓦搭設，室內地面高處室外200 mm，并采用C20混凝土澆筑150 mm厚。電纜溝及臺階均采用多孔磚砌筑，共設置百葉窗800 mm×600 mm 2個，防火門900 mm×2 100 mm 1個。
2.5 施工電梯布置
地下室頂板上布置型號為SC200/200的雙籠施工電梯2臺。施工電梯基礎：基礎尺寸為4 000 mm×6 000 mm×350 mm，采用C35混凝土現澆，配筋為C10@200 mm雙層雙向。機座底盤與混凝土基礎的連接用原配地腳螺絲。電梯機座安裝在地下室頂板上，基礎螺栓M25 mm和10#槽鋼安裝在現澆的基礎上。施工電梯最終安裝高度：
H=1.80+196.00+6.00=202.80 m。
加固3區：采用鋼管回頂加固，每臺加固面積5 m×7 m=35 m2，鋼管間距500 mm×500 mm，步距1 500 mm。
3 車輛通道及材料堆放場地鋼管支撐架受力計算書
3.1 荷載取值
3.1.1 車輛通道
車輛通道荷載取值見表1。
以混凝土罐車及泵車重量作為計算復核。
3.1.2 材料堆場
需在地下室頂板上堆放的主要材料荷載計算見表2。
3.2 結構驗算
（1）結合本工程實際情況，車載荷載以混凝土罐車為例，根據成都匯龍商品混凝土有限公司提供的車輛參數統計：
①6×4型混凝土攪拌車尺寸及受力分析（16 m3）（圖3）。
滿載情況下，并考慮1.1安全系數，P=605 kN，根據前后輪重力作用點分配：前軸共1組單輪輪胎，前輪著地寬度及長度為0.3 m×0.2 m。后軸共4組輪胎，后輪著地寬度及長度為0.6 m×0.2 m，偏于安全考慮后輪取80%進行驗收，得N=605 m×0.8 mm=484 kN
根據CJJ/34 2022《城鎮供熱管網結構設計規范》附錄C中相關內容，考慮汽車輪壓擴散的影響，汽車輪壓在混凝土中的應力擴散角為45°，在覆土中應力擴散角為35°。計算出后輪的受力面積約為12.69 m2。
將后輪車輪的局部荷載換算為等效均布荷載：R=484/12.69=38.14 kN/m2。
②8 mm×4 mm型混凝土攪拌車尺寸及受力分析（18 m3）（圖4）。
滿載情況下，并考慮1.1安全系數，P=726 kN，根據前后輪重力作用點分配：前軸共2組單輪輪胎，前輪著地寬度及長度為0.3 m×0.2 m。后軸共4組輪胎，后輪著地寬度及長度為0.6 m×0.2 m，偏于安全考慮后輪取80%進行驗收，得N=726×0.8=580.8 kN
根據CJJ/T 34-2022《城鎮供熱管網結構設計規范》中相關內容，考慮汽車輪壓擴散的影響，汽車輪壓在混凝土中的應力擴散角為45°，在覆土中應力擴散角為35°，計算出后輪的受力面積約為12.69 m2。
將后輪車輪的局部荷載換算為等效均布荷載：R=580.8/12.69=45.77 kN/m2。
（2）以鋼結構及鋼筋運輸車輛600 kN作為計算復核，后軸取80%，受力面積取19.99 m2：600×0.8/19.99=24.22 kN/m2。
（3）以塔吊拆卸用75噸汽車吊作為計算復核：單支腿最不利位置受力=62 kN/m2。
3.3 結論及建議
地下室頂板設計荷載簡算
（1）由于地下室頂板500板厚區域設計荷載為40+50=90 kN/m2-覆土1.7×18-混凝土面層24×0.2=55 kN/m2。
（2）其他車型通道區域，設計荷載為20+40=60 kN/m2-覆土0.6×18-混凝土面層24×0.2 mm=44.4 kN/m2。
（3）根據地下室頂板設計復核，頂板荷載應滿足表3要求。
（4）頂板材料堆載：設計荷載為20+5+35=60 kN/m2-覆土0.6×18-硬化0.2×24=44.4 kN/m2。偏移安全考慮不超過40 kN/m2，堆場不得超過下列數據，否則將進行加固處理見表4。
3.4 加固受力計算
3.4.1 加固區域
綜合所述，車行通道已設計加固，材料堆場共3個區域需要進行回頂加固，以滿足施工要求，分別為加固1區，材料堆場1，（鋼筋堆場，共傳遞4層，加固荷載取15? kN/m2），材料堆場2（砂漿罐，共傳達2層，加固荷載區22 kN/m2）；
加固2區（洗泵池及消防水池，共傳達4層，加固荷載取12 kN/m2）；
3.4.2 設計參數
綜合上述，取最大荷載22 kN/m2進行驗算，考慮構件車輛重量重的特點，本工程計劃采用頂板上部覆土＋下部支撐的組織加固方式，覆土600 mm，混凝土面層200 mm，支撐采用48.3×3.6 mm鋼管（計算取48×2.8 mm），壁厚偏差不超過±0.36 mm，扣件連接，上設置可調托撐螺桿與螺母旋合長度不得小于5扣，螺母厚度不得小于30 mm，頂托內放置木方，1區回頂傳力共2層，5.25 m、7.9 m，2區回頂傳遞共4層，層高分別為5.25 m、4.2 m、4 m、4.35 m。以7.9 m為例進行計算復核。采用行車道道路做法，加固寬度12 m，鋼管間距取600 mm×600 mm，步距1 500 mm，最上層立桿縮寫一個步距。
3.4.3 加固計算
利用品茗軟件對上述設計參數進行加固計算，臨時扣件鋼管支撐滿足要求。
4 施工電梯部位鋼管支撐架受力計算書
4.1 荷載取值
（1）施工電梯參數見表5。
（2）荷載計算。導軌架重（共需135節標準節，標準節重167 kg）：167 kg×135=22 458.6 kg，施工升降機自重標準值：
Pk=（1460.00×2+1480.00+1300.00×2+2000.00×2+22458.6.00+200.00）×10/1000=323.27 kN
考慮動荷載、自重誤差及風荷載對基礎的影響，區荷載安全系數K=2.1
總荷載取值：323.27×2.1=678.87 kN
混凝土基礎重：4×6×0.3×25=180 kN
全部總荷載P=678.87 kN+180 kN=858.87 kN
4.2 結構驗算
本工程地下室頂板設計規定等效靜荷載標準值最大25 kN/m2。地下室頂板混凝土為C35，混凝土養護時間28 d，根據GB 50010-2010《混凝土結構設計規范》4.1.4表4.1.4-1中C35混凝土的軸心抗壓強度設計值16.7 N/mm2
（即：16 700 kN/m2）。升降機滿負荷工作時，荷載取值為678.87 kN，升降機雙籠離地滿負荷工作時為最不利工況，此時升降機的標準節為主要荷載傳遞構件，標準節的受力狀況，即：678.87 kN÷（0.8×0.8）m2=1 342.98 kN/m2，大于地下室頂板靜荷載標準值25 kN/m2，小于混凝土軸心抗壓強度標準值16 700 kN/m2。
由于施工電梯的總荷載值大于設計規定地下室頂板等效靜荷載標準值，為了減小混凝土結構的變形，采用鋼管支撐加固的方法，由支撐加固鋼管支撐承擔升降機的全部荷載，通過鋼管支撐將荷載傳至基礎梁及底板。
單位面積承受的荷載：
Pn=P/A=858.87 kN/24 m2（4 m×6 m）=35.79 kN/m2
4.3 設計參數及計算書
（1）設計參數。施工電梯2個，加固區域位于3區（軸線1-29～1-31交軸線B-K～B-L，施工電梯基礎，加固面積70 m2，共傳達4層，層高分別為5.25 m、4.2 m、4 m、4.35 m），每臺加固范圍為5 m×7 m=35 m2。
（2）加固措施。為保證施工通道上部車輛正常運行，且樓板結構不受影響，本工程地下室樓板加固方案設計為：取最大荷載35.79 kN/m 2進行驗算，在地下室采用鋼管（48.3×3.6 m）搭設滿堂支撐架，把樓層板上的荷載傳至抗水板以滿足安全施工要求，共傳達4層。立桿上加可調頂托，頂托上用通長木枋（40 mm×90 mm）支撐頂板，立桿間距500 mm×500 mm，水平鋼管步距 1 500 mm，最上層立桿縮寫一個步距，下設掃地桿，掃地桿離地200 mm，上部設置自由端不大于500 mm。立桿底部墊木腳手板，厚度不小于5 cm，立桿四周設置連續剪刀撐，在架體內部縱、橫向每5跨，應由底至頂設置連續豎向剪刀撐；
在架體的底部和頂部設置水平剪刀撐，剪刀撐斜桿與地面夾角為45°～60°。
（3）加固計算。利用品茗軟件對上述設計參數進行加固計算，臨時扣件鋼管支撐滿足要求。
5 施工工藝
5.1 工藝流程
架體搭設—頂板做法—回填土—混凝土道路—欄桿及標識標牌。
5.2 加固方法
架體搭設具體詳見規范JGJ 130-2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》中相關要求進行。
5.3 覆土回填及硬化
（1）地下室頂板回填前需要滿足條件：①回填區域主體結構混凝土強度已經達到75%以上（以現場留置試塊為準）；
②需要回頂區域的模板支撐架已經拆除完成（滿足模板拆除條件）；
③需要回頂加固區域已經施工并驗收完成；
④回填區域防水層施工完成，且后澆帶及剛性保護層混凝土強度已經75%以上（有此項時按照此要求）；
⑤回填前必須清理到結構表面標高，將回落的松散垃圾、砂漿、石子等雜物清除干凈，并組織安全技術交底，必須嚴格按照規范及施工工藝組織施工。
（2）檢驗回填土的質量有無雜物。粒徑是否符合規定，以及回填土的含水量是否在控制的范圍內；
如含水量偏高，可采用翻松、晾曬或均勻摻入干土等措施；
如遇回填土的含水量偏低，可采用預先灑水濕潤措施。
（3）回填時對地下室頂板洞口、臨邊必須加強防護，回填車輛裝土不允許超過10 m3，回填車輛進入門口應先卸掉一部分土方可進入頂板回填區域。回填、平整應采用小型機械進行分層鋪攤，靠近主樓3 m范圍或梁跨內采用人工回填的方式進行，采用機械+人工的方式分層壓實，采取分段填筑，交接處應填成階梯形。
（4）壓路機壓實時，每層虛鋪厚度為30 cm，打夯機壓實時每層虛鋪厚度25 cm，人工打夯時每層虛鋪厚度20 cm。碾壓方向從兩邊逐漸壓向中間，回填土每層至少碾壓2遍，每次重合寬度約15～25 cm，避免漏壓。
（5）回填土每層填土夯實后，應按規范規定進行環刀取樣，測出干土的質量密實度，達到要求后，再進行上一層的鋪土，壓實系數不小于0.94。
（6）地下室四周回填分段填夯，交接處應填成階梯形，梯形的高寬比一般為1∶2，上下層錯縫距離不小于1.0 m。
（7）回填地下室四周及板頂內有管道通過時，為防止管道中心線位移或損壞管道，應采用先回填后開挖的方式埋設管線，管線溝槽回填采用中砂回填、夯實，管頂以上50 cm外采用灰土回填。
（8）填土全部完成后，應進行表面拉線找平，凡超過標準高程的地方，及時依線鏟平，凡低于標準高程的地方，應補土夯實。
（9）素土回填施工方法同石灰土，但施工過程中應注意控制土的含水量，如果土方過濕將會影響土的壓實質量，應注意對土的晾曬處理。
（10）回填完成以后，驗收合格以后進行混凝土面層施工，按照混凝土樓面施工方法進行施工，表面進行刻槽、拉毛處理。
（11）在回填土范圍內地下室頂板結構梁底由測量人員設置監控點，間距20 m/個，回填土期間監控平面30 min/次，平常1天/次。
5.4 行車通行及堆載要求
（1）施工車輛必須行走在加固區域。待加固腳手架搭設完成后，在架體外側設置圍擋，對其進行遮擋，不影響原有地下室車庫的使用功能。道路寬度應小于加固區域的寬度（按30°角考慮），在道路上設置行駛標線和欄桿來限定車輛行駛區域。
（2）行走車輛限重及堆場限制，施工現場管理人員及安全管理人員做好現場監督，設置標識標牌。
（3）臨時設施修建完成后由技術負責人組織對車行道及場地堆場等臨時設施進行檢查驗收，施工負責人、質量負責人、安全負責人、經營負責人及方案編制人員參加。主體結構混凝土必須達到設計強度以后方可進行正式使用（以現場留置試塊試壓報告數據為準）。
參考文獻
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