既有建筑上重载行车通道的设计思考

摘 要：通过工程实例探讨如何在保留既有建筑的情况下增加重载行车通道，尽减少对既有建筑是影响。通过对上部构件两种工况下的受力分析以及混凝土管桩的竖向承载力计算以确保结构的安全可靠。

关键词：落煤口；载重行车道；预应力混凝土管桩

1 工程概况

该工程为淮南矿业集团谢桥矿煤泥干燥工程中的一个单位项目。主要工程为将现有风机房上部拆除，下部改造为落煤口使用。

既有建筑上部为风机房下部为地下返煤胶带机走廊。上部风机房为框架结构一层建筑，下部返煤胶带机走廊结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构，走廊上部净宽4.5m，长6.0m，深7.4m，剪力墙厚度370mm。风机房拆除后在返煤胶带机走廊上部设置落煤系统，可以通过铲车将干燥后的煤泥推入落煤口经给料机运输至返煤胶带机后装车运出。封闭后的落煤口应考虑铲车从此处通过，还应考虑不落煤时作为干煤泥堆场使用。

2 结构布置

由于本工程为利用现有建筑物进行改造使用，原建筑设计中未考虑后期改造功能需求，固本次设计的主要原则为尽量减少对现有建筑物的影响，满足安全要求。设计考虑在拆除后的返煤胶带机走廊两侧各设置3根混凝土预应力管桩用以承受新增加的上部荷载。这样首先管桩施工无需开挖基槽，最大程度上减少对现有建筑物基础的影响，同时使用中不会对现有建筑物基础产生侧向压力。混凝土管桩顶设置现浇混凝土梁用以拉结增加管桩直接的相互作用同时承受上部荷载并传递至管桩。在返煤胶带机走廊上口纵向布置七根钢梁，作为主要承重构件承受行车及堆煤荷载，上部铺设钢篦子，钢梁两端与混凝土梁间采用预埋螺栓连接，方便日后设备维修时拆除。落煤口上部各构件布置形式如图1所示：

3 结构计算

该工程使用过程中存在两种工况，工况一为铲车铲煤落下且铲车有可能上到封闭口处，铲车采用ZL50型转载机，自重18t，额定载重梁5t，轴距2.25m；工况二为钢篦子上铺设钢板用以对煤，此区域堆煤重约70t。

3.1 钢梁计算

钢梁计算长度l=6.8m，工况一情况下承受均布恒荷载q1=2.0kN/m（主要为钢梁上钢篦子重量）和铲车轮压P=230/4=57.5kN。受力情况如图2：

工况二情况下钢梁主要承重上部的堆煤恒荷载q2=163kN/m。

将以上两种工况分别进行计算，最终选定钢梁采用HW400*400型钢满足设计要求。

3.2 桩基计算

桩基承受全部竖向荷载亦存在两种工况。工况一为上部混凝土梁、钢梁、钢篦子等的恒荷载和由装载机产生的活荷载；工况二为上部混凝土梁、钢梁、钢篦子、钢板以及对煤产生的恒荷载。经计算工况一恒荷载标准值q1=55.25kN，活荷载标准值Q=230kN，则工况一荷载设计值R1=1.2*55.25+1.4*230=388.3（kN）；工况二恒荷载标准值q2=230.18kN，则工况二荷载设计值R2=1.2*230.18=276.2（kN）。P1>P2，故取桩竖向承载力设计值R=388.3kN。

根据岩土工程勘察报告该区域①层土为杂填土，②层为粉质粘土，③层为粉土夹粉砂，④层为粉质粘土，⑤层为粉土。土层分布情况见图3：

设计选用PHC-AB400（95）預应力混凝土管桩进行试算。已知条件为：桩长L=15m，③、④、⑤层土极限侧阻力标准值分别为：qs2k=65kPa，qs3k=55kPa，qs4k=65kPa，土层厚度分布为：l1=2m，l2=2，l3=5m。⑤层土极限端阻力标准值qpk=1800kPa。

经以上计算，可选用PHC-AB400（95）-15a混凝土预应力管桩作为本工程的桩基使用。

作者简介：邓召军（1978-），男，山东高密人，安徽理工大学在读工程硕士，研究方向结构工程；淮南煤矿勘察设计院工程师，土建设计室主任。