预制装配式项目地下室顶板临时道路钢立柱加固施工

杨永宁，徐红海，王晓旻

（上海建工五建集团有限公司，上海 200062）

1 引言

近年来，随着国内经济的不断发展，城市核心区都面临建筑工程用地紧缺问题。特别是近几年国家大力推广预制装配式建筑，如何设置大型预制构件的材料堆场与重型临时道路成为施工中必须面对的关键问题。通常，结构设计阶段往往不会考虑施工荷载的因素，所以施工现场可采用结构预加固、模板排架保留、排架后置回顶、型钢后置加固等多种方式解决[1-2]。本文将结合实际工程研究采用钢立柱加固方式的计算分析、施工要点与实施效果。本加固方法的优势主要体现在施工速度快与节约成本，通过前期有效的策划能确保工程质量和安全。

2 工程概况

森兰外高桥A2-3建设项目工程位于上海市浦东新区森兰外高桥地区，工程总用地面积16 053.4 m2，基坑面积13 000 m2，总建筑面积44 995.95 m2，其中地上建筑面积32 317.68 m2，地下建筑面积12 678.27 m2；地下1层为剪力墙结构，本工程底板厚600 mm，顶板厚250 mm，顶板主要涉及400 mm×700 mm、500 mm×800 mm两种截面梁，混凝土强度等级C35。

地上15～21层为预制装配式剪力墙结构，工程单位预制装配率不小于40%。基坑水平设置一道混凝土支撑栈桥，竖向设置钢立柱，结构回筑工况为底板完成后拆除混凝土支撑及钢立柱。

3 施工场地加固难、特点

3.1 如何选择施工场地道路的加固方式

本工程基坑边线紧邻施工红线，地上结构为预制装配式，地上结构施工不可避免面临地下室顶板重型临时道路的规划与加固问题；同时需要充分考量加固方式的选择，不同的加固方式将对进度、成本、质量、安全产生不同结果。

3.2 如何减少对地下室后续施工的影响

因为钢结构立柱加固所占用的空间极其狭小，利用传统的钢管排架加固方式直接影响地下室施工操作面的移交，直接影响地下室工程验收，间接影响整个工程的工期，有时甚至是工程推进的关键问题；从侧面说明合理的顶板加固方式要有利于施工面移交[3]。

3.3 如何兼顾场地加固方式的成本因素

通过不同种类地下室顶板加固方式的成本测算，采取较为低廉的方案对项目的效益比较可观。要以技术可行，经济合理，安全可靠为原则选择加固方案。

3.4 如何确保整个施工过程的加固安全

利用钢立柱加固地下室顶板存在质量与安全问题。钢立柱的设计、施工质量是前期，在钢立柱安装、拆除实施过程中安全监控也要引起重视。通过前期充分的策划、交底，过程的控制能确保实施效果。

4 顶板钢立柱加固设计

4.1 钢立柱加固方式

本工程地下室顶板临时道路钢立柱加固的工艺特征在于首先根据现场的条件确定利用基坑混凝土支撑现有的竖向钢格构；其次，与结构设计单位充分协商，取得设计单位的认可。

钢立柱采用角钢加缀板焊接形成格构柱，设置位置基本在地下室顶板与结构梁交接部位，底板地面固定采用预埋钢板，与钢立柱焊接固定；钢立柱上部设置钢板顶托，顶托与钢立柱焊接，顶托上采用方木与夹板顶紧结构梁底部。整个加固系统除了底部的预埋件其余基本可回收再利用。

4.2 设计计算

4.2.1 施工重载道路区域的选择

选择消防通道位置布置施工重型道路，GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》规定：消防车活荷载适用于满载总重力为300 kN的大型车台，其活荷载标准值为双向板20 kN/m2，单向板35 kN/m2。实际活荷载大于上述数值，需要通过结构验算后确定钢格构柱加固措施。

4.2.2 设计计算工况与参数

1）本工程地下车库顶板为肋形楼盖，双向板结构，根据道路布置位置，选择双向板双向跨度最大的3.9 m×3.9 m区域块板作为最不利计算单元，并将车轮对称布置在双向板正中央位置作为最不利状态。

2）工程车辆活荷载取最大项，取混凝土搅拌车最大载重量64 （t混凝土罐车自重约30 t，12 m3混凝土按34 t计，总计64 t）。PC车辆载重时（按载重量最大）为70 t汽车动荷载，启动和刹车动力系数取1.3。

3）考虑到现场施工及结构安全，需在施工时对PC运输等重型车辆行驶道路位置的车库顶板进行荷载计算，以确保PC进场时，使行车线路能够满足最大荷载的承载力。荷载要求：恒荷载取值为32.4 kN/m2，活荷载为5 kN/m2。

4.2.3 钢立柱布置与节点详图

运用的现场实际地下室顶板加固面积为4 300 m2，突击钢立柱加固平面布置图、节点详图见图1。

图1 钢立柱加固平面布置图

钢格构柱采用角钢4L160 mm×160 mm×16 mm，柱截面尺寸为460 mm×460 mm；缀板为400 mm×300 mm×12 mm，间距700 mm；选用φ48 mm×3.0 mm钢管及其配件作为其侧向稳定措施；预埋钢板采用600 mm×600 mm×10 mm。

4.2.4 设计计算结果

1）加固设计计算主要包含结构板配筋计算、结构板受冲切承载力计算、结构梁计算、PKPM建模计算、钢立柱强度计算[4]；前面5项内容计算均满足要求。

2）地下室顶板加固钢立柱利用原有基坑内竖向钢格构柱，规格为4L160 mm×160 mm×16 mm型钢格构柱，其截面为460 mm×460 mm，型钢型号为Q235B，缀板大小为400 mm×300 mm×12 mm，间距700 mm；本工程立柱受压长度为底板至顶板距离5 m；钢格构柱布置位置如图2所示。

图2 钢立柱加固布置位置图

钢格构柱承受轴向活载标注值为1 200 kN，钢格构柱承受轴向恒载标注值为300 kN；构件稳定满足要求，强度满足要求。其中，根据上述计算结果，由于在次梁与次梁交界处设置了型钢立柱，对该节点产生负弯矩，建议所有次梁顶部钢筋通长设置4φ25 mm。

5 顶板钢立柱加固施工措施

5.1 施工工艺流程

放线定位→预埋钢板→钢格构柱吊装就位→位置及垂直度调整→与预埋件焊接→搭设梁底模板排架→木方梁底嵌缝→钢格构立柱拆除。

5.2 关键施工要点

5.2.1 预埋钢板

依据放线定位定出的平面位置放置预埋钢板；预埋钢板采用钢板加4根钢筋，钢板厚度、平面尺寸、钢筋直径依据受力计算确定，预埋件钢筋与钢板的焊缝厚度不小于8 mm。

5.2.2 钢格构柱吊装就位

钢格构立柱由汽车吊、履带吊、塔吊进行吊放均可，吊点位于格构柱上部，吊点中心须与格构柱重心位于同一竖直线上，以确保格构柱的垂直。采用吊装机械设备依据现场实际情况而定，利用现有塔吊作业。钢立柱吊装就位后对位置及垂直度进行调整到位。

5.2.3 与预埋件焊接

各钢格构立柱的底部与对应的预埋钢板相焊接，焊缝不小于8 mm；焊接过程中，吊机始终吊住格构柱，避免其受力；钢格构立柱与底板、楼板预埋件的焊接必须由专业焊工操作；焊接工作完成后搭设梁底模板排架。

5.2.4 木方梁底嵌缝

型钢立柱固定完毕，搭设模板排架过程中再次复核立柱顶部标高；钢结构立柱的顶部托板与对应的结构梁交接部位底部之间通过方木与夹板顶紧。

5.2.5 钢格构立柱拆除

钢格构柱拆除前应全面检查钢格构柱对接连接、支撑体系等是否符合要求；拆除程序事先报项目部安全主管审查通过；支撑架体拆除应先拆除四周用于整体稳定钢管扣件，钢格构柱拆除采用氧气气隔拆除，控制好倒地方向，并在地面上铺设橡胶轮胎。

5.3 其他质量安全措施

（1）前期对加固方案做好策划论证工作，得到结构设计的认可。（2）对进场的钢立柱材料做好验收、检验工作。（3）钢立柱现场安装阶段的偏差、垂直度控制在允许范围内。（4）预埋件、焊接，与结构梁底的衔接工作做好交底与现场验收工作。（5）处于密闭空间动火作业做好相应防护措施。

6 实施效果

6.1 经济效益

1）从传统的地下室模板排架保留作为地下室顶板临时道路的加固或者采用后续钢管排架后置加固，钢管排架的租赁费用每月约20万元，而本工程采用基坑阶段现有的钢格构作为地下室顶板加固材料，节约材料租赁费用每月15万元。

2）同时相对于排架加固的人工、机械、措施费用比钢格构多5万元；总体运用此方案可为现场每月节约20万元。

6.2 社会效益

1）该施工方案在森兰外高桥A2-3建设项目中使用效果良好，达到了预期的目的，工程质量安全受到了建设单位和监理单位的一致好评。

2）由于前期的充分策划，过程有力控制，本方案在实施过程中在成本、工期的优势得到较好体现，为今后预制装配式类似工程地下室顶板加固提供参考与借鉴。

7 结语

地下室顶板加固是装配式建筑施工须重点关注的技术措施。地下室顶板加固方式选择应根据实际工程情况，提前做好部署，并与设计单位做好沟通工作，以确保装配式建筑施工过程地下室顶板结构和构件运输的安全。