預制混凝土胎模在樁基承臺中的應用

中建三局第二建設工程有限責任公司 武漢 430074

1 工程概況

擬建禪城綠地金融中心二期工程坐落于廣東省佛山市季華路、南海大道兩大城市中軸交會之處，為軌道交通3號線、4號線地下區間上蓋建筑，地處廣佛核心區域。

結構基礎形式為樁-筏板基礎，結構上部由外圍20根鋼管混凝土巨型柱（鋼管混凝土巨型柱下樁基承臺尺寸為3 300 mm×3 300 mm×2 500 mm，如圖1所示）、鋼筋混凝土核心筒及鋼筋混凝土大梁，三大主體共同組成框架-核心筒結構體系，基礎筏板頂面標高為-9.05 m、局部降板頂面標高-10.75 m，因毗鄰主干道未采取大面積井點降水措施而選擇集水明排方式施工。

圖1 樁基承臺大樣

2 施工中存在的問題

由于工程所在地地質大部分為粉砂土，同時地下水較為豐富，設計上考慮到巨型柱的受力需求，承臺深度達2.50 m，導致在樁頭開挖過程中粉砂遇水形成流砂，不斷向低處匯集，不僅無法挖至設計標高處，且因積水無法砌筑磚胎模。嚴重影響樁基承臺施工進度，承臺澆筑質量亦無法得到保證。

3 新型施工工藝

綜合上述各項因素，擬采用預制混凝土胎模代替傳統砌筑胎模。本工藝從模具材料本身出發，彌補了砌體材料在水下作業的弱點。同時利用塔吊吊裝，胎模構件可以與底部墊層瞬間形成封閉空間，阻止周圍流砂繼續侵入承臺內部，也為后期承臺內部灌水清理泥沙創造有利條件。

4 工藝流程及操作要點

基本流程：預制混凝土胎模→樁頭開挖→承臺底部墊層澆筑→承臺平面位置放樣→預制胎模吊裝→承臺胎模二次砌筑→承臺內部二次清理→承臺內集水明排→承臺防水卷材鋪設[1,2]。

4.1 施工準備

1）胎模需與樁基承臺平面尺寸相匹配，這樣既可作為承臺抵御砂土的支護結構，又可起到承臺胎模作用；

2）需考慮地下水位高度，以便確定預制混凝土胎模實際高度；

3）需考慮塔吊吊裝起重能力，以便確定混凝土胎模壁厚；

4）在初步確定混凝土胎模外形尺寸后進行簡單土側壓力驗算并適當配筋，再結合計算結果進行結構優化；

5）強度計算及配筋：根據地質勘察報告首先確定土重度γe，其次，根據設計及現場施工要求，初步假定預制混凝土胎模立面尺寸為高b、長邊為a、壁厚d，為考慮預制構件框筒體整體效應，取胎模長邊按兩端固定正截面受彎構件進行配筋計算（圖2）。

4.2 施工過程要點

4.2.1 承臺胎模預制

根據設計方案，承臺混凝土胎模在現場提前進行預制，可將關鍵線路工序直接轉化為非關鍵線路工序，從而大大縮短工期。若主體結構屬于分區域階段性施工，則可利用其他結構主體剩余尾料進行澆筑，節約建筑材料，同時現場管理人員應及時安排雜工對胎模進行澆水養護，只有待強度達到要求后才可吊裝使用（圖3）。

圖2 胎模土側壓力驗算

圖3 胎模預制現場

4.2.2 定標高開挖樁頭

定出承臺墊層底部標高后進行樁頭開挖，考慮到塔吊料斗下料的粗放性、開挖過程中泥沙向承臺中心低洼處的匯集速度，需進行一定量的超挖。

4.2.3 承臺底部墊層澆筑

當地下水位較高、承臺又處于降板區域時，隨著取土的不斷深入，地下水將會溢出，周圍流砂也會隨之匯集。因此測量工程師在挖掘過程中需不斷探測標高，同時墊層混凝土需隨時待命。當達到超挖標高后，應及時進行墊層混凝土澆筑以便能壓住下部砂土形成硬化面，此時測量工程師跟進放出承臺四角位置并打下鋼筋樁，為吊裝定位做好準備。施工時料斗應選擇能一次下料完成一個承臺墊層要求的料斗。

4.2.4 胎模吊裝

待墊層達到初凝階段稍有強度后，根據測量工程師前道工序定出的鋼筋樁位吊裝預制混凝土胎模，并利用胎模與承臺底部墊層瞬間形成的封閉空間阻止周圍流砂侵入承臺內部，為后期承臺內部灌水置換泥沙創造有利條件；同時也無需擔心因地下水存在，無法砌筑磚胎模及砌體長時間浸泡削弱強度而帶來倒塌、返工等危害。

4.2.5 胎模二次砌筑

考慮到塔吊起重能力及地下水位高度在水位線上部，故采用灰砂磚砌筑，同時應注意2種材料交界面需鑿毛后再坐漿砌筑（圖4）。

4.2.6 鋪設卷材

因選用混凝土材料替換磚墻面，可不用進行面層抹灰工藝，直接刷漿掛設防水卷材，從而節約工期及成本。

5 經濟效益分析

根據本工程實際工況，若采用傳統磚胎模砌筑方案，材料及人工成本共計3 053元人民幣，若采用預制胎模，材料及人工成本共計1 008元人民幣，20個承臺共計可節約40 900元人民幣，約是傳統工藝的1/3。

圖4 立剖面示意

6 結語

通過以上闡述及實踐表明，采用上述預制混凝土承臺胎模工藝具有以下優點[3,4]：

1）提高工期履約能力。根據設計圖紙提前插入承臺預制混凝土胎模制作工藝，后期樁頭開挖至設計標高后可直接吊裝混凝土胎模，節約工人砌筑時間及工藝間歇時間；

2）降本增效。根據現場實際所需，合理設計預制混凝土胎模尺寸、配筋數量。相比磚胎模工藝要達到相同受力能力所投入的成本將大大減少，且可免除磚面抹灰工藝，直接鋪貼防水卷材；

3）提高胎模質量，減少安全事故發生。隨著市場熟練砌筑工人數量的日益減少，對磚胎模砌筑質量提出了更高的要求。而現場也往往迫于工期履約壓力，不待胎模達到設計強度便開始回填土方，導致磚胎模倒塌，甚至造成施工人員傷亡。而采用預制混凝土胎模整體成型工藝，并利用鋼筋混凝土抵抗側壓力，完全可避免上述問題的發生；

4）有效解決砌筑過程中遇到的局部降板區、高水位問題。當遇到高水位、降板區域時，因開挖過程中周圍流砂不斷地向低處承臺中心匯集，導致樁頭很難挖至設計標高，且磚胎模也因地下水影響無法正常砌筑。本工藝利用承臺底部墊層與預制混凝土胎模形成封閉空間，阻隔流砂匯集，同時也可以長時間承受地下水浸泡。另外，后期樁頭與承臺可以通過高壓沖水置換法進行二次清理，保證了承臺澆筑質量。