獨立基礎形式的建筑結構基礎底板施工優化

馮曉慶 喬社禮

摘要：作為建筑結構常用的基礎形式之一，獨立基礎形式是相對于樁基礎和筏板基礎，投入成本較低的一種方式。但是由于獨立基礎形式的分散布置，且為到達持力層，結構標高一般低于建筑標高，需要分區域回填，對現場施工組織困難也較多。為此我們在施工前期通過BIM建模、工序模擬等方式，提前考慮工序流程，在施工工序和施工成本上提前策劃，分析現場的限制，找出潛在的問題，對常規的技術方案進行針對性的優化，有效的減小過程中的施工難度，節約工期節約成本，達到技術創效的目的。

關鍵詞：獨立基礎;BIM建模;施工優化;技術創效

目前常規的獨立基礎形式的建筑底板施工工序，一般是先開挖至獨立頂，再獨立開挖獨立基礎，采用磚胎模方式進行施工，但對于建筑板標高高于獨基頂較多的情況下，如此施工工序回填次數多，施工工序多。成都天府生物產業孵化園二期項目在實施基礎階段，前期通過建模分析，后期通過兩個地塊分別實施對比，實現工序優化及驗證，達到技術創效。

1、工程概況

成都天府生物產業孵化園二期項目H、K地塊，是位于成都天府國際生物城規劃區內，總建筑面積約15.1萬平方米，H地塊共有5棟建筑，K地塊共有6棟建筑，地下室兩層，局部一層，地上最低2層，最高11層。是集研發、辦公、商業、食堂和共享服務單元等設施為一體的大型現代化研發辦公基地。

2、基礎階段重難點簡介

本項目低矮樓層及單層地下室區域基礎形式為獨立基礎，該區域基礎無結構防水板，僅在獨立基礎底部設置單層卷材防水，在獨立基礎及防水施工完后直接回填房心土至建筑標高，實施建筑板及其他做法。

因本地區地表土質以素土和黏土為主，獨立基礎持力層松散卵石層距離建筑標高底面約2-3m，但獨立基礎設計高度僅1m左右，在開挖至松散卵石層前，需放坡開挖，大多數均有超挖，需采用C15素混凝土回填至獨立基礎底標高后再實施獨立基礎。獨立基礎之間中心間距約8m，獨基尺寸一般為4-5m寬，如采用放坡開挖，對于開挖深度較深的情況會占用大部分場地，導致作業困難。同時如采用常規方案單個獨立基礎開挖基坑，再用磚胎模施工獨立基礎，需多次回填施工影響工效。

為此我們事先建立模型，利用BIM模型輔助理解現場施工工況，BIM施工模型的創建將施工方案的全過程映射成虛擬環境，通過對此虛擬環境的操作來實現對施工全過程的觀察、跟蹤、控制和引導，最終達到論證、優化、調整、優選施工方案的目的[1]。

3、施工工藝對比分析

3.1方案一工序介紹

此方案為常規施工方式，根據原設計土方場坪圖，土方第一次開挖至設計結構（獨立基礎）頂標高，再根據獨基尺寸和換填要求，進行獨基范圍的基坑開挖，按此方式施工工序為：1獨基范圍基坑開挖-2獨基底部換填C15混凝土-3獨基四周磚胎模施工-4磚胎模外側灰土回填-5磚胎模外側回填后墊層施工-6防水施工（如圖紅色線標識）-7防水保護層施工-8獨基結構施工（底層磚胎模，其他采用普通木模板）-9獨基周邊及頂部灰土回填至建筑板底-10墊層施工-11底板施工。

3.2方案二優化后工序介紹

此方案針對本項目獨基密集，深度較深的情況改進。對獨基開挖方式及順序進行優化，場坪時一次性開挖至獨立基礎底標高，再根據獨基尺寸和換填要求aChJP0SfAG+KWfMHY6DNNeyeHCFD5Ou7YBx8vFKHPns=，進行獨基范圍基坑開挖，按此方式施工工序為：1獨基范圍換填基坑開挖-2獨基底部混凝土換填-3獨基范圍以外區域墊層施工-4防水卷材施工-5防水保護層施工-6獨基結構施工（僅采用普通木模板）-7獨基周邊灰土回填至建筑板底-8墊層施工-9底板施工。

3.3技術比對分析

（1）將土方開挖線控制在獨基底，這一措施可以減小換填時過深的大開挖帶來的加大放坡比例及用于安全防護措施的費用，同時減小了安全風險與隱患。如按方案一需二次開挖獨立基礎的基坑，且開挖放坡后相鄰獨基基坑之間幾乎無作業通道，無法進行大型機械作業和材料運輸，只能人工及小型設備作業，影響工效。

（2）場平標高降低至基礎底面，可使得柔性防水卷材大面積鋪開，減小了在獨立基礎側面和陰陽角附加層處的使用與消耗量。大量節約卷材施工時間和費用。

（3）方案一采用了大量的磚胎模，但由于為多階獨基，基礎中上階的側邊需要采用木模支設且難度較大，由于獨立基礎尺寸的多樣性會導致模板和鋼管的折損率較大，而且澆筑混凝土時為保證質量和外觀需要分階分層緩慢澆筑，施工工序復雜繁瑣。方案二減少了磚胎模用量。

（4）方案一相對于方案二至少多兩道工序，再加上從材料和機械進場的方便程度考慮，方案二至少可節約工期10～12天。

3.4經濟對比分析

兩個方案相比較，方案二施工一次性多開挖一米深左右，增加了土方開挖以及土方回填的相應成本，比單獨放坡開挖大概增加土方開挖量3000m3，增加3：7灰土回填量3000方，增加墊層量約5050㎡。但是方案二節約了單獨開挖獨基時二次開挖土方的工程量，并且施工工效節省較多。同時方案二可節約獨基側面防水及防水保護層約2880㎡，節約磚胎模690m3。

具體費用分析詳下表：

優化后的方案二初步估算減少費用約23.51萬元。

4、實施效果

本項目包含H、K兩個地塊，且開工時間前后錯開約半年，其中H地塊先開工，K地塊后開工。在現場實施過程中，剛好可將方案一和方案二分別實施作為對比分析案例，在H地塊實施時，采用了常規的方案一實施，在K地塊實施時，按改進后的方案二實施。

實施中發現，方案一不僅存在預先分析的成本高，工期長的問題，同時存在回填質量問題，因在磚胎模背后回填土方時，磚胎模內側無結構實體，壓實土方過程很容易造成磚胎模傾覆。但方案二將獨基結構實施完成后再統一安排回填，故可正常壓實，實施效果和質量效果較好，與此同時，改進后的方案二，將初次土方開挖標高定在梁底及最淺獨基底標高位置，如此也節約了土方開挖回填量，同時具備施工作業方便，工序少，防水用量節約，成本低，效率高的特點。總體來說，本項目獨立基礎形式的建筑結構基礎底板施工優化方案較為成功。

結語：

本次工程，通過對獨立基礎施工工序的分析，前期利用BIM技術進行現場擬建物模型建立，將這些資料進行綜合性的分析和處理。該模型能夠實現傳統的設計標準，并且能在此基礎上實現數據的可視化設計[2]。通過技術信息建立的3D基礎模型可以非常直觀、便利地協助施工管理者分析現場的限制。后期再通過兩個地塊的實際操作進行驗證，最終明確了基礎底板施工優化方案的成功。此類針對獨立基礎形式的建筑基礎施工工序優化，可應用范圍廣，具體還可根據實際項目做細部調整。同時這種利用BIM模型輔助優化方案的方式也是現階段施工建筑行業所嘗試的方向。

參考文獻：

[1]張希黔.建筑施工科技創新及應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2019.

[2]邵光華.BIM 技術在建筑設計中的應用研究[D].青島理工大學，2014.