裝配式無梁單樁承臺預(yù)制胎模板施工技術(shù)

王彥芳 楊 釗 翁建軍

寧波市建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 浙江 寧波 315000

隨著地下空間的開發(fā)利用，地下室的規(guī)模越來越大，基礎(chǔ)承臺、地梁胎模普遍采用磚胎模，磚胎模砌筑完成后需要砂漿抹面。當(dāng)承臺較深時，磚胎模體量很大，使得磚塊、砂漿等材料需求量大且材料浪費(fèi)較多，工人的勞動強(qiáng)度大、成本高，施工進(jìn)度較慢，且承臺磚胎模砌筑工作面需求較大，在土方回填時對磚胎模破壞性較大。在目前禁用淡化海砂和勞動用工緊張的狀態(tài)下，為解決地下室承臺、基礎(chǔ)梁的磚胎模施工成本高、影響地下室底板墊層施工進(jìn)度等問題，研究開發(fā)了“裝配式無梁單樁承臺預(yù)制胎模板施工技術(shù)”，采用鋼筋混凝土預(yù)制胎模板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磚胎模[1]。預(yù)制胎模板采用現(xiàn)場預(yù)制，其規(guī)格根據(jù)計算及基礎(chǔ)胎模的翻樣圖確定，內(nèi)配縱橫向鋼筋，同時對預(yù)制胎模板進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，解決預(yù)制胎模板之間的水平和豎向連接、側(cè)向穩(wěn)定問題。在寧波奧體中心體育館項目等工程中的實際應(yīng)用表明，該技術(shù)節(jié)約成本、綠色環(huán)保，取得了顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

寧波奧體中心項目位于江北區(qū)洪塘街道，東至洪塘西路、南臨姚江、西至廣元路、北至北外環(huán)快速路。其中體育館工程位于2#地塊東側(cè)，西側(cè)與游泳館工程相鄰，通過基地內(nèi)部道路與西側(cè)的開元路、南側(cè)的云飛路相連通，北側(cè)、東側(cè)與市政道路分隔。本工程主體占地面積為17 812 m2，配套商業(yè)及室外衛(wèi)生間占地面積1 309 m2?？偨ㄖ娣e約53 934 m2，其中主體建筑面積約48 811 m2，二層室外平臺建筑面積約3 849 m2，平臺下商業(yè)及衛(wèi)生間建筑面積約1 274 m2。本工程中無梁單樁承臺共計126個。

2 工藝特點

1）操作簡便。該項目工藝在施工過程中直接對縫拼裝預(yù)制胎模板塊，施工方便。

2）經(jīng)濟(jì)、節(jié)約、環(huán)保?；炷令A(yù)制胎模板面較平整，拼裝完成后只需針對板縫處進(jìn)行抹灰，無需大面積抹灰，耗材少。施工中可大量節(jié)省磚塊、砂漿及人工用量，承臺預(yù)制胎模板施工更加經(jīng)濟(jì)、節(jié)約、綠色環(huán)保。

3） 施工工期短?；炷令A(yù)制胎模板在挖土前預(yù)制，不占用地下室施工的關(guān)鍵線路，板塊制作快，節(jié)約工期。

4）安全可靠。通過理論計算及現(xiàn)場實驗相結(jié)合的方式設(shè)計預(yù)制胎模板的規(guī)格尺寸及配筋要求，施工中增設(shè)預(yù)制胎模板間的拼接措施及保證側(cè)向穩(wěn)定的組合內(nèi)支撐架，確保施工安全。

5）本施工技術(shù)適用于承臺高度不大于2.0 m的單樁承臺的胎模施工。

3 關(guān)鍵技術(shù)

對預(yù)制胎模板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，通過其承受的土壓力產(chǎn)生的彎矩來計算確定厚度和配筋，設(shè)計合理的尺寸模數(shù)和拼裝、支撐系統(tǒng)。預(yù)制胎模板在高度方向設(shè)成企口狀，每塊板的角部預(yù)埋鍍鋅鋼絲，拼裝時通過預(yù)制胎模板企口、預(yù)埋的鍍鋅鋼絲及“H”形定位槽裝配成整體，同時增設(shè)由角鋼制作組成的組合內(nèi)支撐架，以形成穩(wěn)定的支撐系統(tǒng)。承臺預(yù)制胎模板拼裝體系如圖1所示。

圖1 承臺預(yù)制胎模板拼裝體系示意

4 工藝操作要點

4.1 預(yù)制胎模板加工場地的選擇及處理

在預(yù)制胎模板加工前，首先應(yīng)對加工場地進(jìn)行選擇，場地內(nèi)進(jìn)行硬化處理。為滿足預(yù)制胎模板的平整度要求，其場地硬化表面平整度不大于4 mm。

4.2 預(yù)制胎模板的優(yōu)化設(shè)計

首先對圖紙中承臺的各種規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)計，再根據(jù)承臺側(cè)面高度、單塊板的質(zhì)量等各項指標(biāo)綜合確定板的規(guī)格，板的規(guī)格確定要考慮通用性及標(biāo)準(zhǔn)化，板的規(guī)格盡量要少。計算時根據(jù)預(yù)制胎模板所受回填土的側(cè)壓力，按單向板或雙向板來計算板厚及配筋。為保證預(yù)制胎模板的自身剛度，對高度大的預(yù)制胎模板進(jìn)行加厚或加肋處理，并在胎模四角預(yù)埋鍍鋅鐵絲，以降低預(yù)制胎模板的成本。

1）預(yù)制胎模板結(jié)構(gòu)設(shè)計。先根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告查出承臺高度范圍內(nèi)土質(zhì)的物理力學(xué)指標(biāo)，計算土體對預(yù)制混凝土薄板的側(cè)壓力及板內(nèi)最大荷載作用，根據(jù)計算結(jié)果對板進(jìn)行配筋。本工程選取數(shù)量最多的一塊板進(jìn)行受力及配筋驗算，其尺寸為1 600 mm×600 mm×50 mm ，內(nèi)配φ4 mm@100 mm雙向鋼筋網(wǎng)片（安裝在承臺側(cè)模頂層的預(yù)制胎模板，其鋼筋網(wǎng)片一端伸出預(yù)制胎模板300 mm，拼裝時可彎折90°錨進(jìn)混凝土墊層），采用C20混凝土，板的高度方向設(shè)成企口狀，局部薄弱位置附加2根φ8 mm鋼筋。在板的四個角均勻?qū)ΨQ地預(yù)埋2根長800 mm、直徑為1.6 mm的鍍鋅鋼絲，鋼絲綁扎在板的鋼筋網(wǎng)上，預(yù)埋鍍鋅鋼絲距離預(yù)制胎模板每個角的2個鄰邊的距離均為50 mm，預(yù)埋位置要精確控制，確保相鄰板塊拼接時不會出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象（圖2）。經(jīng)測算，每塊預(yù)制胎模板質(zhì)量約120 kg，2～3名工人可以搬運(yùn)并拼裝。

圖2 帶企口的預(yù)制胎模板結(jié)構(gòu)示意

2）預(yù)制胎模板的拼接措施。采用“H”形定位槽用于上下相鄰板塊間豎向的連接，響應(yīng)綠色施工中的節(jié)材措施，采用廢鋼筋料制作，用3根長度分別是160、160、55 mm的φ6 mm鋼筋焊接成“H”形狀。相鄰板塊的拼接（本工程為矩形承臺互相垂直的側(cè)面胎模板）則采用預(yù)埋在板中的直徑為1.6 mm的鍍鋅鋼絲進(jìn)行綁扎。

3）內(nèi)支撐架——混凝土預(yù)制板地梁胎模支撐及定位工具（圖3），為采用角鐵制成的用于支撐定位混凝土預(yù)制板的長方體框架，左右兩側(cè)框架設(shè)由2個角鋼拼接而成的加強(qiáng)筋。根據(jù)地梁寬度設(shè)計由∠40 mm×4 mm等邊角鋼架焊接成的地梁內(nèi)支撐單元尺寸為：360 mm×500 mm×1 500 mm、460 mm×500 mm×1 500 mm、560 mm×500 mm×1 500 mm。用于承臺內(nèi)支撐架時由以上幾種規(guī)格組合，如寬度為1 600 mm的承臺由2個560 mm加1個寬460 mm的內(nèi)支撐架單元組合。

4.3 材料用量統(tǒng)計及準(zhǔn)備

對各原材料的用量進(jìn)行統(tǒng)計并準(zhǔn)備。本工程無梁單樁承臺約126個，鋼筋網(wǎng)片共計約2 080 m2，φ8 mm附加鋼筋長度約7 941.6 m（附加鋼筋盡量采用其他鋼筋廢料），C20混凝土用量約110 m3，鍍鋅鐵絲用量按需要隨時購買。

4.4 現(xiàn)場板塊加工預(yù)制

在預(yù)制胎模板規(guī)格尺寸確定、原材料、機(jī)械、工具等準(zhǔn)備工作完成后，開始預(yù)制胎模板的加工制作，制作過程中嚴(yán)格把控預(yù)制胎模板的加工質(zhì)量。

1）確定加工場地，鋪薄膜并擺放模具。模具的制作質(zhì)量直接影響預(yù)制胎模板的成形質(zhì)量，并對后續(xù)的拼接安裝質(zhì)量起決定性作用。保證單個模具范圍內(nèi)地面平整、無高低起伏，模具擺放平整，模具無翹曲等、使單個模具均在薄膜上。

2）在模具內(nèi)鋪1層C20混凝土，厚度約30 mm，擺放鋼筋網(wǎng)片及附加鋼筋，第1層混凝土厚度約30 mm，保證平整、無高低不平現(xiàn)象，附加鋼筋位置排放準(zhǔn)確。

3）預(yù)埋鍍鋅鐵絲并鋪第2層混凝土至板厚要求位置， 鍍鋅鐵絲應(yīng)與鋼筋網(wǎng)片綁扎在一起，第2層混凝土厚度約20 mm，表面抹平。

4）預(yù)制胎模板養(yǎng)護(hù)成形后，去模具、起板，預(yù)制胎模板分類碼放整齊，搬運(yùn)時應(yīng)將板豎起，去除預(yù)制胎模板上的薄膜等雜物，做好對棱角的成品保護(hù)。

4.5 內(nèi)支撐設(shè)置及預(yù)制胎模板拼裝

將預(yù)制胎模板吊運(yùn)至拼裝位置，以備現(xiàn)場胎模拼裝。

1）清理承臺墊層。在墊層上彈構(gòu)件安裝內(nèi)邊線并做出標(biāo)記，為預(yù)制胎模板安裝定位提供標(biāo)準(zhǔn)。每隔600 mm打設(shè)φ6 mm定位筋，定位筋位置必須精確。

2）安裝組合內(nèi)支撐架。該組合內(nèi)支撐架采用∠40 mm×4 mm等邊角鋼制作，內(nèi)支撐架設(shè)計時綜合考慮地梁和承臺的通用性，承臺的組合內(nèi)支撐架由內(nèi)支撐架單元組成，同時組合內(nèi)支撐架與預(yù)制胎模板之間預(yù)留2 cm空隙，用木楔塞緊固定。

3）拼裝預(yù)制胎模板。先拼裝水平向的預(yù)制胎模板，通過預(yù)埋在角部的鍍鋅鐵絲擰緊，預(yù)制胎模板邊上的企口必須完好，其作用是防止預(yù)制胎模板向承臺內(nèi)側(cè)傾倒。然后拼裝豎向胎模板，上下相鄰板塊間采用“H”形定位槽連接（圖4），以“H”形定位槽處預(yù)制胎模板邊稍有磨損為宜（上下相鄰預(yù)制胎模板接縫能更小，拼接更加緊密）。

圖3 地梁預(yù)制胎模板內(nèi)支撐架單元

圖4 “H”形定位槽

4）安裝完成之后進(jìn)行校正，按照規(guī)范檢查垂直度、整體平整度、陰角方正度及內(nèi)空尺寸，復(fù)查無誤后再進(jìn)行周邊底板墊層施工。

5）為保證整體平整度，對預(yù)制胎模板之間的拼縫處用1∶2水泥砂漿封堵。

4.6 土方回填、墊層澆筑

1）承臺四周回填土?xí)r不得采用較大硬土塊、石塊等。

2）承臺四周要對稱、分層回填，每層虛鋪厚度為200 mm，分層夯實，減小回填土對預(yù)制胎模板的沖擊力。

3）挖斗不得觸碰預(yù)制胎模板。個別部位采用人工回填修整。

4）復(fù)查承臺尺寸及位置，復(fù)查無誤后再進(jìn)行周邊底板墊層施工。同時將預(yù)制胎模板中伸出的鋼筋網(wǎng)片埋入混凝土墊層中，墊層澆筑時禁止車輛在回填土表面行駛或停留，墊層混凝土均采用搖臂汽車泵送。

4.7 內(nèi)支撐拆除及下道工序施工

墊層施工完成后，需待墊層達(dá)到強(qiáng)度方可拆除組合內(nèi)支撐架，從而避免預(yù)制胎模板接縫出現(xiàn)錯位及預(yù)制胎模板上口往里發(fā)生傾斜。確認(rèn)無誤后，進(jìn)入下道工序施工。

5 效益分析

5.1 工期效果

與傳統(tǒng)的磚胎模相比，該項技術(shù)可節(jié)約工期35%以上，尤其當(dāng)承臺較深時，其工期效果會更加明顯。通過對寧波奧體中心體育館工程無梁單樁承臺預(yù)制胎模板的施工記錄與承臺采用磚胎模的施工工時記錄，對比如下：以126個承臺胎模施工為例，18個工人完成，不考慮土方開挖、回填及墊層澆筑時間對施工的影響，磚胎模施工天數(shù)和預(yù)制板胎模施工天數(shù)分別為8 d和5 d，工期節(jié)約率為37.5%。

5.2 經(jīng)濟(jì)效果

與傳統(tǒng)的磚胎模施工工期相比，該項技術(shù)可節(jié)約經(jīng)濟(jì)59%以上，尤其當(dāng)承臺尺寸較大時，預(yù)制胎模施工的經(jīng)濟(jì)效果會更加明顯。本工程中預(yù)制胎模工程量為1 854 m2，人工費(fèi)與材料費(fèi)成本合計為83 036元；若采用磚胎模工程量為6 470 m3，人工費(fèi)與材料費(fèi)成本合計為203 580元，二者相比節(jié)約成本約59.2%。

本工程無梁單樁承臺預(yù)制胎模板的應(yīng)用得到了業(yè)主單位、監(jiān)理單位及其他兄弟單位的一致好評。

6 結(jié)語

在地下室承臺、基礎(chǔ)梁胎模施工中，采用預(yù)制胎模板代替磚胎模，既節(jié)約了材料，又省去了粉刷工序，降低了成本，同時加快了施工進(jìn)度，節(jié)能環(huán)保，符合構(gòu)件預(yù)制化、工廠化和綠色施工的發(fā)展方向。在裝配式建筑大力推廣的大環(huán)境下，該項技術(shù)在地下室承臺、基礎(chǔ)梁胎模施工中的推廣應(yīng)用前景廣闊。