廠房獨立基礎(chǔ)預(yù)制裝配式施工技術(shù)應(yīng)用

張文錦

（中鐵科建工程有限公司，福建 廈門 361008）

0 引言

近年來國家大力推廣裝配式建筑，國內(nèi)裝配式建筑施工技術(shù)取得了很大的進(jìn)步。從各種預(yù)制疊合板、疊合梁、預(yù)制柱、預(yù)制樓梯等構(gòu)件的預(yù)制生產(chǎn)到現(xiàn)場安裝逐步形成了一套成熟的施工方法。但房建項目構(gòu)件生產(chǎn)和預(yù)制主要是以地上（±0.00以上）結(jié)構(gòu)構(gòu)件為主，地下（±0.00以下）結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用裝配式施工的偏少。分析原因主要是：（1）地下構(gòu)件很難拆分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制；（2）構(gòu)件在地下連接結(jié)構(gòu)防水較難處理。對于工業(yè)廠房來說，不同于高層住宅樓項目，廠房基礎(chǔ)多采用獨立基礎(chǔ)，規(guī)格尺寸型號相對統(tǒng)一，且不存在地下結(jié)構(gòu)防水、漏水要求高的問題，因此更便于采用預(yù)制裝配式施工方法。

本文以湖北省嘉魚縣中鐵科建工業(yè)廠房制造車間一基礎(chǔ)施工為例，介紹獨立基礎(chǔ)采用預(yù)制裝配式施工的方法，并與傳統(tǒng)獨立基礎(chǔ)現(xiàn)澆施工相比，分析獨立基礎(chǔ)裝配式施工的優(yōu)勢。

1 工程施工難點和方案設(shè)置

1.1 工程概況

制造車間一：設(shè)計為單層，層高14.8m。廠房建筑面積34435m2，坡形基礎(chǔ)表示方式為：基礎(chǔ)寬×基礎(chǔ)長；坡形高度/非坡形高度。共有坡形獨立基礎(chǔ)（DJp）共241個,其中類型為DJp1（2000mm×2800mm；200mm/400mm）共30個、DJp2（2000mm×3200mm；200mm/400mm）共36個、DJp3（2000mm×3200mm；200mm/400mm）共171個、其他型號共4個。

制造車間二：設(shè)計為單層，層高15.2m。廠房建筑面積15242m2。共有坡型基礎(chǔ)148個，其中類型為DJp1共17個、DJp2共24個、DJp3共85個、其他型號共22個。

單個獨立基礎(chǔ)重量最大為9.8t?；A(chǔ)配筋為單層雙向鋼筋網(wǎng)片。

1.2 施工難點分析

（1）基礎(chǔ)施工恰逢雨季。本項目地處長江流域，最近點距離長江約1.5km。基礎(chǔ)施工期間，恰逢長江流域汛期，參照往年的天氣預(yù)報，該地降雨量非常豐富，年平均降雨量達(dá)到1379.8mm。在5~9月份近5年降雨量可達(dá)到813mm左右，最大日降雨量在212.5mm。密集的降雨會對基礎(chǔ)施工造成非常大的影響。

（2）現(xiàn)澆坡形基礎(chǔ)施工質(zhì)量難保證。獨立基礎(chǔ)采用坡形基礎(chǔ)，坡度為0.4（高/長：400mm/1000mm=0.4）。采用現(xiàn)澆施工，木模板很難做出該坡形?；A(chǔ)澆筑采用泵送混凝土，混凝土塌落度在120~150mm之間，若采取人工抹坡的方式施工，很難抹出0.4的坡度，且獨立基礎(chǔ)施工質(zhì)量得不到保證。

（3）預(yù)埋螺栓精度控制難。短柱上預(yù)埋的地腳螺栓控制精度要求高，平面位置精度為5mm；螺栓頂高程控制精度為±5mm。在現(xiàn)場預(yù)埋時，采用全站儀或者經(jīng)緯儀控制，工作量非常大且易出錯。

（4）工期緊張?；A(chǔ)施工時間推排至2020年7、8月份，基礎(chǔ)工期為62d。

1.3 施工方案比選

經(jīng)過分析，天氣情況為影響施工的最大制約因素。采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工，很難在計劃工期內(nèi)完成基礎(chǔ)施工。采用預(yù)制施工，可以提前進(jìn)行基礎(chǔ)預(yù)制，將基礎(chǔ)施工的開始時間提前1個月，在預(yù)制混凝土構(gòu)件達(dá)到28d齡期后進(jìn)行吊裝。為保證基礎(chǔ)工期和分析預(yù)制基礎(chǔ)與現(xiàn)澆基礎(chǔ)兩種施工方法之間的差別，項目部最終決定制造車間一采用預(yù)制裝配式獨立基礎(chǔ)施工，智能制造車間二采用現(xiàn)澆施工，車間二作為采用預(yù)制吊裝獨立基礎(chǔ)施工的參照對比。

2 獨立基礎(chǔ)的預(yù)制

制造車間一、二基礎(chǔ)施工工期要求為2021年7月1日~2021年8月31日完成，共62d。采用預(yù)制施工可以在做場地平整的時候在室內(nèi)進(jìn)行基礎(chǔ)預(yù)制。獨立基礎(chǔ)預(yù)制于2021年6月開始預(yù)制。計劃加工DJp1型基礎(chǔ)模具1套；DJp2型基礎(chǔ)模具1套；DJp2型基礎(chǔ)模具3套；采用移動式蒸汽發(fā)生機(jī)養(yǎng)護(hù)，縮短模具周轉(zhuǎn)時間，模具周轉(zhuǎn)時間按1d計；1個月即可完成3種型號基礎(chǔ)的預(yù)制。

2.1 預(yù)制模具設(shè)計

為保證構(gòu)件預(yù)制尺寸精準(zhǔn)，模具采用定制鋼模具?？紤]到獨立基礎(chǔ)頂?shù)钠滦蚊娉尚?，模具在設(shè)計時，基礎(chǔ)頂面專門設(shè)計了坡形鋼蓋板模具，坡形鋼蓋板頂部設(shè)置了排氣孔，防止?jié)仓r混凝土內(nèi)部的空氣不能排除形成氣泡影響表觀質(zhì)量。為了保證預(yù)制的獨立基礎(chǔ)地腳螺栓預(yù)埋能夠達(dá)到精度要求，柱頭頂部鋼柱腳預(yù)埋螺栓采用特制定位卡具固定位置預(yù)埋螺栓，卡具采用30mm×30mm×3mm的空心方鋼管制作而成，在兩側(cè)分別用螺栓固定在模具的邊緣（見圖1）。為了解決底面調(diào)整水平標(biāo)高的問題，在基礎(chǔ)底面預(yù)制出支腿，將1個大面調(diào)整水平的問題轉(zhuǎn)化為4個點調(diào)整水平的問題，實踐證明此裝置能降低現(xiàn)場吊裝調(diào)整標(biāo)高的難度，提高基礎(chǔ)安裝的效率。

圖1 定位螺栓卡具

模具制作時考慮以上措施，保證了基礎(chǔ)預(yù)制的精度和安裝時的精度。同時，也保證了預(yù)制獨立基礎(chǔ)吊裝就位的效率。支腿尺寸為長200mm、寬300mm、高100mm。吊裝完成后，底面形成100mm的空隙，在空隙中灌注混凝土，保證基礎(chǔ)底部的密實。

2.2 獨立基礎(chǔ)預(yù)制流程

在項目附近就近租賃的閑置工業(yè)廠房內(nèi)進(jìn)行獨立基礎(chǔ)預(yù)制，定制模具使用前進(jìn)行檢查驗收。主要驗收坡形基礎(chǔ)模具的凈空尺寸是否滿足要求，尤其是定位卡具、坡形模板、底模定位支腿模板等部位為重點驗收部位。鋼模具的剛度及鋼模板外增加的背楞能夠保證構(gòu)件預(yù)制過程中模具不變形。

獨立基礎(chǔ)預(yù)制流程與房建其他預(yù)制構(gòu)件大體相同。獨立基礎(chǔ)預(yù)制步驟為：模板清理→涂刷脫模劑→綁扎基礎(chǔ)網(wǎng)片鋼筋及短柱鋼筋→合邊模板及坡形模板→合短柱模板→螺栓定位卡具安裝→地腳螺栓預(yù)埋焊接→報檢驗收→澆筑混凝土→蒸氣養(yǎng)護(hù)→拆?！鸬蹀D(zhuǎn)移至堆場進(jìn)行噴淋養(yǎng)護(hù)。

在模具底座安裝過程中，對底座的調(diào)平為預(yù)制過程控制的重難點之一。底座四角帶有下凹支腿模板，單個模具每周轉(zhuǎn)一次，就對4個支腿進(jìn)行一次標(biāo)高校正，確保4個支腿在一個平面且不存在傾斜，同時為短柱頂?shù)啬_螺栓預(yù)埋的垂直度控制提供參考平面。另外，在拆模時，混凝土強(qiáng)度能保證其棱角不因拆模板而受損壞，拆模前設(shè)專人檢查混凝土強(qiáng)度[1]。

通過采取高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的管理措施，本項目預(yù)制出的獨立基礎(chǔ)構(gòu)件外觀質(zhì)量良好，螺栓精度控制在2mm以內(nèi)，構(gòu)建表面平整度和坡形面坡度檢查誤差均在2mm以內(nèi)。基礎(chǔ)構(gòu)件在調(diào)平支腿四個點的時候，上面短柱不傾斜，地腳螺栓不傾斜（圖2）。

圖2 預(yù)制獨立基礎(chǔ)圖

3 獨立基礎(chǔ)施工

為了能夠順利完成拼裝，提前規(guī)避吊裝中的構(gòu)件碰撞問題，基礎(chǔ)預(yù)拼裝前，應(yīng)用BIM技術(shù)，不但能夠通過模擬生產(chǎn)和模擬拼裝及時發(fā)現(xiàn)大批量生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題，避免出現(xiàn)構(gòu)件報廢問題，同時也能夠有效驗證預(yù)制基礎(chǔ)裝配式方案的科學(xué)性和合理性[2]。

3.1 基坑開挖及預(yù)埋支腿墊板

根據(jù)現(xiàn)場基礎(chǔ)平面圖和計劃工期要求，將主廠房基礎(chǔ)施工劃分為A1~A6六個區(qū)，每個區(qū)基礎(chǔ)平均數(shù)量為40個；基坑開挖采用6臺挖機(jī)，配套土方運(yùn)輸車6臺（每個分區(qū)各配置1套設(shè)備）；構(gòu)件吊裝采用6臺汽車吊，配套構(gòu)件運(yùn)輸平板車6臺（每個分區(qū)各配置1套設(shè)備）。每臺吊車單個臺班計劃吊裝5個獨立預(yù)制基礎(chǔ)。

預(yù)制基礎(chǔ)吊裝施工步驟為：基坑降水→基坑開挖→基地驗槽→基地水穩(wěn)/碎石墊層鋪設(shè)→安裝支腿墊板→安裝精確定位導(dǎo)向器→預(yù)制基礎(chǔ)吊裝→預(yù)制基礎(chǔ)三維位置調(diào)整→基底100mm空隙支模灌注→基坑回填。

預(yù)制好的成品在養(yǎng)護(hù)堆場完成吊裝控制線彈線，采用平板車運(yùn)至吊裝現(xiàn)場?；娱_挖基底尺寸根據(jù)獨立基礎(chǔ)尺寸四面外擴(kuò)500mm，開挖上口尺寸根據(jù)土質(zhì)情況按1∶0.3~1∶1放坡。挖至設(shè)計標(biāo)高后進(jìn)行基底驗槽，基坑承載力符合要求后，對基坑底進(jìn)行夯實。然后基底采用自拌水泥穩(wěn)定粒料做15cm的水穩(wěn)層，整平后用小型夯機(jī)壓實。水穩(wěn)層頂標(biāo)高為基礎(chǔ)設(shè)計的底標(biāo)高以下12cm。

完成以上準(zhǔn)備工作后，開始安裝支腿墊板和精確定位導(dǎo)向器。支腿墊板采用10mm厚鋼板，鋼板平面尺寸為250mm×350mm，墊板下面焊接4根Ф6、長度50mm的穩(wěn)定腿。通過全站儀將基礎(chǔ)中心X向、Y向控制線進(jìn)行放樣，由X向、Y向控制線進(jìn)一步精準(zhǔn)放出獨立基礎(chǔ)4個支腿的邊線，并在4個角分別安裝支腿墊板。墊板下面的穩(wěn)定腿在水穩(wěn)層面上鉆孔插入。將墊板安裝穩(wěn)固后，再次利用基礎(chǔ)中心X向、Y向控制線對基礎(chǔ)支腿邊線在支腿墊板二次精準(zhǔn)放線。依據(jù)精準(zhǔn)放線，在每個支腿墊板外邊焊接導(dǎo)向定位角鋼，角鋼采用50mm×50mm×3mm型號。完成以上工作后，即可進(jìn)行預(yù)制基礎(chǔ)吊裝。

3.2 獨立基礎(chǔ)吊裝

根據(jù)構(gòu)件重量采用合適的吊裝機(jī)械進(jìn)行吊裝。本項目采用25t汽車吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。構(gòu)件就位時基坑內(nèi)指揮員依據(jù)定位導(dǎo)向器的部位，指揮吊車和工人緩緩將預(yù)制基礎(chǔ)調(diào)整到導(dǎo)向器上開口范圍內(nèi)，然后指揮吊車慢慢下落，導(dǎo)向器對整個基礎(chǔ)精準(zhǔn)下落起到導(dǎo)向作用，過程中工人輔助進(jìn)行微小糾偏，直至基礎(chǔ)調(diào)平支腿下落至支腿墊板。通過導(dǎo)向器輔助吊裝，保證能夠精準(zhǔn)、快速地控制預(yù)制基礎(chǔ)吊裝平面位置及精度。之后采用水準(zhǔn)儀對基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)平，通過調(diào)平支腿下方不同厚度的薄鋼板完成。通過調(diào)平支腿將獨立基礎(chǔ)底面整個面的調(diào)平轉(zhuǎn)化為調(diào)平支腿四個點的調(diào)平，調(diào)平速度大大加快，也保證了調(diào)平的精度。

3.3 基礎(chǔ)墊層澆筑

基礎(chǔ)吊裝完成后，在獨立基礎(chǔ)四周支設(shè)模板，模板高度高于獨立基礎(chǔ)底面1cm，支模尺寸四邊分別超出基礎(chǔ)邊2cm。在一邊設(shè)置澆筑口，另一邊設(shè)置出漿口，采用C30細(xì)石無收縮混凝土灌注，混凝土的工作性能滿足澆筑要求，尤其是流動性滿足要求，確保墊層澆筑完成后在基礎(chǔ)底面的澆筑密實，能滿足承載力要求。

4 預(yù)制獨立基礎(chǔ)施工優(yōu)勢

（1）保證工期。項目所在地為湖北省嘉魚縣長江中游南岸，項目基礎(chǔ)計劃施工時間為7、8月份，正值降雨頻繁的時候。通過預(yù)制獨立基礎(chǔ)施工，將大部分現(xiàn)場支模、綁鋼筋、澆筑混凝土的工作在車間內(nèi)完成，保證了在雨天也能進(jìn)行基礎(chǔ)澆筑作業(yè)。根據(jù)天氣情況，具備現(xiàn)場作業(yè)的時候，基坑開挖后迅速進(jìn)行各項地基試驗及獨立基礎(chǔ)的吊裝。

（2）保證工期節(jié)約成本。相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆獨立基礎(chǔ)施工，本項目預(yù)制獨立基礎(chǔ)施工成本優(yōu)勢明顯。首先，在用工方面，避免了現(xiàn)澆獨立基礎(chǔ)鋼筋量小、基礎(chǔ)分散以及雨季現(xiàn)場人員在基坑內(nèi)作業(yè)窩工的弊病，通過變更為預(yù)制獨立基礎(chǔ)，工程集約化管理，鋼筋集中綁扎，避免了鋼筋材料浪費，避免了人工在基坑內(nèi)施工效率不高的問題。其次，采用鋼模具進(jìn)行預(yù)制，通過蒸氣養(yǎng)護(hù)，提高了鋼模具周轉(zhuǎn)效率，與采購木模板相比，定制5套鋼模板即可滿足進(jìn)度要求，預(yù)制獨立基礎(chǔ)的模板費用低于現(xiàn)澆獨立基礎(chǔ)。

（3）保證質(zhì)量與安全。施工過程中要嚴(yán)格按照貫標(biāo)程序進(jìn)行管理，認(rèn)真落實班組自檢、交接檢及專檢，抓好質(zhì)量分項評定及技術(shù)復(fù)核工作[3]。在工廠內(nèi)預(yù)制的基礎(chǔ)無論是外觀質(zhì)量還是尺寸控制均優(yōu)于現(xiàn)澆。采用精準(zhǔn)定位導(dǎo)向裝置后，預(yù)制安裝質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)澆。在施工現(xiàn)場按照施工深度方案進(jìn)行吊裝、拼裝等工序，減少了施工工序穿插和現(xiàn)場工作量，一定程度上降低了安全事故發(fā)生的幾率[4]。

（4）綠色環(huán)保。相比傳統(tǒng)的建筑建造方式，裝配式建筑本身的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢十分突出。通過采用定型鋼模具作為模板，減少了項目木模板用量，可以降低能耗，提高建筑建設(shè)的生態(tài)環(huán)保水平。標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝更利于材料和質(zhì)量的控制，最大限度地降低了材料的損耗和浪費，因此，裝配式獨立基礎(chǔ)更有利于響應(yīng)國家節(jié)能減排、降低碳排放量的理念[5]。同時由于減少了現(xiàn)場施工工作量，保證了現(xiàn)場施工的整潔和環(huán)保。

5 結(jié)束語

裝配式建筑使建筑工業(yè)化、產(chǎn)品工廠化，是建筑行業(yè)未來的發(fā)展方向。在項目建設(shè)過程中通過采用裝配式技術(shù)增效率、降成本，能夠更有力地推動建筑工業(yè)化的發(fā)展。本項目在基礎(chǔ)施工中，根據(jù)傳統(tǒng)廠房坡形獨立基礎(chǔ)的特點以及項目所在地施工環(huán)境的限制，充分分析各項施工影響因素，最終確定采用預(yù)制地下獨立基礎(chǔ)吊裝作業(yè)的施工方案，達(dá)到了預(yù)期的效果。另外，獨立基礎(chǔ)預(yù)制吊裝的精度控制是本項目中作為重點突破的技術(shù)難點，通過多次試驗，總結(jié)出了一套行之有效、便于控制的方法，為以后的同類項目提供了有價值的參考。