装配式无梁单桩承台预制胎模板施工技术

时间：2024-08-31

王彦芳杨钊翁建军

宁波市建设集团股份有限公司浙江宁波 315000

随着地下空间的开发利用，地下室的规模越来越大，基础承台、地梁胎模普遍采用砖胎模，砖胎模砌筑完成后需要砂浆抹面。当承台较深时，砖胎模体量很大，使得砖块、砂浆等材料需求量大且材料浪费较多，工人的劳动强度大、成本高，施工进度较慢，且承台砖胎模砌筑工作面需求较大，在土方回填时对砖胎模破坏性较大。在目前禁用淡化海砂和劳动用工紧张的状态下，为解决地下室承台、基础梁的砖胎模施工成本高、影响地下室底板垫层施工进度等问题，研究开发了“装配式无梁单桩承台预制胎模板施工技术”，采用钢筋混凝土预制胎模板代替传统的砖胎模[1]。预制胎模板采用现场预制，其规格根据计算及基础胎模的翻样图确定，内配纵横向钢筋，同时对预制胎模板进行设计优化，解决预制胎模板之间的水平和竖向连接、侧向稳定问题。在宁波奥体中心体育馆项目等工程中的实际应用表明，该技术节约成本、绿色环保，取得了显著的社会和经济效益。

1 工程概况

宁波奥体中心项目位于江北区洪塘街道，东至洪塘西路、南临姚江、西至广元路、北至北外环快速路。其中体育馆工程位于2#地块东侧，西侧与游泳馆工程相邻，通过基地内部道路与西侧的开元路、南侧的云飞路相连通，北侧、东侧与市政道路分隔。本工程主体占地面积为17 812 m2，配套商业及室外卫生间占地面积1 309 m2。总建筑面积约53 934 m2，其中主体建筑面积约48 811 m2，二层室外平台建筑面积约3 849 m2，平台下商业及卫生间建筑面积约1 274 m2。本工程中无梁单桩承台共计126个。

2 工艺特点

1）操作简便。该项目工艺在施工过程中直接对缝拼装预制胎模板块，施工方便。

2）经济、节约、环保。混凝土预制胎模板面较平整，拼装完成后只需针对板缝处进行抹灰，无需大面积抹灰，耗材少。施工中可大量节省砖块、砂浆及人工用量，承台预制胎模板施工更加经济、节约、绿色环保。

3）施工工期短。混凝土预制胎模板在挖土前预制，不占用地下室施工的关键线路，板块制作快，节约工期。

4）安全可靠。通过理论计算及现场实验相结合的方式设计预制胎模板的规格尺寸及配筋要求，施工中增设预制胎模板间的拼接措施及保证侧向稳定的组合内支撑架，确保施工安全。

5）本施工技术适用于承台高度不大于2.0 m的单桩承台的胎模施工。

3 关键技术

对预制胎模板进行优化设计，通过其承受的土压力产生的弯矩来计算确定厚度和配筋，设计合理的尺寸模数和拼装、支撑系统。预制胎模板在高度方向设成企口状，每块板的角部预埋镀锌钢丝，拼装时通过预制胎模板企口、预埋的镀锌钢丝及“H”形定位槽装配成整体，同时增设由角钢制作组成的组合内支撑架，以形成稳定的支撑系统。承台预制胎模板拼装体系如图1所示。

图1 承台预制胎模板拼装体系示意

4 工艺操作要点

4.1 预制胎模板加工场地的选择及处理

在预制胎模板加工前，首先应对加工场地进行选择，场地内进行硬化处理。为满足预制胎模板的平整度要求，其场地硬化表面平整度不大于4 mm。

4.2 预制胎模板的优化设计

首先对图纸中承台的各种规格进行统计，再根据承台侧面高度、单块板的质量等各项指标综合确定板的规格，板的规格确定要考虑通用性及标准化，板的规格尽量要少。计算时根据预制胎模板所受回填土的侧压力，按单向板或双向板来计算板厚及配筋。为保证预制胎模板的自身刚度，对高度大的预制胎模板进行加厚或加肋处理，并在胎模四角预埋镀锌铁丝，以降低预制胎模板的成本。

1）预制胎模板结构设计。先根据工程地质勘察报告查出承台高度范围内土质的物理力学指标，计算土体对预制混凝土薄板的侧压力及板内最大荷载作用，根据计算结果对板进行配筋。本工程选取数量最多的一块板进行受力及配筋验算，其尺寸为1 600 mm×600 mm×50 mm ，内配φ4 mm@100 mm双向钢筋网片（安装在承台侧模顶层的预制胎模板，其钢筋网片一端伸出预制胎模板300 mm，拼装时可弯折90°锚进混凝土垫层），采用C20混凝土，板的高度方向设成企口状，局部薄弱位置附加2根φ8 mm钢筋。在板的四个角均匀对称地预埋2根长800 mm、直径为1.6 mm的镀锌钢丝，钢丝绑扎在板的钢筋网上，预埋镀锌钢丝距离预制胎模板每个角的2个邻边的距离均为50 mm，预埋位置要精确控制，确保相邻板块拼接时不会出现高低不平的现象（图2）。经测算，每块预制胎模板质量约120 kg，2～3名工人可以搬运并拼装。

图2 带企口的预制胎模板结构示意

2）预制胎模板的拼接措施。采用“H”形定位槽用于上下相邻板块间竖向的连接，响应绿色施工中的节材措施，采用废钢筋料制作，用3根长度分别是160、160、55 mm的φ6 mm钢筋焊接成“H”形状。相邻板块的拼接（本工程为矩形承台互相垂直的侧面胎模板）则采用预埋在板中的直径为1.6 mm的镀锌钢丝进行绑扎。

3）内支撑架——混凝土预制板地梁胎模支撑及定位工具（图3），为采用角铁制成的用于支撑定位混凝土预制板的长方体框架，左右两侧框架设由2个角钢拼接而成的加强筋。根据地梁宽度设计由∠40 mm×4 mm等边角钢架焊接成的地梁内支撑单元尺寸为：360 mm×500 mm×1 500 mm、460 mm×500 mm×1 500 mm、560 mm×500 mm×1 500 mm。用于承台内支撑架时由以上几种规格组合，如宽度为1 600 mm的承台由2个560 mm加1个宽460 mm的内支撑架单元组合。

4.3 材料用量统计及准备

对各原材料的用量进行统计并准备。本工程无梁单桩承台约126个，钢筋网片共计约2 080 m2，φ8 mm附加钢筋长度约7 941.6 m（附加钢筋尽量采用其他钢筋废料），C20混凝土用量约110 m3，镀锌铁丝用量按需要随时购买。

4.4 现场板块加工预制

在预制胎模板规格尺寸确定、原材料、机械、工具等准备工作完成后，开始预制胎模板的加工制作，制作过程中严格把控预制胎模板的加工质量。

1）确定加工场地，铺薄膜并摆放模具。模具的制作质量直接影响预制胎模板的成形质量，并对后续的拼接安装质量起决定性作用。保证单个模具范围内地面平整、无高低起伏，模具摆放平整，模具无翘曲等、使单个模具均在薄膜上。

2）在模具内铺1层C20混凝土，厚度约30 mm，摆放钢筋网片及附加钢筋，第1层混凝土厚度约30 mm，保证平整、无高低不平现象，附加钢筋位置排放准确。

3）预埋镀锌铁丝并铺第2层混凝土至板厚要求位置，镀锌铁丝应与钢筋网片绑扎在一起，第2层混凝土厚度约20 mm，表面抹平。

4）预制胎模板养护成形后，去模具、起板，预制胎模板分类码放整齐，搬运时应将板竖起，去除预制胎模板上的薄膜等杂物，做好对棱角的成品保护。

4.5 内支撑设置及预制胎模板拼装

将预制胎模板吊运至拼装位置，以备现场胎模拼装。

1）清理承台垫层。在垫层上弹构件安装内边线并做出标记，为预制胎模板安装定位提供标准。每隔600 mm打设φ6 mm定位筋，定位筋位置必须精确。

2）安装组合内支撑架。该组合内支撑架采用∠40 mm×4 mm等边角钢制作，内支撑架设计时综合考虑地梁和承台的通用性，承台的组合内支撑架由内支撑架单元组成，同时组合内支撑架与预制胎模板之间预留2 cm空隙，用木楔塞紧固定。

3）拼装预制胎模板。先拼装水平向的预制胎模板，通过预埋在角部的镀锌铁丝拧紧，预制胎模板边上的企口必须完好，其作用是防止预制胎模板向承台内侧倾倒。然后拼装竖向胎模板，上下相邻板块间采用“H”形定位槽连接（图4），以“H”形定位槽处预制胎模板边稍有磨损为宜（上下相邻预制胎模板接缝能更小，拼接更加紧密）。

图3 地梁预制胎模板内支撑架单元

图4 “H”形定位槽

4）安装完成之后进行校正，按照规范检查垂直度、整体平整度、阴角方正度及内空尺寸，复查无误后再进行周边底板垫层施工。

5）为保证整体平整度，对预制胎模板之间的拼缝处用1∶2水泥砂浆封堵。

4.6 土方回填、垫层浇筑

1）承台四周回填土时不得采用较大硬土块、石块等。

2）承台四周要对称、分层回填，每层虚铺厚度为200 mm，分层夯实，减小回填土对预制胎模板的冲击力。

3）挖斗不得触碰预制胎模板。个别部位采用人工回填修整。

4）复查承台尺寸及位置，复查无误后再进行周边底板垫层施工。同时将预制胎模板中伸出的钢筋网片埋入混凝土垫层中，垫层浇筑时禁止车辆在回填土表面行驶或停留，垫层混凝土均采用摇臂汽车泵送。

4.7 内支撑拆除及下道工序施工

垫层施工完成后，需待垫层达到强度方可拆除组合内支撑架，从而避免预制胎模板接缝出现错位及预制胎模板上口往里发生倾斜。确认无误后，进入下道工序施工。

5 效益分析

5.1 工期效果

与传统的砖胎模相比，该项技术可节约工期35%以上，尤其当承台较深时，其工期效果会更加明显。通过对宁波奥体中心体育馆工程无梁单桩承台预制胎模板的施工记录与承台采用砖胎模的施工工时记录，对比如下：以126个承台胎模施工为例，18个工人完成，不考虑土方开挖、回填及垫层浇筑时间对施工的影响，砖胎模施工天数和预制板胎模施工天数分别为8 d和5 d，工期节约率为37.5%。

5.2 经济效果

与传统的砖胎模施工工期相比，该项技术可节约经济59%以上，尤其当承台尺寸较大时，预制胎模施工的经济效果会更加明显。本工程中预制胎模工程量为1 854 m2，人工费与材料费成本合计为83 036元；若采用砖胎模工程量为6 470 m3，人工费与材料费成本合计为203 580元，二者相比节约成本约59.2%。

本工程无梁单桩承台预制胎模板的应用得到了业主单位、监理单位及其他兄弟单位的一致好评。