廠房獨立基礎預制裝配式施工技術應用

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，國內裝配式建筑施工技術取得了很大的進步。從各種預制疊合板、疊合梁、預制柱、預制樓梯等構件的預制生產到現場安裝逐步形成了一套成熟的施工方法。但房建項目構件生產和預制主要是以地上（±0.00以上）結構構件為主，地下（±0.00以下）結構構件采用裝配式施工的偏少。分析原因主要是：（1）地下構件很難拆分進行標準化預制；（2）構件在地下連接結構防水較難處理。對于工業廠房來說，不同于高層住宅樓項目，廠房基礎多采用獨立基礎，規格尺寸型號相對統一，且不存在地下結構防水、漏水要求高的問題，因此更便于采用預制裝配式施工方法。

本文以湖北省嘉魚縣中鐵科建工業廠房制造車間一基礎施工為例，介紹獨立基礎采用預制裝配式施工的方法，并與傳統獨立基礎現澆施工相比，分析獨立基礎裝配式施工的優勢。

1 工程施工難點和方案設置

1.1 工程概況

制造車間一：設計為單層，層高14.8m。廠房建筑面積34435m2，坡形基礎表示方式為：基礎寬×基礎長；坡形高度/非坡形高度。共有坡形獨立基礎（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：設計為單層，層高15.2m。廠房建筑面積15242m2。共有坡型基礎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。

單個獨立基礎重量最大為9.8t。基礎配筋為單層雙向鋼筋網片。

1.2 施工難點分析

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

（2）現澆坡形基礎施工質量難保證。獨立基礎采用坡形基礎，坡度為0.4（高/長：400mm/1000mm=0.4）。采用現澆施工，木模板很難做出該坡形。基礎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，且獨立基礎施工質量得不到保證。

（3）預埋螺栓精度控制難。短柱上預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。在現場預埋時，采用全站儀或者經緯儀控制，工作量非常大且易出錯。

（4）工期緊張。基礎施工時間推排至2020年7、8月份，基礎工期為62d。

1.3 施工方案比選

經過分析，天氣情況為影響施工的最大制約因素。采用傳統現澆施工，很難在計劃工期內完成基礎施工。采用預制施工，可以提前進行基礎預制，將基礎施工的開始時間提前1個月，在預制混凝土構件達到28d齡期后進行吊裝。為保證基礎工期和分析預制基礎與現澆基礎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制裝配式獨立基礎施工，智能制造車間二采用現澆施工，車間二作為采用預制吊裝獨立基礎施工的參照對比。

2 獨立基礎的預制

制造車間一、二基礎施工工期要求為2021年7月1日~2021年8月31日完成，共62d。采用預制施工可以在做場地平整的時候在室內進行基礎預制。獨立基礎預制于2021年6月開始預制。計劃加工DJp1型基礎模具1套；DJp2型基礎模具1套；DJp2型基礎模具3套；采用移動式蒸汽發生機養護，縮短模具周轉時間，模具周轉時間按1d計；1個月即可完成3種型號基礎的預制。

2.1 預制模具設計

為保證構件預制尺寸精準，模具采用定制鋼模具。考慮到獨立基礎頂的坡形面成型，模具在設計時，基礎頂面專門設計了坡形鋼蓋板模具，坡形鋼蓋板頂部設置了排氣孔，防止澆筑時混凝土內部的空氣不能排除形成氣泡影響表觀質量。為了保證預制的獨立基礎地腳螺栓預埋能夠達到精度要求，柱頭頂部鋼柱腳預埋螺栓采用特制定位卡具固定位置預埋螺栓，卡具采用30mm×30mm×3mm的空心方鋼管制作而成，在兩側分別用螺栓固定在模具的邊緣（見圖1）。為了解決底面調整水平標高的問題，在基礎底面預制出支腿，將1個大面調整水平的問題轉化為4個點調整水平的問題，實踐證明此裝置能降低現場吊裝調整標高的難度，提高基礎安裝的效率。

圖1 定位螺栓卡具

模具制作時考慮以上措施，保證了基礎預制的精度和安裝時的精度。同時，也保證了預制獨立基礎吊裝就位的效率。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，保證基礎底部的密實。

2.2 獨立基礎預制流程

在項目附近就近租賃的閑置工業廠房內進行獨立基礎預制，定制模具使用前進行檢查驗收。主要驗收坡形基礎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件預制過程中模具不變形。

獨立基礎預制流程與房建其他預制構件大體相同。獨立基礎預制步驟為：模板清理→涂刷脫模劑→綁扎基礎網片鋼筋及短柱鋼筋→合邊模板及坡形模板→合短柱模板→螺栓定位卡具安裝→地腳螺栓預埋焊接→報檢驗收→澆筑混凝土→蒸氣養護→拆模→起吊轉移至堆場進行噴淋養護。

在模具底座安裝過程中，對底座的調平為預制過程控制的重難點之一。底座四角帶有下凹支腿模板，單個模具每周轉一次，就對4個支腿進行一次標高校正，確保4個支腿在一個平面且不存在傾斜，同時為短柱頂地腳螺栓預埋的垂直度控制提供參考平面。另外，在拆模時，混凝土強度能保證其棱角不因拆模板而受損壞，拆模前設專人檢查混凝土強度[1]。

通過采取高標準、嚴要求的管理措施，本項目預制出的獨立基礎構件外觀質量良好，螺栓精度控制在2mm以內，構建表面平整度和坡形面坡度檢查誤差均在2mm以內。基礎構件在調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 預制獨立基礎圖

3 獨立基礎施工

為了能夠順利完成拼裝，提前規避吊裝中的構件碰撞問題，基礎預拼裝前，應用BIM技術，不但能夠通過模擬生產和模擬拼裝及時發現大批量生產過程中可能出現的問題，避免出現構件報廢問題，同時也能夠有效驗證預制基礎裝配式方案的科學性和合理性[2]。

3.1 基坑開挖及預埋支腿墊板

根據現場基礎平面圖和計劃工期要求，將主廠房基礎施工劃分為A1~A6六個區，每個區基礎平均數量為40個；基坑開挖采用6臺挖機，配套土方運輸車6臺（每個分區各配置1套設備）；構件吊裝采用6臺汽車吊，配套構件運輸平板車6臺（每個分區各配置1套設備）。每臺吊車單個臺班計劃吊裝5個獨立預制基礎。

預制基礎吊裝施工步驟為：基坑降水→基坑開挖→基地驗槽→基地水穩/碎石墊層鋪設→安裝支腿墊板→安裝精確定位導向器→預制基礎吊裝→預制基礎三維位置調整→基底100mm空隙支模灌注→基坑回填。

預制好的成品在養護堆場完成吊裝控制線彈線，采用平板車運至吊裝現場。基坑開挖基底尺寸根據獨立基礎尺寸四面外擴500mm，開挖上口尺寸根據土質情況按1∶0.3~1∶1放坡。挖至設計標高后進行基底驗槽，基坑承載力符合要求后，對基坑底進行夯實。然后基底采用自拌水泥穩定粒料做15cm的水穩層，整平后用小型夯機壓實。水穩層頂標高為基礎設計的底標高以下12cm。

完成以上準備工作后，開始安裝支腿墊板和精確定位導向器。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的穩定腿。通過全站儀將基礎中心X向、Y向控制線進行放樣，由X向、Y向控制線進一步精準放出獨立基礎4個支腿的邊線，并在4個角分別安裝支腿墊板。墊板下面的穩定腿在水穩層面上鉆孔插入。將墊板安裝穩固后，再次利用基礎中心X向、Y向控制線對基礎支腿邊線在支腿墊板二次精準放線。依據精準放線，在每個支腿墊板外邊焊接導向定位角鋼，角鋼采用50mm×50mm×3mm型號。完成以上工作后，即可進行預制基礎吊裝。

3.2 獨立基礎吊裝

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

3.3 基礎墊層澆筑

基礎吊裝完成后，在獨立基礎四周支設模板，模板高度高于獨立基礎底面1cm，支模尺寸四邊分別超出基礎邊2cm。在一邊設置澆筑口，另一邊設置出漿口，采用C30細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底面的澆筑密實，能滿足承載力要求。

4 預制獨立基礎施工優勢

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

（2）保證工期節約成本。相比傳統現澆獨立基礎施工，本項目預制獨立基礎施工成本優勢明顯。首先，在用工方面，避免了現澆獨立基礎鋼筋量小、基礎分散以及雨季現場人員在基坑內作業窩工的弊病，通過變更為預制獨立基礎，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施工效率不高的問題。其次，采用鋼模具進行預制，通過蒸氣養護，提高了鋼模具周轉效率，與采購木模板相比，定制5套鋼模板即可滿足進度要求，預制獨立基礎的模板費用低于現澆獨立基礎。

（3）保證質量與安全。施工過程中要嚴格按照貫標程序進行管理，認真落實班組自檢、交接檢及專檢，抓好質量分項評定及技術復核工作[3]。在工廠內預制的基礎無論是外觀質量還是尺寸控制均優于現澆。采用精準定位導向裝置后，預制安裝質量遠優于現澆。在施工現場按照施工深度方案進行吊裝、拼裝等工序，減少了施工工序穿插和現場工作量，一定程度上降低了安全事故發生的幾率[4]。

（4）綠色環保。相比傳統的建筑建造方式，裝配式建筑本身的節能環保優勢十分突出。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，提高建筑建設的生態環保水平。標準化的生產工藝更利于材料和質量的控制，最大限度地降低了材料的損耗和浪費，因此，裝配式獨立基礎更有利于響應國家節能減排、降低碳排放量的理念[5]。同時由于減少了現場施工工作量，保證了現場施工的整潔和環保。

5 結束語

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