中建三局第二建设工程有限责任公司 武汉 430074

1 工程概况

拟建禅城绿地金融中心二期工程坐落于广东省佛山市季华路、南海大道两大城市中轴交会之处，为轨道交通3号线、4号线地下区间上盖建筑，地处广佛核心区域。

结构基础形式为桩-筏板基础，结构上部由外围20根钢管混凝土巨型柱（钢管混凝土巨型柱下桩基承台尺寸为3 300 mm×3 300 mm×2 500 mm，如图1所示）、钢筋混凝土核心筒及钢筋混凝土大梁，三大主体共同组成框架-核心筒结构体系，基础筏板顶面标高为-9.05 m、局部降板顶面标高-10.75 m，因毗邻主干道未采取大面积井点降水措施而选择集水明排方式施工。

图1 桩基承台大样

2 施工中存在的问题

由于工程所在地地质大部分为粉砂土，同时地下水较为丰富，设计上考虑到巨型柱的受力需求，承台深度达2.50 m，导致在桩头开挖过程中粉砂遇水形成流砂，不断向低处汇集，不仅无法挖至设计标高处，且因积水无法砌筑砖胎模。严重影响桩基承台施工进度，承台浇筑质量亦无法得到保证。

3 新型施工工艺

综合上述各项因素，拟采用预制混凝土胎模代替传统砌筑胎模。本工艺从模具材料本身出发，弥补了砌体材料在水下作业的弱点。同时利用塔吊吊装，胎模构件可以与底部垫层瞬间形成封闭空间，阻止周围流砂继续侵入承台内部，也为后期承台内部灌水清理泥沙创造有利条件。

4 工艺流程及操作要点

基本流程：预制混凝土胎模→桩头开挖→承台底部垫层浇筑→承台平面位置放样→预制胎模吊装→承台胎模二次砌筑→承台内部二次清理→承台内集水明排→承台防水卷材铺设[1,2]。

4.1 施工准备

1）胎模需与桩基承台平面尺寸相匹配，这样既可作为承台抵御砂土的支护结构，又可起到承台胎模作用；

2）需考虑地下水位高度，以便确定预制混凝土胎模实际高度；

3）需考虑塔吊吊装起重能力，以便确定混凝土胎模壁厚；

4）在初步确定混凝土胎模外形尺寸后进行简单土侧压力验算并适当配筋，再结合计算结果进行结构优化；

5）强度计算及配筋：根据地质勘察报告首先确定土重度γe，其次，根据设计及现场施工要求，初步假定预制混凝土胎模立面尺寸为高b、长边为a、壁厚d，为考虑预制构件框筒体整体效应，取胎模长边按两端固定正截面受弯构件进行配筋计算（图2）。

4.2 施工过程要点

4.2.1 承台胎模预制

根据设计方案，承台混凝土胎模在现场提前进行预制，可将关键线路工序直接转化为非关键线路工序，从而大大缩短工期。若主体结构属于分区域阶段性施工，则可利用其他结构主体剩余尾料进行浇筑，节约建筑材料，同时现场管理人员应及时安排杂工对胎模进行浇水养护，只有待强度达到要求后才可吊装使用（图3）。

图2 胎模土侧压力验算

图3 胎模预制现场

4.2.2 定标高开挖桩头

定出承台垫层底部标高后进行桩头开挖，考虑到塔吊料斗下料的粗放性、开挖过程中泥沙向承台中心低洼处的汇集速度，需进行一定量的超挖。

4.2.3 承台底部垫层浇筑

当地下水位较高、承台又处于降板区域时，随着取土的不断深入，地下水将会溢出，周围流砂也会随之汇集。因此测量工程师在挖掘过程中需不断探测标高，同时垫层混凝土需随时待命。当达到超挖标高后，应及时进行垫层混凝土浇筑以便能压住下部砂土形成硬化面，此时测量工程师跟进放出承台四角位置并打下钢筋桩，为吊装定位做好准备。施工时料斗应选择能一次下料完成一个承台垫层要求的料斗。

4.2.4 胎模吊装

待垫层达到初凝阶段稍有强度后，根据测量工程师前道工序定出的钢筋桩位吊装预制混凝土胎模，并利用胎模与承台底部垫层瞬间形成的封闭空间阻止周围流砂侵入承台内部，为后期承台内部灌水置换泥沙创造有利条件；同时也无需担心因地下水存在，无法砌筑砖胎模及砌体长时间浸泡削弱强度而带来倒塌、返工等危害。

4.2.5 胎模二次砌筑

考虑到塔吊起重能力及地下水位高度在水位线上部，故采用灰砂砖砌筑，同时应注意2种材料交界面需凿毛后再坐浆砌筑（图4）。

4.2.6 铺设卷材

因选用混凝土材料替换砖墙面，可不用进行面层抹灰工艺，直接刷浆挂设防水卷材，从而节约工期及成本。

5 经济效益分析

根据本工程实际工况，若采用传统砖胎模砌筑方案，材料及人工成本共计3 053元人民币，若采用预制胎模，材料及人工成本共计1 008元人民币，20个承台共计可节约40 900元人民币，约是传统工艺的1/3。

图4 立剖面示意

6 结语

通过以上阐述及实践表明，采用上述预制混凝土承台胎模工艺具有以下优点[3,4]：

1）提高工期履约能力。根据设计图纸提前插入承台预制混凝土胎模制作工艺，后期桩头开挖至设计标高后可直接吊装混凝土胎模，节约工人砌筑时间及工艺间歇时间；

2）降本增效。根据现场实际所需，合理设计预制混凝土胎模尺寸、配筋数量。相比砖胎模工艺要达到相同受力能力所投入的成本将大大减少，且可免除砖面抹灰工艺，直接铺贴防水卷材；

3）提高胎模质量，减少安全事故发生。随着市场熟练砌筑工人数量的日益减少，对砖胎模砌筑质量提出了更高的要求。而现场也往往迫于工期履约压力，不待胎模达到设计强度便开始回填土方，导致砖胎模倒塌，甚至造成施工人员伤亡。而采用预制混凝土胎模整体成型工艺，并利用钢筋混凝土抵抗侧压力，完全可避免上述问题的发生；

4）有效解决砌筑过程中遇到的局部降板区、高水位问题。当遇到高水位、降板区域时，因开挖过程中周围流砂不断地向低处承台中心汇集，导致桩头很难挖至设计标高，且砖胎模也因地下水影响无法正常砌筑。本工艺利用承台底部垫层与预制混凝土胎模形成封闭空间，阻隔流砂汇集，同时也可以长时间承受地下水浸泡。另外，后期桩头与承台可以通过高压冲水置换法进行二次清理，保证了承台浇筑质量。