王 剛 王 成 魏 星 孟 錦 張 波 陳 杰 李海榮

中建三局集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710065

高層及超高層建筑通常存在深大基坑，傳統(tǒng)基坑胎模砌筑通常采用磚胎模，砌筑過程工期、質(zhì)量和安全受砌筑高度及地質(zhì)情況影響，工程量較大，施工勞動(dòng)力投入多，砌筑材料損耗量大，砌筑質(zhì)量難以保障，且砌筑高度過高時(shí)存在一定的安全隱患。本文提出采用BIM技術(shù)輔助砂層地質(zhì)深基坑組合胎模砌筑的施工技術(shù)，應(yīng)用BIM技術(shù)精準(zhǔn)建模，砌筑材料由工廠加工預(yù)排版、精準(zhǔn)下料，砌筑過程中利用3種不同材料進(jìn)行組合胎模砌筑，通過工人施工可視化交底，能明顯降低工期、減少勞動(dòng)力投入及材料損耗，有效提高施工質(zhì)量，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，綜合效益顯著[1-3]。

1 工程概況

本文從案例分析的角度，對組合胎模在工程施工中的應(yīng)用開展分析。某建筑工程總建筑面積約8.6萬 m2，總高度168.65 m，地上42層、地下2層，結(jié)構(gòu)形式為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，是一座超高層綜合寫字樓建筑?；A(chǔ)二次開挖面積約1 500 m2，局部開挖最深高度8 m，面積約600 m2，開挖標(biāo)高變化差異較大，且開挖范圍內(nèi)均為砂層地質(zhì)。

2 施工技術(shù)重難點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)情況復(fù)雜

基礎(chǔ)為樁筏基礎(chǔ)，其中核心筒基坑最深達(dá)到8.15 m，面積約600 m2，結(jié)構(gòu)情況復(fù)雜，底板厚度變化差異較大，深大承臺(tái)數(shù)量較多（圖1）?；娱_挖土層為④中砂，地質(zhì)條件較差。

圖1 基坑結(jié)構(gòu)情況復(fù)雜

2.2 傳統(tǒng)磚胎模易倒塌

傳統(tǒng)磚胎模砌筑，一次砌筑高度為1.8 m，耗費(fèi)工期長，且磚胎模以小紅磚砌筑，整體性差。砌筑高度過大，砂層土側(cè)壓力大，砌筑時(shí)易倒塌，存在較大的安全隱患。

圖2 傳統(tǒng)磚胎模砌筑易倒塌

2.3 基坑支護(hù)適用性差

若在砂層區(qū)域采用噴錨＋花管支護(hù)，基坑邊坡坡度不易控制，需要二次找坡，案例工程外框柱承臺(tái)距離核心筒較近，花管施工影響外框柱承臺(tái)磚胎模砌筑，且混凝土噴錨由于砂層開挖不確定性，實(shí)際所需混凝土量遠(yuǎn)大于計(jì)算所需的混凝土量，預(yù)拌混凝土浪費(fèi)量較大。

采用擋土墻施工工藝，工序復(fù)雜，施工進(jìn)度慢，且砂層地質(zhì)擋土墻無法生根，工程造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)性差。

2.4 勞動(dòng)力投入多、資源浪費(fèi)較大

傳統(tǒng)磚胎模施工方法利用小磚進(jìn)行砌筑，材料使用量較多，需要大量勞動(dòng)力，且施工過程中產(chǎn)生的固體垃圾廢料較多，砌筑過程中存在沉降時(shí)間等待，施工周期較長。

3 組合胎模砌筑施工技術(shù)

3.1 總體思路

結(jié)合以往深大承臺(tái)豎向GRC胎模砌筑施工案例，創(chuàng)新性地提出組合胎模施工工藝，并以BIM技術(shù)輔助施工，整體建模，組合胎模預(yù)排版，工廠預(yù)制加工，現(xiàn)場可視化交底，施工高效、快捷。

3.2 組合胎模材料特性

通過對預(yù)制樓板、GRC胎模及磚胎模進(jìn)行合理搭配使用，充分利用各種材料的特性以實(shí)現(xiàn)砂層地質(zhì)深基坑砌筑工作（表1），確保施工的安全、高效、經(jīng)濟(jì)。

表1 材料特性

預(yù)制樓板：質(zhì)量大，整體性良好，相對于紅磚，有較好的抗土體滑移性能；價(jià)格低廉，市場貨源充足。

GRC板材：整體性良好，易切割，適用于狹小且不規(guī)則區(qū)域胎模砌筑。

多孔磚：樁頭處板材較難施工，多孔磚具有靈活的特點(diǎn)。

3.3 施工方法

3.3.1 結(jié)構(gòu)BIM模型建立

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及土方開挖控制范圍，精準(zhǔn)建立BIM模型（圖3），精度須達(dá)到LOD400及以上。對預(yù)制樓板、GRC板及紅磚施工區(qū)域建立準(zhǔn)確模型，提取工程量。

圖3 組合胎模BIM模型

3.3.2 工廠預(yù)加工

根據(jù)BIM模型，準(zhǔn)確提取每種材料的用量及尺寸，由工廠預(yù)加工，對板材進(jìn)行編號(hào)，以達(dá)到現(xiàn)場快速施工的要求。

3.3.3 組合胎模砌筑

大面砌筑采用預(yù)制樓板沿基坑邊線橫向砌筑，砌筑過程中進(jìn)行土方分層回填夯實(shí)。待砌筑至2 m高度，土方須回填完畢，沿縱向砌筑一排GRC條板，GRC條板深入土層40 cm，設(shè)置完成后再進(jìn)行下一層2 m高預(yù)制樓板砌筑工作，并分層回填夯實(shí)到位（圖4、圖5）。

圖4 預(yù)制樓板砌筑可視交底

圖5 預(yù)制樓板大面施工

轉(zhuǎn)角處及樁間位置利用GRC條板進(jìn)行砌筑。轉(zhuǎn)角處利用BIM模型提前統(tǒng)計(jì)非標(biāo)GRC條板尺寸，精準(zhǔn)下料（圖6）；樁間局部位置利用GRC條板易切割的特點(diǎn)對GRC條板進(jìn)行現(xiàn)場切割，準(zhǔn)確下料（圖7）。

圖6 GRC板砌筑可視交底

圖7 轉(zhuǎn)角處GRC條板砌筑

樁頭處胎模形狀為弧形，利用標(biāo)磚靈活組合的特點(diǎn)，采用標(biāo)磚砌筑，預(yù)制樓板砌筑樁頭處預(yù)留20 cm采用標(biāo)磚砌筑（圖8～圖10）。

圖8 紅磚砌筑可視交底

圖9 樁頭處紅磚砌筑

圖10 組合胎模砌筑完成效果

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1）BIM建模需準(zhǔn)確，達(dá)到LOD400以上精度，工廠預(yù)制時(shí)按照模型精準(zhǔn)加工。

2）預(yù)制樓板、GRC條板、紅磚強(qiáng)度等級必須符合設(shè)計(jì)要求，禁止存在缺棱掉角現(xiàn)象。

3）根據(jù)BIM深化設(shè)計(jì)圖紙開挖，土方開挖至距離基底以上300 mm位置，以下采用人工清土施工。土方開挖結(jié)構(gòu)外放210 mm，主樓外框土方開挖結(jié)構(gòu)外放320 mm，主樓核心筒土方開挖結(jié)構(gòu)外放600 mm，在基坑開挖時(shí)要嚴(yán)格控制基坑最后一步開挖的標(biāo)高。由現(xiàn)場專職測量員用水平儀將水準(zhǔn)標(biāo)高引測至坑底，形成標(biāo)高控制網(wǎng)，以準(zhǔn)確開挖至預(yù)定標(biāo)高。

4）砌筑灰縫厚度宜為8～12 mm，且應(yīng)飽滿、平直、通順，立縫砂漿應(yīng)填實(shí)。

5）條板砌筑方法應(yīng)正確，條板上下應(yīng)錯(cuò)縫搭接。

5 組合胎模與傳統(tǒng)胎模的比較分析

對比胎模砌筑成本，組合胎模砌筑經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)胎模，且傳統(tǒng)磚胎模砌筑過高時(shí)需增加支撐，組合胎模后期無需增設(shè)支撐。

傳統(tǒng)磚胎模砌筑費(fèi)時(shí)費(fèi)力，每砌筑至一定高度時(shí)的技術(shù)間歇時(shí)間較長，工序較多；組合胎模砌筑采用預(yù)制樓板及GRC條板，條板砌筑效率約為傳統(tǒng)磚胎模效率的10倍，采用組合胎模從施工方法源頭上解決工效問題。采用BIM技術(shù)輔助組合胎模砌筑，根據(jù)精確的BIM模型，工廠預(yù)加工，現(xiàn)場快速砌筑，解決現(xiàn)場板材加工難的問題，固體垃圾廢料率有效減少，符合建筑業(yè)發(fā)展趨勢。大塊板材砌筑施工時(shí)工藝簡便，從而加快施工進(jìn)度，提高施工質(zhì)量，胎模垂直度及平整度較易管控。板材整體砌筑，整體性較好，相比傳統(tǒng)胎模標(biāo)磚砌筑，坍塌風(fēng)險(xiǎn)明顯降低。采用以上施工方法，極大提高了施工安全性，結(jié)合BIM可視建造，施工交底通俗易懂，應(yīng)用效果得到了監(jiān)理方與建設(shè)方的一致認(rèn)可。

6 結(jié)語

采用GRC組合胎模施工工藝，成功解決砂層地質(zhì)深大基坑磚胎模砌筑問題，在案例項(xiàng)目實(shí)踐使用后，獲得了監(jiān)理方與建設(shè)方的一致認(rèn)可。采用組合胎模能夠有效減少砂層地質(zhì)深大基坑砌筑安全風(fēng)險(xiǎn)，降低施工成本。該項(xiàng)施工技術(shù)安全、成熟、高效，能夠大幅縮短施工工期，適用于砂層地質(zhì)深大基坑胎模砌筑工作。