插入式钢柱脚杯形基础施工技术在工业厂房中的应用

插入式钢柱脚杯形基础施工技术在工业厂房中的应用

蔡云都

湖南省第三工程有限公司 411100

摘要：杯形基础是工业厂房和各种单层厂房施工中常见的一种基础形式，杯形基础中间留置杯口是为了在杯口中插入柱子，杯口比柱子截面稍大。柱子插入杯口并经校正后，在柱子与杯口之间的四周空隙内，用细石混凝土浇捣密实形成固定的接头。杯形基础施工中模板施工是关键，特别是杯芯模板的安装和加固。常规的杯形基础施工使用钢模或木模制作的杯芯模，这种施工方法程序复杂、施工周期长、工人劳动强度大、工作效率低，成型质量差等诸多缺点，针对常规杯形基础施工存在的问题，本研究形成整体式杯芯模板施工工艺，有效解决上述问题。

关键词：整体式杯芯模；加快施工；防止上浮；提高使用率

整体式杯芯模板安装在杯形基础模板顶部中心部位，模板的配置以节约为原则，并考虑可持续使用，提高周转使用率，故杯芯模板用木模板拼装成整体式杯芯模板，为了提高模板周转使用，减少安拆的复杂工艺，降低人工消耗，加快施工进度，整体式杯芯模板采用吊装安装和吊装拆除，为方便吊装将整体式杯芯模板做成棱台型，上口大下口小。由于混凝土对整体式杯芯模板本身具有一定的浮力，另外方便一次浇筑成型整体式杯芯模板进行了封底，模板容易产生上浮现象，本研究设计一种防止整体式杯芯模板上浮的装置，固定内模板位置，保障杯口成型效果。

一、工程实例

三一智联重卡A地块1号厂房、2号厂房项目位于湖南省长沙县远大三路与蓝田路交叉口，东邻湖南都市职业学院，西侧为华阳小学，北侧为蓝思科技黄花基地，南侧为在建工地。主要工程包括1、2号厂房主体及室外堆场和道路。项目建筑面积为14万平方米，1号厂房结构造型为平面投影为154.35×408.6m的长方形、2号厂房结构造型为平面投影为190.75×456.6m的长方形，主要结构形式采用门式刚架结构，项目所有钢柱基础全部采用整体式杯芯模板施工技术，避免了传统杯芯模板多次拆除与拼装，实现了在不同深度杯口的周转利用，提高了模板周转使用率，通过整体吊装方式实现整体式杯芯模板的快速周转与施工。

项目效果图

二、整体式杯芯模板施工方法

1、整体式杯芯模板施工工艺流程

模板设计及放样→加工制作→整体式杯芯模板安装→整体式杯芯模板拆除

2、模板设计及放样

分析杯口大小及深度进行归类，统计同一截面、杯口深度范围不超过600mm的设计成统一杯芯模板尺寸，并提前做好此类杯芯模板的周转顺序，确定整个杯形基础施工的流水顺序，减少模板材料的使用，提高杯芯基础模板的周转使用率。

根据设计图纸杯口大小尺寸和深度，分析整体式杯芯模板的制作大小和高度，杯芯模板大小制作原则将上口做到比下口大，高度制作原则杯口在大小一致的情况下整体式杯芯模板不同深度的杯口可周转使用。

根据设计图纸及模板制作原则确定1200mm-1800mm杯口深度的整体式杯芯模板高度2000mm，可以在不同杯口深度之间周转使用，模板在1500mm高位置上口比下口大50mm，2000mm位置约大70mm，杯芯模板在杯形基础中深度的控制由调节轿杠木安装位置控制。

3、模板加工制作

模板采用15mm厚木模板，背楞、主梁、支撑梁均采用40mm×90mm方木拼装。

背楞、主梁、支撑梁的间距根据计算确定。

利用计算机辅助配置模板，按确定后尺寸用计算机辅助画图或模拟构件尺寸，进行模板制作。

每个装配式杯芯模板设置2个吊点，吊耳采用14圆钢制作。

三、整体式杯芯模板的安裝

（1）整体式杯芯模板的深层定位利用焊在柱主筋或箍筋上定位筋控制。

（2）整体式杯芯模板的上部定位用2根40mm×90mm方木做成轿杠木钉在外侧模板上控制。

（3）整体式杯芯模板的深度控制利用轿杠木上下调节控制。

（4）根据杯口深度调节轿杠木，将轿杠木钉在整体式杯芯模板两侧，利用吊车将整体式杯芯模板吊装到位，定位好后将轿杠木钉在外侧模板上。

（5）在整体式杯芯模板两侧焊接拉杆，拉杆距离端部200mm，拉杆间距500mm。

（6）在整体式杯芯模板上部对应拉杆位置放置2根钢管作为抵抗上浮力的主梁。

四、抗浮受力参数分析

通过在杯口顶部设置井字形钢管，与外模板顶部加固体系通过对拉螺杆相连，起到防止内模上浮的效果，同时可实现混凝土的一次性浇筑，以下为抗浮的受力分析：

如上图，设正台柱的尺寸分别如图标注，建立坐标系，取一小部分微元,根据台柱的体积公式可得：

其中s,s,分别为柱台的上下底面积，h为物体的高度。

面微元处的压强大小为：

面微元处受力大小为：

两边积分则有

代入体积公式可得

计算结果可得：。其中,p为C30混凝土的密度，g取10，v为单位体积。

由上式可知，侧面压强为,其中p为C30混凝土密度，l为棱台的侧棱高，g取10，v为单位体积。

抗浮对拉螺栓受力分析：由，故系杆的拉力为。

五、

整体式杯芯模板的整体吊装拆除

（1）整体式杯芯模板的拆除采用吊装方式。

（2）杯形基础混凝土浇筑后，在初凝前及时松开防止整体式杯芯模板上浮的拉杆螺栓，

（3）拆除轿杠木，松动整体式杯芯模板。

（4）整体式杯芯模板在混凝土浇筑后约6h（终凝前）进行吊装拆除，及时周转

六、研究结论

杯形基础杯口较小，比较狭窄，深度较深，普通杯芯模板的安装、拆除施工难度较大，加固困难，杯口深度不一，模板裁锯损耗大，人工拼装、加固、拆除时间长，且周转率不高，模板在混凝土作用下容易上浮，成型质量不佳

整体式杯芯模板的优点在于避免了传统杯芯模板多次拆除与拼装，实现了在不同深度杯口的周转利用，减少了不同高度模板的拼接，降低材料浪费，节约杯形基础施工时间，提高了模板周转使用率，设置了防止杯芯模板上浮装置，有效抵抗混凝土对杯芯模板的上浮作用，通过整体吊装方式实现整体式杯芯模板的快速周转与施工。

参考文献：
[1] 中国建筑科学研究院.GB50010—2010 混凝土结构设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2] 唐强，王小明，靳鑫，李少华，于克贤.埋入式防倾覆钢柱脚安装施工技术[J].建筑技术开发，2021：104-105.

[3] 姜涛.下卧式钢结构柱脚施工技术[J].西藏科技，2020（5）：21-23.

[4] 许成，漆占强，王海龙，张建.超大型杯形基础与柱脚锚埋组合施工技术[J].施工技术，2015,44（09）:109-111.