高精度预埋地脚螺栓施工工法

高精度预埋大型设备基础地脚螺栓施工工法1、前言随着我国国民经济的快速发展，输变电所、核电站、各类大型新型工业设备安装包括钢结构厂房的不断增加，各类基础（尤其是设备设备基础）的预埋地脚螺栓被大量采用，与传统建筑相比，这类建筑的基础预埋螺栓规格多、数量大且施工精度要求较高，个别螺栓预埋一旦产生了较大的偏差将直接影响各类设备的正常安装和调试。我公司从2001年开始承接的预埋地脚螺栓施工项目不断增加至2004年完成江苏中创金属制品有限公司不锈钢车间工程的土建工程预埋地脚螺栓施工，逐渐摸索出一套大型设备基础预埋地脚螺栓施工工法，该工法2006年8月通过公司总工室组织的鉴定，以该工法中关键技术“地脚螺栓的高精度预埋”攻关过程为主要内容汇编而成的QC成果《确保大型砼设备预埋螺栓的高精确度》获江苏省工程建设优秀QC小组成果发布二等奖。2、特点本工法借鉴了机械冶金行业在精度控制方面的经验，采取了制作高精度专用夹具对每组设备基础的预埋地脚螺栓进行集群控制。由于本工法的地脚螺栓的施工采用了事先精确预埋到位后，再浇筑混凝土。与后置的化学锚栓相比，大大减少了造价，缩短了工期。本工法具有工艺可靠，施工精度高，易于理解、掌握，便于操作。3、适用范围本工法适用地脚螺栓的设计精度指标范围：“同螺栓组各螺栓间中心位移：≤2mm、同螺栓组各螺栓顶标高偏差：≤2mm、各螺栓外露长度偏差：0—2mm”且螺栓规格、数量多的地脚螺栓的预埋施工。4、工艺原理本工法的主要技术是依据设计图纸，按基础类型制作几套高精度专用夹具，高精度专用夹具根据设计图纸要求，采用8#槽钢四边焊成一体，按照各施工图的螺栓孔的不同要求在槽钢上进行成孔。（参见图4：）图4控制原理（1）槽钢板面上孔内径仅比设计地脚螺栓外径大1mm，而其中心又与设计一致，当地脚螺栓被套于其中时，每个螺栓所能产生的最大位移偏差为0.5mm，任意两个螺栓所能产生的最大位移偏差就为1mm，这样就可以保证同螺栓组任意各螺栓间中心位移达到施工预控目标≤1mm。由于专用夹具本身精度控制较好，因此只要通过全站仪将专用夹具用独立支架精确后，就能保证夹具内套入的地脚螺栓精度控制在设计范围之内。（2）专用夹具事先由独立的支架支设时，四角采用可调支架，调节四角上的可调支架，通过在夹具四边设置的水平尺为基准，使夹具在由一水平面上。再将地脚螺栓套入仅比使其外径大1mm定位孔内。以64mm地脚螺栓为例。下部设千斤顶（用于调节标高），螺栓顶采用水准仪或全站仪。将螺栓顶控制在同一设计标高之内，螺栓顶采用螺栓的螺栓螺帽紧固，使其不产生向上浮动。地脚螺栓中部和下部采用直径不小于螺栓直径的1/3的钢筋将螺栓斜向和底部水平点焊使其无左右浮动。通过当夹具处于水平，定位孔比地脚螺栓大1mm8#槽钢接缝满焊磨平螺栓上部采用螺帽紧固、螺栓中部和底部采用相应的钢筋水平和斜向点焊，使其上下和水平不浮动，确保施工预控参数要求。5、施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程定位夹具制作→设备基础砼垫层浇筑、初凝时插入钢筋头子→搭设专用夹具支架→夹具就位、调整→地脚螺栓就位→地脚螺栓顶标高调整、垂直度调整→地脚螺栓固定→混凝土浇筑→夹具拆除→验收交接5.2操作要点5.2.1定位夹具制作1、根据设计图纸按各种类型基础的螺栓组、群绘制定位夹具详图，绘制完成后应严格经过两级审核，确认无误后方可制作。2、为确保精度，夹具宜安排到专业车间或机修厂进行加工制作，制作时应严格控制：四边槽钢顶面必须在同一平面内，不得有翘曲、变形。钢板钻孔中心间距应与设计保持一致。钻孔内径按图4要求精心加工。3、夹具制作验收（包括每次拆除后再次安装前的验收）：应由项目质检员、施工员、材料员按制作图及以下标准验收：夹具钻孔内径偏差≤0.25mm；四边槽钢构成平面的平整度≤0.25mm；四边槽钢构成平面的内外边长偏差≤0.25mm注：以上验收工作应由机冶行业专门的检测机构进行。5.2.2设备基础砼垫层浇筑时预留钢筋头子在砼基础垫层浇筑时，用废短钢筋头沿预埋螺栓方向两侧呈梅花交错布置插入砼垫层中，作为固定预埋螺栓斜拉筋的支撑点。预埋钢筋头间距应根据设备基础预埋螺栓的间距而定，一般不大于600mm。露出垫层长度100mm左右。5.2.3搭设专用夹具支架1、夹具应设置独立支架，与支模架、浇捣架等其它各种支架完全脱离，并保证其有足够的稳定性。2、支架四角应采用可调支架，作为定位夹具水平面控制的调节杆。3、定位夹具调节水平无误，且定位夹具平面位置定位后，在四角调节支架旁用扣件搭设钢管立杆，四角钢管立杆的搭设不得影响四角可调支架的拆除。四角钢管立杆搭设完毕后应认真检查保证立杆与垫层紧贴无间隙。如发现个别立杆与垫层有间隙，则应返工重新搭设。四角钢管立杆搭设检查完毕后，拆除四角的可调支架。可调支架拆除后应复核夹具的水平度和平面位置。5.2.4夹具就位、调整1、夹具就位前，根据借助于AUTOCAD软件将螺栓定位夹具按实际尺寸绘制到各基础平面位置。在定位夹具上按基础尺寸大小不同，确定不少于4个测量控制基准点。利用对AUTOCAD求出各测量控制基准点的相对坐标值。并认真编写好各控制基准点的相对坐标值，并作为定位夹具测量就位的数据依据。数据要求角度精确至秒，距离至1mm以内。为确保测量准确，数据应专人审核无误后方可提供给外业测量。外业测量时，为确保测量基准点的准确，在投测基准点后，随即以其他不少于两个点对此进行复核，确认无误后，再进行其他基准点进行投测，同样对此进行复核。所有基准点投测完成后，再对各控制点进行全面复核后，对各投测点进行由专门进行维护。2、在已搭设的可调独立支架，且基础底板钢筋绑扎已经完毕后，可以进行螺栓定位夹具的初步就位工作，首先在立杆上投测水准点，依据水准点用扣件架设定位夹具的支承钢管。水平误差控制在3mm以内。支承钢管架设完成后，将定位夹具按已投测的基准点进行平面初步就位。在定位夹具的四个边上各放置一个水平尺。由四人同时观察水平尺水泡，由专人进行可调支架的微调。各边水平气泡均居中后，再次进行定位夹具平面位置的调整。调整无误后，在四角增设立杆和横杆后。拆除四角可调支架。再次复核定位夹具的平面和水平位移。复核后有误差，则再次进行就位调整。方法同上。5.2.5地脚螺栓就位1、地脚螺栓就位应由两人操作，插入夹具定位孔时应注意，不宜碰撞夹具，地脚螺栓下脚先临时垫块固定（对于直径64mm的地脚螺栓，下口可用小型千斤顶支承。便于调节上下标高），并使地脚螺栓与定位孔的间隙均匀一致，不得有地脚螺栓一边紧贴定位孔的情况。2、地脚螺栓初步固定后，目测地脚螺栓与定位孔之间间隙均匀，并且基本垂直后，螺栓上口旋入螺帽。将螺帽旋至定位夹具的槽钢平面，目测螺帽与槽钢面应无间隙。5.2.6地脚螺栓顶标高调整、垂直度调整1、地脚螺栓顶标高调整：地脚螺栓就位后，即可进行螺栓顶标高初步调整。一人调整螺栓下口的千斤顶，一人在螺栓上口观察螺栓与定位孔间隙保持均匀一致。另外一人用全站仪（或水准仪）控制螺栓上口标高，至设计标高后，一人在螺栓上口将螺帽旋至定位夹具槽钢平面无间隙为止。初步调整结束后，再次用全站仪（或水准仪）进行螺栓上口的标高复核，如有偏差则采用旋转螺栓上口的螺帽来微调标高，直至符合控制精度要求为止。调整螺栓的次序这先调整四角上的螺栓上口标高。然后调整中间间隔1.5米的螺栓螺栓上口标高。调整方法同上。其余螺栓上口标高则通过已调整到位的螺栓为基准。拉钢丝线作为螺栓上口标高的控制线来调整其余螺栓。2、地脚螺栓顶垂直度调整：地脚螺栓顶标高调整完毕后，即可进行螺栓垂直度的调整。调整方法是用钢丝线将螺栓下口一一缠绕。用钢丝线基础上部钢筋下100mm的螺栓中上部（距上部基础上部钢筋下100mm左右处）与砼垫层预留钢筋头子绑孔缠绕。在钢丝线缠绕过程中进行螺栓垂直度的调整。应确保垂直度在1/100之内，这一操作应由机冶专业技师的指导下进行。5.2.7地脚螺栓固定地脚螺栓标高和垂直度高速完毕检查无误后，由专业焊工用钢筋将预埋螺栓底脚一一点焊连接，用钢筋将螺栓中部与垫层预埋的钢筋点焊连接，每个螺栓中部与垫层预埋钢筋头不少于两处连接。保证预埋螺栓与水平钢筋及斜钢筋成为空间不变体。连接钢筋根据螺栓规格的不同选择10—20mm。焊接完成后，将细钢丝解开。再次进行标高和水平位移复核。5.2.8混凝土浇筑1、砼浇捣时，应安排专职安装人员同步、全程旁站监护。2、地脚螺栓应采用薄泡沫胶带包缠于螺栓上，螺栓与定位夹具定位孔不接触且间隙均匀，保证套板拆除方便、丝扣不受损坏。3、砼严格采用分层浇筑，泵送砼喂料时，应避免冲击螺栓。使各个螺栓位置正确，无任何扰动现象。5.2.9夹具拆除混凝土达到一定强度后，在确保预埋螺栓不受扰动的情况下，可以安排拆除夹具，拆除工作仍应安排专职安装人员进行，拆除时不得损坏夹具及预埋螺栓罗纹。拆除完毕后随即用薄泡沫胶带螺栓包缠好。5.2.10验收、交接：在每一基础上标出轴线、标高，会同监理、设计安装单位对预埋螺栓逐个进行验收，做好书面验收、交接记录，施工周期较长无法立即交接时，预埋螺栓应做好临时保护措施。5.3劳动力组织本工法具体操作时需中级以上车工3名，中级以上木工6名，中级以上焊工6名。见表5.3表5.3劳动力组织情况表序号工种所需人数备注1车工3制作定位夹具2木工6搭设专用支架3钳工5指导地脚螺栓的垂直度调整工作3焊工6制作定位夹具点焊接固定地脚螺栓6、材料与设备6．1材料：本工法定位夹具采用8#槽钢。数量应每一类型不少于一套，具体按施工需要定。6．2机具设备：本工法夹具加工主要需要设备有：电焊机、一般机械加工机床，主要测量仪器包括：钢尺、游标卡尺、直角器、水准仪、全站仪。7、质量控制本工法执行《钢筋混凝土施工及验收规范》GB50204-2002《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2003允许偏差应按下列执行：夹具钻孔内径偏差≤0.25mm；四边槽钢构成平面的平整度≤0.25mm；四边槽钢构成平面的内外边长偏差≤0.25mm地脚螺栓垂直度不大于1/100同螺栓组各螺栓间中心位移：≤2mm同螺栓组各螺栓顶标高偏差：≤2mm各螺栓外露长度偏差：0—2mm8、安全措施本工法应严格执行《建筑机械使用安全技术规范》JGJ33-2001《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91另外，地脚螺栓专用支架架设时，下部不能有人施工。防止落物伤人。焊接作业应有专人看护，与周围氧气、乙炔瓶和可易燃物应不小于10米的距离。9、环保措施本工法无特别说明的环保要求，主要是做好钢筋头子、电焊条的随时清理。做到工完料尽。文明施工。10、效益分析通过采用高精度定位夹具，确保了预埋螺栓的高精度，在江苏中创热轧不锈钢车间工程工程中，使得原来要求的高精度设备地脚螺栓采用进口化学锚栓后埋改为预埋成为可能，虽然，制作高精度定位夹具花去了一些成本，但是同类型工程也可重复利用。且该工程设备基础地脚螺栓共有2700个，按市场上采用的“喜力得”化学锚栓每个平均高出预埋螺栓70元，仅此一项就可为甲方节省投资2700×70＝189000元。同时采用高精度定位夹具，螺栓的水平位移定位操作人员容易掌握，管理人员方便安排，效果稳定可靠，工期也大大缩短。管理成本也相应降低。11、应用实例实例1：工程名称：江苏中创金属制品有限公司热轧不锈钢车间工程地点：常州钟楼开发区开竣工日期：2004.9—2005.6实物工程量：应用数量：应用数量：预埋地脚螺栓总数达2700个，螺栓群组成形式各异，直径由M16至M80不等，长度由1400mm至1800mm不等。实例2：工程名称：工程地点：开竣工日期：实物工程量：应用数量：实例3：工程名称：工程地点：开竣工日期：实物工程量：应用数量：1280个