鋼結構地腳螺栓高精度預埋施工技術

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 200135

1 工程概況

上海國際旅游度假區某樂園主入口和花園區占地面積105 000 m2，有19個單體分布，其中建筑面積16 000 m2，為1～2層鋼框架結構，樁基礎、樁頂部設有承臺，承臺之間通過框架基礎梁相連。本工程共有6 300多套鋼結構地腳螺栓要預埋到基礎承臺或基礎梁中。地腳螺栓材質分為Q235B和Q345B兩種，規格共分為M16、M20、M24、M27、M30、M33和M36七種；單根柱底地腳螺栓數量不等，分別為1、2、4、6、7、8、10、12根。

地腳螺栓預埋精度（允許偏差）：中心水平位移為2 mm，標高為0～+10 mm（規范是-10～+10 mm）。

2 地腳螺栓預埋難點、特點

1）單根地腳螺栓插入到混凝土體內的長度較長，最大長度為900 mm，人工操作精確定位難度較大。

2）樁承臺、基礎梁鋼筋較密，螺栓擺放作業空間狹小，施工難度大。

3）單組螺栓之間的定位尺寸以及各組之間的相對精度標準要求高。

4）本工程是涉外工程，螺栓的固定不允許螺栓與結構鋼筋焊接，也不允許螺栓與其固定支架焊接。原則上就是不允許燒傷結構鋼筋和地腳螺栓，因此螺栓的預埋固定是本工程的一個重點和難點。

5）技術復核繁瑣且關鍵：每個單體地腳螺栓埋設完成后施工單位進行技術復核，合格后報監理復測，監理復核合格后報項目管理公司，再由管理公司聯系第三方（有資質的測量單位）進行測量復核。第三方復核合格方可進入下道工序施工。本工程同國內一般工程的最大區別就是預埋螺栓在澆筑混凝土之前需要第三方進行測量復核。需要按程序通知相關方及時進場復核螺栓位置和標高，如果通知不及時或者監理、第三方復核偏差結果達不到要求，都會影響施工進度，造成工期、費用損失[1,2]。

6）預埋完成后的螺栓受土建混凝土澆筑施工影響較大，混凝土澆筑跟蹤監測難度大，特別是雨天。

7）與土建交叉作業多、配合緊密，作業面廣、流水作業工期緊。

3 地腳螺栓精確定位結構的開發

為使地腳螺栓精確定位，就必須開發出一套精確定位結構，該結構必須具有足夠的強度、剛度和整體穩定性，在施工外力的作用下不產生變形，從而保證了混凝土澆筑完成后地腳螺栓的水平位移和標高偏差值在規范限值內。

為此，我們設計了現澆結構鋼結構地腳螺栓的預埋定位結構，即定位鋼板和定位支架。為減少混凝土澆筑時的模板變形，增強模板的剛度、強度、穩定性，使用厚6 mm、開孔直徑比螺栓大2 mm的鋼制定位板；定位支架采用63 mm×5 mm角鋼制作。定位結構的定位板與定位支架的水平桿件焊接固定[3-5]。

定位板：采用厚6 mm鋼板，中間鏤空以減輕安裝質量，在其上開孔固定地腳螺栓，可周轉使用。單層定位板的作用是控制鋼結構預埋地腳螺栓的平面位置和標高，雙層定位板的作用是確保鋼結構預埋地腳螺栓的垂直度。雙層定位板的間距根據預埋螺栓的類型確定，為100～150 mm。

定位支架：4根立桿采用63 mm×5 mm角鋼，固定時采用打入土中或焊接在預制混凝土管樁樁帽上。橫梁與立柱焊接。立柱的地上部分切割后可周轉使用，橫梁可周轉使用。定位板安裝在定位支架的橫梁上，測量復核螺栓位移、標高符合要求后將定位板與定位支架焊接（圖1）。

圖1 鋼結構地腳螺栓預埋定位結構示意

此種定位結構具有足夠的強度、剛度和穩定性，能保證預埋的鋼結構地腳螺栓中心的水平位移不超過2 mm、標高偏差在0～+10 mm之間的高精度要求，同時還能確保螺栓的垂直度得到控制[6-8]。

4 施工流程

土建鋼筋綁扎、模板安裝完成，提供工作面→測量放線→安裝定位支架立桿并固定（視情況打入土中或與樁帽焊接，盡量焊接在樁帽上）→測量標高、焊接定位支架橫梁→放置預埋螺栓并與定位鋼板固定→測量定位預埋螺栓并調整定位板的位置→定位板與定位支架橫梁焊接固定→復核地腳螺栓位置和標高，如有問題則進行調整→請監理復核→管理公司聯系第三方復核→合格后進入下道工序

若哪個復核環節出現不合格項，則上道工序要整改，整改合格后再申請復核。

5 施工中遇到的問題及處理措施

1）單體的強制對中點的坐標和標高一定要復核后才能使用。設置強制對中點是用于單體測量放線專用的，進行單體測量放線前要進行復核。曾經在一個單體地腳螺栓預埋過程中，由于使用的一個單體強制對中點發生沉降沒被發現，結果被監理在復核時發現，導致該單體地腳螺栓重新預埋，影響了施工進度，造成了工期和費用損失，教訓深刻。

2）次鋼結構的支架可以用現場鋼筋加工后的廢料代替。主鋼結構是主要的受力結構，其定位板尺寸大、地腳螺栓數量多、質量大，固定支架需要強度高、剛度大的角鋼制作。而次鋼結構基本不承重，其定位板尺寸小、地腳螺栓數量少、質量小，因此固定支架可以選擇強度相當但剛度相對小一些的現場鋼筋廢料制作，可以節省成本。

3）次鋼結構柱偏心，導致其地腳螺栓位于框架基礎梁鋼筋保護層處。由于次鋼結構柱中心偏離框架基礎梁中心線，導致最外側的地腳螺栓位于框架基礎梁鋼筋保護層處，沒有被鋼筋包裹。經與監理、管理公司、設計代表商議，采取梁局部加固措施（圖2）。

圖2 地腳螺栓位于梁鋼筋保護層處的加固措施

4）地腳螺栓預埋位置與混凝土結構承臺或基礎梁主筋相碰撞。經與監理、管理公司、設計代表現場商議，采取移動承臺或在基礎梁主筋位置埋設預埋螺栓的措施。如需要進行加固處理的，則由設計單位出具加固方案。

6 結語

在上海國際旅游度假區某樂園主入口和花園區單體鋼結構地腳螺栓預埋施工中，采用地腳螺栓精確定位結構，即定位板和定位支架，有效地保證了基礎結構混凝土澆筑完成后，地腳螺栓的位移和標高偏差在高精度范圍內，從而確保了鋼結構柱一次性安裝成功，獲得多方好評。本定位結構在本樂園單體施工中的成功使用，可為類似工程施工提供借鑒和參考。