鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓高精度預(yù)埋施工技術(shù)

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(qū)某樂園主入口和花園區(qū)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(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)、樁頂部設(shè)有承臺，承臺之間通過框架基礎(chǔ)梁相連。本工程共有6 300多套鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓要預(yù)埋到基礎(chǔ)承臺或基礎(chǔ)梁中。地腳螺栓材質(zhì)分為Q235B和Q345B兩種，規(guī)格共分為M16、M20、M24、M27、M30、M33和M36七種；單根柱底地腳螺栓數(shù)量不等，分別為1、2、4、6、7、8、10、12根。

地腳螺栓預(yù)埋精度（允許偏差）：中心水平位移為2 mm，標(biāo)高為0～+10 mm（規(guī)范是-10～+10 mm）。

2 地腳螺栓預(yù)埋難點、特點

1）單根地腳螺栓插入到混凝土體內(nèi)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(chǔ)梁鋼筋較密，螺栓擺放作業(yè)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(biāo)準(zhǔn)要求高。

4）本工程是涉外工程，螺栓的固定不允許螺栓與結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)鋼筋和地腳螺栓，因此螺栓的預(yù)埋固定是本工程的一個重點和難點。

5）技術(shù)復(fù)核繁瑣且關(guān)鍵：每個單體地腳螺栓埋設(shè)完成后施工單位進(jìn)行技術(shù)復(fù)核，合格后報監(jiān)理復(fù)測，監(jiān)理復(fù)核合格后報項目管理公司，再由管理公司聯(lián)系第三方（有資質(zhì)的測量單位）進(jìn)行測量復(fù)核。第三方復(fù)核合格方可進(jìn)入下道工序施工。本工程同國內(nèi)一般工程的最大區(qū)別就是預(yù)埋螺栓在澆筑混凝土之前需要第三方進(jìn)行測量復(fù)核。需要按程序通知相關(guān)方及時進(jìn)場復(fù)核螺栓位置和標(biāo)高，如果通知不及時或者監(jiān)理、第三方復(fù)核偏差結(jié)果達(dá)不到要求，都會影響施工進(jìn)度，造成工期、費(fèi)用損失[1,2]。

6）預(yù)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(jiān)測難度大，特別是雨天。

7）與土建交叉作業(yè)多、配合緊密，作業(yè)面廣、流水作業(yè)工期緊。

3 地腳螺栓精確定位結(jié)構(gòu)的開發(fā)

為使地腳螺栓精確定位，就必須開發(fā)出一套精確定位結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性，在施工外力的作用下不產(chǎn)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(biāo)高偏差值在規(guī)范限值內(nèi)。

為此，我們設(shè)計了現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓的預(yù)埋定位結(jié)構(gòu)，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(qiáng)模板的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)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(jié)構(gòu)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(zhì)量，在其上開孔固定地腳螺栓，可周轉(zhuǎn)使用。單層定位板的作用是控制鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋地腳螺栓的平面位置和標(biāo)高，雙層定位板的作用是確保鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋地腳螺栓的垂直度。雙層定位板的間距根據(jù)預(yù)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(yù)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(zhuǎn)使用，橫梁可周轉(zhuǎn)使用。定位板安裝在定位支架的橫梁上，測量復(fù)核螺栓位移、標(biāo)高符合要求后將定位板與定位支架焊接（圖1）。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓預(yù)埋定位結(jié)構(gòu)示意

此種定位結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，能保證預(yù)埋的鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓中心的水平位移不超過2 mm、標(biāo)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(biāo)高、焊接定位支架橫梁→放置預(yù)埋螺栓并與定位鋼板固定→測量定位預(yù)埋螺栓并調(diào)整定位板的位置→定位板與定位支架橫梁焊接固定→復(fù)核地腳螺栓位置和標(biāo)高，如有問題則進(jìn)行調(diào)整→請監(jiān)理復(fù)核→管理公司聯(lián)系第三方復(fù)核→合格后進(jìn)入下道工序

若哪個復(fù)核環(huán)節(jié)出現(xiàn)不合格項，則上道工序要整改，整改合格后再申請復(fù)核。

5 施工中遇到的問題及處理措施

1）單體的強(qiáng)制對中點的坐標(biāo)和標(biāo)高一定要復(fù)核后才能使用。設(shè)置強(qiáng)制對中點是用于單體測量放線專用的，進(jìn)行單體測量放線前要進(jìn)行復(fù)核。曾經(jīng)在一個單體地腳螺栓預(yù)埋過程中，由于使用的一個單體強(qiáng)制對中點發(fā)生沉降沒被發(fā)現(xiàn)，結(jié)果被監(jiān)理在復(fù)核時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致該單體地腳螺栓重新預(yù)埋，影響了施工進(jìn)度，造成了工期和費(fèi)用損失，教訓(xùn)深刻。

2）次鋼結(jié)構(gòu)的支架可以用現(xiàn)場鋼筋加工后的廢料代替。主鋼結(jié)構(gòu)是主要的受力結(jié)構(gòu)，其定位板尺寸大、地腳螺栓數(shù)量多、質(zhì)量大，固定支架需要強(qiáng)度高、剛度大的角鋼制作。而次鋼結(jié)構(gòu)基本不承重，其定位板尺寸小、地腳螺栓數(shù)量少、質(zhì)量小，因此固定支架可以選擇強(qiáng)度相當(dāng)?shù)珓偠认鄬π∫恍┑默F(xiàn)場鋼筋廢料制作，可以節(jié)省成本。

3）次鋼結(jié)構(gòu)柱偏心，導(dǎo)致其地腳螺栓位于框架基礎(chǔ)梁鋼筋保護(hù)層處。由于次鋼結(jié)構(gòu)柱中心偏離框架基礎(chǔ)梁中心線，導(dǎo)致最外側(cè)的地腳螺栓位于框架基礎(chǔ)梁鋼筋保護(hù)層處，沒有被鋼筋包裹。經(jīng)與監(jiān)理、管理公司、設(shè)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(hù)層處的加固措施

4）地腳螺栓預(yù)埋位置與混凝土結(jié)構(gòu)承臺或基礎(chǔ)梁主筋相碰撞。經(jīng)與監(jiān)理、管理公司、設(shè)計代表現(xiàn)場商議，采取移動承臺或在基礎(chǔ)梁主筋位置埋設(shè)預(yù)埋螺栓的措施。如需要進(jìn)行加固處理的，則由設(shè)計單位出具加固方案。

6 結(jié)語

在上海國際旅游度假區(qū)某樂園主入口和花園區(qū)單體鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓預(yù)埋施工中，采用地腳螺栓精確定位結(jié)構(gòu)，即定位板和定位支架，有效地保證了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完成后，地腳螺栓的位移和標(biāo)高偏差在高精度范圍內(nèi)，從而確保了鋼結(jié)構(gòu)柱一次性安裝成功，獲得多方好評。本定位結(jié)構(gòu)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。