建筑工程高精度預(yù)埋件安裝技術(shù)應(yīng)用研究

文/畢兆朋 中國核工業(yè)二四建設(shè)有限公司 北京 101601

本文以某建筑工程中包容體頂部蓋板高精度預(yù)埋件安裝應(yīng)用為實例，從高精度預(yù)埋件的建筑結(jié)構(gòu)用鋼機械性能改善、支撐體系設(shè)計和安裝固定進行論述，為后續(xù)建筑工程中應(yīng)用高精度預(yù)埋件提供一定的借鑒和參考。

1、工程概況

某建筑工程中包容體頂部蓋板由頂部高精度預(yù)埋件、高精度高硬度預(yù)埋螺栓及內(nèi)部澆筑素混凝土的空心箱形鋼結(jié)構(gòu)蓋板組成。包容體頂部蓋板的高精度預(yù)埋件及預(yù)埋螺栓分別呈圓環(huán)形和矩狀環(huán)形布置，其中包含預(yù)埋件總重21.5噸、高精度高硬度螺栓共計108個。

2、高精度預(yù)埋件精度和機械性能要求

2.1 高精度預(yù)埋件精度要求

包容體高精度預(yù)埋件及預(yù)埋螺栓安裝的水平度及中心位置要求標準較高，分別為預(yù)埋件安裝水平度要求偏差不大于5mm， 預(yù)埋螺栓安裝位置要求偏差不大于2mm，預(yù)埋螺栓的安裝垂直度要求為保證其頂部（螺桿高度1.4m）中心位置偏差不大于15mm。

2.2 高精度預(yù)埋件機械性能要求

根據(jù)設(shè)計要求高強度螺栓由高強度螺桿、高強度預(yù)埋螺套和錨固鋼筋組成，高強度螺套作為中間連接構(gòu)件，作用及其重要。根據(jù)設(shè)計要求其材質(zhì)為Q345B的普通建筑結(jié)構(gòu)鋼，但對于其性能等級達到8.8級等機械性能有特殊要求，需通過熱處理工藝改善其機械性能。

3、建筑結(jié)構(gòu)鋼機械性能改善技術(shù)

經(jīng)多次加工實驗總結(jié)出，洛氏硬度HRC35以上時，加工件錐絲多出現(xiàn)絲錐易鈍，螺紋無法達到設(shè)計圖紙要求尺寸的情況，而洛氏硬度HRC20-30時，加工件可加工性最佳。

3.1 機械性能轉(zhuǎn)化技術(shù)工藝

考慮到預(yù)埋螺套需進行錐絲等機械加工，以及預(yù)埋螺套最終性能等級需達到8.8級d等的設(shè)計要求，需對加工件進行兩次熱處理，第一次為降低強度熱處理，消除應(yīng)力后增加其可加工性，第二次為增加強度熱處理，使得加工件滿足設(shè)計性能等級等設(shè)計要求。

第一次熱處理完成后的加工件，須在內(nèi)螺紋錐絲加工完成后擰入同等規(guī)格的臨時螺栓，以避免在第二次熱處理過程中使螺紋受熱產(chǎn)生變形、微裂紋等破壞。

圓鋼棒料下料→粗加工螺套外形及螺紋沉孔→第一次熱處理→加工內(nèi)螺紋→擰入保護螺紋的臨時螺栓→預(yù)埋螺套、臨時螺栓共同進行第二次熱處理→檢查螺紋完好性→檢查材料硬度→合格出廠

第一次熱處理工藝為加熱至850℃～900℃，保溫2～3小時，緩降爐溫到600℃，工件退火消除應(yīng)力，隨后出爐空冷。

第二次熱處理工藝為加熱至850℃～900℃，保溫2～3小時，淬油；淬油后工件回火，加熱至200℃～300℃，保溫2～3小時，自然空冷。

3.2 機械性能轉(zhuǎn)化結(jié)果檢測

依據(jù)GB/T230.1-2009《金屬材料 洛氏硬度試驗 第一部分：試驗方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T標尺）》標準進行檢測。洛氏硬度標尺C內(nèi)容摘要為：初試驗力98.07F0/N，主試驗力1373F1/N，總試驗力1471F/N。

計算公式：

洛氏硬度=N-h/s

N—在HRC符號中為常數(shù)100；

h—為初試驗力F0的壓入深度及主試驗力F1的壓人深度之和減去卸載主試驗壓力F1后的彈性回復(fù)深度；

s—在HRC符號中取0.002mm；

計算出2組各10件試驗件的洛氏硬度及評定結(jié)果詳見下表2。

4、高精度預(yù)埋件密封和支撐調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計

為滿足上部密封結(jié)構(gòu)和固定結(jié)構(gòu)安裝要求，根據(jù)艙室頂部埋件及預(yù)埋螺栓高精度要求的特點，設(shè)計了牢固可靠的埋件支撐調(diào)整系統(tǒng)裝置，由預(yù)埋組件、連接組件、調(diào)整組件組成，實現(xiàn)了設(shè)計對埋件標高及水平度和對高強度螺栓中心位置及垂直度的高精度要求。

5、高精度預(yù)埋件安裝與固定

5.1 高精度預(yù)埋件埋件單元劃分

預(yù)埋件經(jīng)單元劃分后，最長的劃分單元約5m左右，預(yù)埋件板材厚度20mm，經(jīng)SPA2000受力分析，為避免預(yù)埋件單元受自身重力作業(yè)產(chǎn)生彎曲變形，埋件垂直運輸時吊點設(shè)置數(shù)量不得少于兩處，吊點位置應(yīng)選擇在距預(yù)埋件兩端的四分之一至三分之一處，且吊裝及倒運的過程中應(yīng)緩起輕放，保持平穩(wěn)。

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5.2 高精度預(yù)埋件安裝、調(diào)整

預(yù)埋件安裝時應(yīng)遵循先下后上原則，即安裝順序為密封埋件→高硬度螺套→支撐埋件。

密封埋件全部吊裝就位后，應(yīng)先進行預(yù)埋件整體標高及水平度的調(diào)整，后進行預(yù)埋件整體平面位置調(diào)整。調(diào)整完畢后，需使用全站儀、高精水準儀、2m靠尺及塞尺等設(shè)備對預(yù)埋螺母平面位置、埋件的標高、埋件表面水平度等控制項目進行復(fù)測。密封埋件各控制項目調(diào)整至符合允許偏差后，為防止安裝其他預(yù)埋件時對已完成部分進行破壞，應(yīng)采用如在艙室內(nèi)側(cè)在橫梁和埋件之間加墊鋼板的形式將埋件點焊在橫梁上進行固定。

5.3 高精度預(yù)埋件焊接固定

高精度預(yù)埋件吊裝單元和安裝單元安裝、調(diào)整至主要控制項目符合允許偏差后，需進行各單元間的焊接作業(yè)。焊接操作過程中即應(yīng)滿足相關(guān)焊縫工藝要求，又要通過技術(shù)措施避免因焊接產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成預(yù)埋件變形。

每塊埋件分段之間的焊縫為拼接焊縫，密封埋件靠支撐埋件側(cè)10mm×60mm扁鋼與支撐埋件之間的焊縫為間斷角焊縫，焊接順序應(yīng)為先焊接各吊裝單元之間的拼接焊縫，后焊接安裝單元間斷角焊縫。且為避免焊縫的集中應(yīng)力，需保障各拼接縫之間間距＞100mm。

結(jié)論：

在包容體艙室頂部預(yù)埋件及緊固螺栓施工過程中，將普通建筑結(jié)構(gòu)鋼通過兩次熱處理改變其可加工行和高硬度要求，通過支撐調(diào)整體系和模擬艙室頂蓋加以校正和加固，使其達到相關(guān)偏差允許要求。此類技術(shù)措施具有較高的可靠性，其他大中型工業(yè)廠房中精度要求較高的埋件、貫穿件等施工時可以借鑒使用，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。