提高設備混凝土支座預埋板施工精度的措施

杜建能

（航天長征化學工程股份有限公司，北京101111）

1 背景描述

石油化工行業的生產廠房中，工業設備多、重量大、安裝精度高，對土建施工的水平度控制一直是行業的難點所在。通過對以往的經驗總結分析，也發現設備支座施工過程中存在同樣的問題，主要為：支座安裝精度要求高、水平定位及標高控制難度大；混凝土支座預埋板體量大，普通方式無法滿足定位精度要求；混凝土支座梁鋼筋較密，人工操作極為不便；混凝土振搗易造成預埋板的位移。設備支座生根于預埋板上，因此，能否做好支座預埋板安裝，以及澆筑過程中的水平定位和標高控制，直接影響設備安裝效果乃至后期設備運行期間的安全穩定。這就要求在設備支座施工的時候，必須采取一定的措施，來滿足設備支座的更高精度。

以某超大型工藝爐設備為例，該工藝爐是某化工廠“煤制化肥”生產技術的核心，對安裝精度有著極高的要求。目前的大爐型操作重量超過400t，共有4個支座，每個支座承受荷載達百噸以上。支座下設有支座鋼梁，采用“八”字型布置，鋼梁與下部混凝土承重梁通過4塊預埋鋼板焊接在一起（見圖1）。所以，該工藝爐設備支座的安裝精度，完全取決于混凝土梁中預埋鋼板的施工質量。

圖1 工藝爐設備支撐平面圖

2 現存問題

根據該工藝爐設備自身安裝的條件，水平允許偏差為3mm；根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2015表8.3.2，混凝土現澆結構表面平整度允許偏差為8mm。兩者有著不同的施工精度要求，在混凝土施工滿足精度要求的情況下，其精度并不滿足設備支座的安裝精度。除了支座預埋鋼板自身的施工精度需要嚴格控制外，四塊支座預埋鋼板之間的相互偏差，也是質量控制的重點和難點。

原有該工藝爐支座梁的做法為（從下到上）：

⑴一次澆筑支座混凝土梁；⑵找平鋼板2；⑶主鋼梁墊板鋼板1；⑷支座主鋼梁；⑸工藝爐支腿；詳見圖2。

圖2 原設備支座剖面圖

具體操作為：將用作找平的鋼板2錨固于支座混凝土梁，然后將鋼板2、鋼板1、支座主鋼梁之間相互焊接，最后吊裝工藝爐時，將工藝爐支腿用螺栓錨固于支座主鋼梁上。

在工藝爐支座原做法中，找平鋼板2是作為預埋件直接埋在混凝土梁中的。這種做法，需將預埋件預先精確定位、找平，然后將預埋件固定在混凝土梁縱筋或模板上，最后澆筑混凝土，一次成型。在澆筑過程中，由于振搗、模板變形等不可控的種種原因，往往會導致埋件發生位移，即使預先定位準確，也不能保證預埋件成型后的精度偏差，施工質量極難控制。一旦不滿足設備安裝要求，只能通過墊板或削平打磨等后期措施補救，不但費工費料，還留下隱患。

3 改進措施

經過改進，工藝爐支座找平鋼板2不再直接埋在混凝土梁中，而是采用了一種“調平裝置”，在混凝土梁預先預埋螺栓，通過調平裝置調平支座鋼板，最后二次灌漿方式固定，改進后做法見圖3。

圖3 改進后的設備支座剖面圖

這種“調平裝置”可以通過人工調平，改善找平鋼板的水平精度，使之滿足工藝爐的安裝精度要求，彌補了常規施工誤差過大的不足。下面結合圖4，對改進后的設計及施工方案進行詳細說明，以便使用者清楚了解本改進。

圖4 “調平裝置”詳圖

（1）嚴格按照工藝爐設備支座平面圖，精確定位，在混凝土支座梁上預埋U型螺栓φ30，要求U型螺栓頭部絲長約200mm，并露出混凝土梁一次澆筑表面160mm。預埋U型螺栓時，僅旋入一次澆筑面定位螺母（暫不安裝調平螺母，調平螺母待后期使用）。一次澆筑面定位螺母定位后，應與U型螺栓點焊防止松動跑偏。此外，混凝土梁一次澆筑面低于鋼板2表面80mm（留出找平富裕空間），外露螺栓160mm長度部分（一次澆筑面定位螺母以上）應在一次澆筑前外涂一層黃油，并裹布包嚴，防止螺栓在澆筑混凝土過程中粘黏混凝土，導致絲扣污染受損。澆筑完畢后，養護混凝土，保護好外漏螺栓。

（2）待一次澆筑混凝土梁強度達到要求，清理一次澆筑表面，除去外漏U型螺栓裹布，旋入調平螺母（每塊鋼板2四角各一個調平螺母，共4個）到設計高度，調平，采用水準儀、水準尺等工具測量標高和水平度，使之滿足設計要求。應注意此處調平螺母是作為鋼板2的支托使用，所以，調平螺母的定位應留出上部鋼板2的厚度，并最終以鋼板2的實際頂標高為驗收標準。

（3）將鋼板2套入預埋的U型螺栓，應輕拿輕放，不可使用蠻力貫入。因為此時下部作為支托的定位螺母已經調平，如果大力貫入，將會破壞定位螺母的位置，失去定位作用。鋼板2套入后，應重新測量校核鋼板2的標高及水準度，使滿足設計要求。如果偏差較大，重新調整調平螺母，直到鋼板2的頂標高和水平度滿足設計要求。

（4）將鋼板2與U型螺栓采用穿孔塞焊的方式永久固定（注意鋼板2應在U型螺栓相應的位置預先開設φ42錐形螺栓孔，以便塞焊）。

（5）最后二次灌漿80mm厚，從鋼板2頂部預先開設的灌漿孔及其側面將鋼板2與一次澆筑層之間的空隙填實，必要時可開氣孔，保證灌漿密實，排空氣泡。

（6）鋼板2以上的鋼板1及支座主鋼梁可采用常規做法，定位準確后，四周圍焊固定。

4 創新應用

對于一些中小型的設備基礎，如泵設備等，可對前述工藝爐支座錨板的調平方法做簡單的修改，即可達到預期效果。其原理和操作方法基本相同，不再重復描述。詳見下圖5。

圖5 泵設備支座鋼板調平做法示意圖

5 結語

⑴本改進措施主要解決了預埋板難以保證施工精度的問題，降低施工誤差，且操作簡單易行，幾乎無造價成本的提高。

⑵對于二次灌漿層厚度的問題，由于本文所舉案例埋板體量較大，精度要求嚴格，必須留有足夠的調平空間，所以，預留的灌漿層厚度較厚。對于其他一些體量較小的設備支座埋板，可適當減小二次灌漿層厚度。此外，若灌漿層厚度較厚的話，容易開裂，不利于灌漿質量的保證。

⑶在已經完成的項目中，工藝爐支座“調平裝置”已經應用于實際，效果較好。本改進將繼續總結經驗，不斷發展、創新，使改進成果更加完善，以利廣泛應用。