提高鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓安裝精度的工藝探討

李德金 江 娜 華兵兵

(中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司，福建 福州 350015)

地腳螺栓一般用于鋼結(jié)構(gòu)柱腳和各類設(shè)備的埋置固定，是一種重要的緊固件[1]。尤其在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)上，地腳螺栓將鋼結(jié)構(gòu)和混凝土(基礎(chǔ)承臺(tái))兩種不同材質(zhì)的結(jié)構(gòu)可靠連接在一起，且對(duì)上部結(jié)構(gòu)的安裝起到定位作用，其安裝精度要求很高[2]。傳統(tǒng)單個(gè)安裝，獨(dú)立控制，安裝精度不易控制，鋼結(jié)構(gòu)整體尺寸容易出現(xiàn)偏差，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力，將對(duì)工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度、成本均產(chǎn)生負(fù)面影響。本文結(jié)合武漢某大跨輕型門式剛架廠房的施工實(shí)踐，探討如何提高鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓安裝精度。

1 工程概況

本工程為四跨單層鋼結(jié)構(gòu)門式剛架，最大柱距為9 m，建筑面積約30 162 m2，建筑高度為12.7 m，最大跨度約44 m。梁、柱、端頭板、加勁肋板采用Q345B材質(zhì)，檁條采用Q345B冷彎薄壁鋼，鋼管、隅撐采用Q235B。單根鋼柱最大重量約1.75 t，單榀屋面剛架梁最重約4.8 t。

2 地腳螺栓施工要求

本工程鋼結(jié)構(gòu)柱與基礎(chǔ)通過地腳螺栓連接，根據(jù)鋼柱規(guī)格地腳螺栓規(guī)格有φ36，φ24兩種。地腳螺栓預(yù)埋偏差超過允許范圍，將會(huì)造成鋼柱底角板上的孔與地腳螺栓不對(duì)應(yīng)，影響上部結(jié)構(gòu)的安裝及現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度。

根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)要求，地腳螺栓的最大調(diào)節(jié)量為2.5 mm。規(guī)范[3]要求地腳螺栓標(biāo)高偏差控制在3.0 mm以內(nèi)，螺紋及螺紋出露長(zhǎng)度偏差均不超過30 mm(如圖1所示)。

3 安裝精度控制要點(diǎn)

影響地腳螺栓安裝精度的關(guān)鍵因素有：地腳螺栓的加工，軸線控制網(wǎng)及標(biāo)高控制，承臺(tái)鋼筋模板安裝質(zhì)量，安裝工藝，混凝土澆筑時(shí)成品保護(hù)。

1)地腳螺栓加工。選擇可靠的加工廠家，加工前，計(jì)算套絲長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)充分考慮上下螺母和墊板的厚度、標(biāo)高調(diào)整的余量、絲長(zhǎng)等[4]；設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意控制基礎(chǔ)表面以上的預(yù)留量，抗剪鍵高度小于基礎(chǔ)預(yù)留槽的深度。在本項(xiàng)目上，地腳螺栓總長(zhǎng)850 mm，絲扣長(zhǎng)度200 mm，外露基礎(chǔ)表面150 mm。

2)軸線控制網(wǎng)及標(biāo)高控制。測(cè)設(shè)前，利用場(chǎng)外基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)設(shè)每條軸線的控制點(diǎn)，進(jìn)行點(diǎn)位保護(hù)，并定期復(fù)核。安裝放樣前在相應(yīng)軸線控制點(diǎn)上架設(shè)儀器，用低彈性鋼絲和鐵釘放樣出控制軸線，不得擾動(dòng)，且每次細(xì)部定位前再次對(duì)軸線位置進(jìn)行復(fù)核。待水平位置確定后，用水平儀對(duì)預(yù)埋螺栓頂標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)控調(diào)整。

3)承臺(tái)鋼筋模板安裝質(zhì)量。因工序交叉會(huì)對(duì)地腳螺栓位置產(chǎn)生擾動(dòng)，影響安裝精度，地腳螺栓安裝必須在相應(yīng)軸線的承臺(tái)鋼筋模板驗(yàn)收完成之后。因地腳螺栓與鋼筋籠焊接為一體，因此必須保證鋼筋籠和模板的安裝質(zhì)量，以減少施工擾動(dòng)導(dǎo)致的地腳螺栓移位。鋼筋按設(shè)計(jì)要求綁扎完成后，應(yīng)復(fù)測(cè)標(biāo)高。模板采用木方及支撐元件固定在堅(jiān)實(shí)的土體或石頭上，并在模板內(nèi)側(cè)彈好標(biāo)高控制線，將鋼筋四周與模板之間采用鋼筋頭固定，保證鋼筋籠不因澆筑混凝土的沖擊力而變形。

4)安裝工藝。優(yōu)先選擇熟練勞務(wù)班組，并在施工過程中采用了鋼板成型模具輔助定位。上道工序完成后，按照如下流程進(jìn)行地腳螺栓安裝，且全程用經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)：a.制作螺栓定型模具;b.模具定位焊接;c.地腳螺栓穿入定位模具，上口用螺栓固定;d.標(biāo)高調(diào)整后，螺栓底部用Φ8鋼筋焊接到鋼筋籠上;e.螺栓出露基礎(chǔ)鋼筋籠處用Φ8鋼筋焊接固定，取下螺栓，定型模具連接斷開后，取下模具。

5)混凝土澆筑時(shí)成品保護(hù)。澆筑前用膠帶和PVC管包裹地腳螺栓外露絲扣，以防污染，便于后期吊裝。在澆筑混凝土過程中由專人旁站，注意避免震動(dòng)泵直接接觸預(yù)埋螺栓。經(jīng)緯儀全程檢測(cè)預(yù)埋螺栓位置的變化，如有偏移，立即進(jìn)行調(diào)整。混凝土澆筑完畢后，終凝之前對(duì)螺栓再進(jìn)行復(fù)檢，超過偏差的及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4 關(guān)鍵技術(shù)

保證地腳螺栓安裝精度的關(guān)鍵，在于安裝的整個(gè)過程中，確保平面位置和標(biāo)高準(zhǔn)確性。為解決這個(gè)問題，利用成型模具來輔助地腳螺栓在鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)中固定，提高安裝精度。同時(shí)要在后續(xù)工藝中做好成品保護(hù)，減少施工擾動(dòng)對(duì)地腳螺栓的影響。

4.1 模具制作與安裝

模具采用鋼板制作，而未考慮成本低廉且更易加工的木模，主要考慮其剛度高不易變形，安裝精度更容易保證，且周轉(zhuǎn)利用損耗率低，綜合效益更高。模具孔內(nèi)徑比設(shè)計(jì)地腳螺栓外徑大1 mm，其中心線與設(shè)計(jì)軸線一致。每個(gè)螺栓最大位移偏差僅0.5 mm，相鄰兩螺栓間最大位移偏差為1 mm，保證螺栓相對(duì)位置的準(zhǔn)確性。

模具采用機(jī)械方法加工制作，其精度容易控制。只要通過經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀，將模具可靠連接到承臺(tái)鋼筋籠上，就能保證套入的地腳螺栓精度在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)[5]。以4-M24型地腳螺栓的安裝為例，相鄰螺栓中心為400 mm，300 mm。模具選用10 mm厚Q235鋼板加工制作，鋼板尺寸與柱底板一致。在鋼板底面短邊方向用Φ25鋼筋焊4個(gè)吊鉤，用于固定加工成型的模具，豎向長(zhǎng)度100 mm，彎鉤長(zhǎng)度100 mm，如圖2所示。用現(xiàn)場(chǎng)富余較多的Φ10鋼筋分別焊接在彎鉤和鋼筋籠上，使成型模具和基礎(chǔ)鋼筋籠牢固連接。待螺栓定位完畢后，用氧乙炔焊熔斷臨時(shí)固定用的Φ10鋼筋，定型模具即可循環(huán)使用。

4.2 地腳螺栓的安裝與保護(hù)

地腳螺栓安裝前，應(yīng)確定模具已焊接牢固，能承受外部澆筑混凝土?xí)r的外部擾動(dòng)，否則應(yīng)加焊鋼筋。將備好的地腳螺栓從下向上垂直穿入安裝孔，利用微調(diào)螺栓調(diào)整好地腳螺栓的標(biāo)高、坐標(biāo)和垂直度，拉好間距和對(duì)角線，達(dá)到圖紙要求尺寸后再將螺栓和承臺(tái)鋼筋籠焊接固定。

地腳螺栓安裝完畢且自檢合格后，復(fù)核地腳螺栓直徑、數(shù)量、位置和標(biāo)高等是否滿足設(shè)計(jì)要求。驗(yàn)收合格后，立即對(duì)所有螺栓上部外露絲扣進(jìn)行保護(hù)，防止在混凝土澆筑時(shí)絲牙損壞、污染情況的發(fā)生。具體做法是：所有螺栓經(jīng)復(fù)核后，若在短時(shí)間內(nèi)不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的安裝，須在螺紋上涂上固體黃油，用透明膠布進(jìn)行包裹，將比螺桿直徑大一個(gè)規(guī)格的PVC管切成300 mm長(zhǎng)，套在螺栓的絲桿上。這樣即可防止絲桿生銹，混凝土澆筑時(shí)損壞絲牙[5]。

4.3 監(jiān)測(cè)與校正

在承臺(tái)、地梁混凝土澆筑間隙，利用架在控制點(diǎn)上的經(jīng)緯儀及水準(zhǔn)儀對(duì)地腳螺栓位置進(jìn)行測(cè)量。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)埋位置及標(biāo)高的變化情況，發(fā)現(xiàn)偏差超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)及時(shí)糾正。具體方法為：將螺桿上的絲牙包裹多層軟布，用2 m左右的空心鋼管套入后向正確的位置方向糾正。注意不能用力過猛，以免將螺栓扳斷。

澆筑過程中技術(shù)人員需要旁站，預(yù)防工人操作時(shí)，出現(xiàn)踩踏、撞擊，振動(dòng)泵直接與預(yù)埋螺栓接觸等情況。混凝土澆筑完畢后、終凝前，還應(yīng)對(duì)螺栓進(jìn)行一次復(fù)檢，若超差，應(yīng)及時(shí)修正。

5 結(jié)語(yǔ)

地腳螺栓安裝質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)能否順利安裝，是項(xiàng)目質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。且廠房項(xiàng)目地腳螺栓安裝量大，交叉工序多，質(zhì)量不易控制。在廠房實(shí)際施工過程中，采用本方法實(shí)現(xiàn)了預(yù)埋螺栓的精確安裝，平面尺寸偏差控制在2 mm以內(nèi)，標(biāo)高偏差不超過3 mm，后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)柱安裝中軸線、標(biāo)高偏差均能滿足規(guī)范要求，較單個(gè)安裝方法精度提升效果明顯。因此本技術(shù)能確保鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量及進(jìn)度，可為類似工程借鑒。