康建軍 （安徽三建工程有限公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

多功能結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)主要用于力學(xué)加載試驗(yàn)和土木工程、結(jié)構(gòu)抗震性能相關(guān)專業(yè)科研試驗(yàn)，主要對(duì)各種構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，進(jìn)行柱類、梁類、桁架類、框架類、節(jié)點(diǎn)類試驗(yàn)。也可以對(duì)高層建筑、鐵路候車廳、候機(jī)樓、大型跨度橋梁，港口碼頭、裝配式建筑等大型建筑、大型構(gòu)件的足尺或大比例模型進(jìn)行力學(xué)加載試驗(yàn)，完成平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)。該設(shè)備自身重，安裝精度高，尤其是固定設(shè)備的地腳螺栓預(yù)埋在混凝土基礎(chǔ)，具有大直徑、預(yù)埋尺寸精度高特點(diǎn)，達(dá)到毫米級(jí)，其安裝精度對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備安裝及試驗(yàn)精確度影響很大。

1 工程概況

安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院抗震檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室建筑面積3540.98m2，位于合肥市蜀山區(qū)。作為實(shí)驗(yàn)室重要設(shè)備多功能結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)型號(hào)為JAW10000J，最大推力達(dá)10000kN。設(shè)備通過(guò)地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)尺寸11000m（長(zhǎng)）×4000m（寬）×7500m（高），與相鄰的地震模擬振動(dòng)臺(tái)基礎(chǔ)成一整體，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C30。需預(yù)埋安裝的螺栓總共有12個(gè)地腳螺栓，其中直徑64mm×1050mm四個(gè)，直徑56mm×1150mm八個(gè)?；A(chǔ)平面圖見圖1所示。設(shè)計(jì)要求地腳螺栓安裝精度：各螺栓中心之間相對(duì)位置允許偏差≤1mm，螺栓與控制軸線相對(duì)位置允許偏差≤5mm，螺栓頂標(biāo)高偏差+5mm～+10mm，螺栓垂直度偏差L/450。由此可見，實(shí)現(xiàn)預(yù)埋地腳螺栓的精確定位，是保證設(shè)備安裝質(zhì)量的關(guān)鍵。

圖1 多功能結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)平面圖

2 預(yù)埋安裝方案的確定

多功能結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)地腳螺栓要求穩(wěn)固、垂直無(wú)傾斜、確保精度。通過(guò)對(duì)三種預(yù)埋安裝方法的各項(xiàng)指標(biāo)比較，綜合各因素，最終選用型鋼支架定位法預(yù)埋安裝多功能結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)的地腳螺栓。見表1所示。

預(yù)埋安裝方案 表1

3 預(yù)埋安裝思路

型鋼支架定位固定安裝構(gòu)造分為定位框架和支撐架體兩部分。定位框架用于固定地腳螺栓的型鋼架，放置在支撐架體上，位于基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)以外。支撐架體是指用于支撐固定定位框架的型鋼架體，架體上部縱、橫型位于混凝土基礎(chǔ)外面，支腿位于基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，隨螺栓一起澆筑的基礎(chǔ)混凝土中，型鋼支腿不再取出?；A(chǔ)混凝土澆筑完成達(dá)到一定的強(qiáng)度后割斷支腿，定位框架和支撐架體縱橫型鋼可以重復(fù)利用。

4 預(yù)埋安裝施工方法

4.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→標(biāo)高和控制線測(cè)放→定位框架加工制作→支撐架制作安裝→定位框架安裝→螺栓安裝驗(yàn)收→鋼筋、模板、混凝土施工→定位框架拆除。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 標(biāo)高和控制線測(cè)放

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及工程特點(diǎn)，引測(cè)基準(zhǔn)標(biāo)高。制作預(yù)埋鋼筋的混凝土支墩，鋼筋上部露出混凝土，以鋼筋端部作為標(biāo)高控制點(diǎn)，標(biāo)高控制點(diǎn)牢固、穩(wěn)定。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在基礎(chǔ)四周已完成的混凝土樓板上測(cè)放出控制線，反復(fù)校核，控制線閉合。控制線必須穩(wěn)定、清晰、不產(chǎn)生位移。

4.2.2 定位框架加工制作

選取橫向和縱向槽鋼，槽鋼型號(hào)為國(guó)標(biāo)18#。依據(jù)地腳螺栓設(shè)計(jì)圖紙平面位置，將橫向、縱向槽鋼焊接制作為框型結(jié)構(gòu)的定位槽鋼，并在定位槽鋼上依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求鉆出地腳螺栓安裝用的豎直通孔。為便于螺栓安裝，通孔直徑比螺栓直徑大1mm，見圖2所示。定位框架需委托機(jī)加工工廠精加工，定位框架自身精度及其型鋼上預(yù)留的螺栓孔精度均符合設(shè)計(jì)要求?？蚣艿膹?qiáng)度、剛度滿足運(yùn)輸及安裝要求。

圖2 定位框架平面圖

4.2.3 支撐架制作安裝

由于基礎(chǔ)混凝土屬于大體積混凝土，為避免混凝土出現(xiàn)裂縫，基礎(chǔ)混凝土宜分層澆筑。綜合各因素及基礎(chǔ)施工工藝，混凝土澆筑至-1.60m標(biāo)高，作為支撐架體基礎(chǔ)面。依據(jù)基礎(chǔ)地腳螺栓設(shè)計(jì)位置，在混凝土-1.60m標(biāo)高表面測(cè)放出支腿位置線。采用膨脹螺栓把支腿固定在混凝土上，見圖6所示。支腿立桿垂直度允許偏差控制小于±5mm/2m，在支腿立桿上測(cè)設(shè)出統(tǒng)一標(biāo)高線基準(zhǔn)線。支腿安裝后再安裝斜撐桿，增強(qiáng)支撐支架的整體穩(wěn)定性。接著進(jìn)行支架上部縱橫桿安裝。先安裝橫向型鋼，再在橫向型鋼上安裝縱向型鋼，縱橫向型鋼采用焊接方式連接。為便于安裝定位框架，在縱向型鋼上劃出定位框架位置線，誤差不得大于1mm，避免下一步工序累計(jì)誤差造成螺栓孔偏位，見圖3、圖4所示。

圖3 型鋼定位支架平面圖

圖4 型鋼定位支架剖面圖

4.2.4 定位框架安裝

把已制作好的定位框架起吊至支撐架體上，依據(jù)控制線，用高精度經(jīng)緯儀測(cè)調(diào)定位框架平面位置，與支撐架體縱、橫向型鋼上已劃定的位置線一致，確保定位框架上的螺栓孔位置符合設(shè)計(jì)要求。用電子水準(zhǔn)儀測(cè)調(diào)定位框架標(biāo)高及平整度，使其符合要求。經(jīng)反復(fù)測(cè)量無(wú)誤后，用電焊把定位框架與支撐架體縱向型鋼焊接牢固，見圖3、圖4所示。

4.2.5 螺栓安裝驗(yàn)收

逐個(gè)把螺栓穿過(guò)定位框架上的孔洞，分別在槽鋼上下設(shè)置螺母固定螺桿。安裝時(shí)，用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)上、下螺母調(diào)整螺栓頂標(biāo)高至控制標(biāo)高（設(shè)計(jì)標(biāo)高+5mm～+10mm），利用上、下螺母的緊固力固定螺桿。用高精度電子水準(zhǔn)儀測(cè)量螺桿頂標(biāo)高，見圖5所示。

圖5 螺栓固定節(jié)點(diǎn)圖

為提高地腳螺栓穩(wěn)定牢固，在螺栓下部用鋼筋將其相互焊接成整體，焊接時(shí)，確保螺栓上下垂直，螺栓加固后再次檢查螺栓的定位尺寸、垂直等各項(xiàng)指標(biāo)，確保其符合要求。

加強(qiáng)螺栓成品保護(hù)，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、施工過(guò)程中不得損傷螺紋。螺栓在預(yù)埋施工驗(yàn)收固定后及時(shí)保護(hù)，嚴(yán)禁碰撞，以免發(fā)生移動(dòng)變形，影響預(yù)埋的精度。

圖6 支撐架體支腿固定節(jié)點(diǎn)圖

4.2.6 鋼筋、模板、混凝土施工

螺栓安裝完畢后，進(jìn)行自檢，符合要求后報(bào)監(jiān)理單位進(jìn)行驗(yàn)收。螺栓定位驗(yàn)收合格后，對(duì)露出基礎(chǔ)混凝土面的螺桿及螺母滿涂黃油，用多層塑料薄膜包裹進(jìn)行保護(hù)。

按設(shè)計(jì)圖紙完成鋼筋綁扎安裝，安裝過(guò)程中盡量不要碰觸地腳螺栓及支架的支腿。接著進(jìn)行模板支設(shè)加固，按設(shè)計(jì)要求從模板材料選型、模板施工設(shè)計(jì)、模板安裝等方面控制?；炷翝仓r(shí)采取斜面分層方式，混凝土汽車泵澆筑，從基礎(chǔ)短邊一側(cè)開始向另一側(cè)連續(xù)推進(jìn)澆筑，采用一次性連續(xù)澆筑方案。分層澆筑時(shí)每層約400mm厚，斜面由泵送混凝土自然流淌而成，坡度控制在1：3，輔助插入式振搗，從澆筑層的底層開始逐漸上移?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)采用土工布濕潤(rùn)覆蓋，在混凝土表面澆筑完畢后的12h內(nèi)，進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。

在基礎(chǔ)鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑過(guò)程中都應(yīng)避免施工人員碰觸定位框架及支撐支架，以免支架變形，影響地腳螺栓預(yù)埋精度。

4.2.7 定位框架拆除

待基礎(chǔ)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)拆模強(qiáng)度后，首先清除地腳螺栓保護(hù)的薄膜及土工布，旋出固定在定位槽鋼地腳螺栓的螺母，平齊混凝土基礎(chǔ)上表面割斷支撐架體所有支腿，用吊車小心吊起定位槽鋼及支架縱橫型鋼，留置在混凝土的支腿斷面刷防銹漆保護(hù)。預(yù)埋定位施工完畢后，卸下螺帽，在有絲牙的螺桿上滿涂黃油，再用帶管蓋PVC管套在螺桿上進(jìn)行保護(hù)。

5 質(zhì)量保證措施

①執(zhí)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50017-2017）、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2020）、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2015）和《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50300-2013）等相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙的工藝要求標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量控制。

②編制多功能結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)預(yù)埋地腳螺栓安裝專項(xiàng)施工方案，報(bào)相關(guān)單位審核通過(guò)后實(shí)施。

③施工前對(duì)管理人員及操作工人進(jìn)行各分項(xiàng)技術(shù)交底，把工序重點(diǎn)、難點(diǎn)交代清楚，讓每個(gè)人充分理解方案的精髓。

④嚴(yán)把原材料及半成品進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收關(guān)。進(jìn)場(chǎng)必須進(jìn)行驗(yàn)收，不符合要求的必須返廠，嚴(yán)禁使用。

⑤實(shí)施過(guò)程中，技術(shù)人員跟班作業(yè)，指導(dǎo)施工，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

⑥施工過(guò)程做好測(cè)量記錄，留下影像資料，便于事后分析改進(jìn)。

6 結(jié)語(yǔ)

安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院抗震檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室多功能結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)地腳螺栓預(yù)埋采用定型外支架方法順利完成。在設(shè)備安裝前，組織相關(guān)單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合檢查驗(yàn)收，地腳螺栓的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)精度，取得了預(yù)期效果。利用定型外支架的方式，實(shí)現(xiàn)預(yù)埋螺栓的精確定位，提高了施工效率和質(zhì)量。該方法工藝簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)施工操作方便，節(jié)約材料，可供類似地腳螺栓預(yù)埋安裝提供參考。