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提高钢结构地脚螺栓安装精度的措施

发表时间：2021/6/3 来源：《基层建设》2021年第2期作者：马超

[导读] 摘要：钢结构施工过程中地脚螺栓作为主要组成部分，地脚螺栓安装质量直接影响到钢结构施工质量，因此有必要做好研究分析工作。

        本溪钢铁（集团）建设有限责任公司金属结构分公司辽宁省本溪市 117000
        摘要：钢结构施工过程中地脚螺栓作为主要组成部分，地脚螺栓安装质量直接影响到钢结构施工质量，因此有必要做好研究分析工作。文中以钢结构地脚螺栓安装为着手点，分析提高地脚螺栓安装质量与精度的措施，并为类似研究提供借鉴。
        关键词：钢结构；地脚螺栓；安装精度
        地脚螺栓一般用于钢结构柱脚和各类设备的埋置固定，是一种重要的紧固件。尤其在工业厂房结构上，地脚螺栓将钢结构和混凝土（基础承台）两种不同材质的结构可靠连接在一起，且对上部结构的安装起到定位作用，其安装精度要求很高。传统单个安装，独立控制，安装精度不易控制，钢结构整体尺寸容易出现偏差，造成结构内部应力，将对工程质量、安全、进度、成本均产生负面影响。
        1、地脚螺栓安装精度控制要点
        影响地脚螺栓安装精度的关键因素有：地脚螺栓的加工，轴线控制网及标高控制，承台钢筋模板安装质量，安装工艺，混凝土浇筑时成品保护。
        1）地脚螺栓加工。选择可靠的加工厂家，加工前，计算套丝长度时，应充分考虑上下螺母和垫板的厚度、标高调整的余量、丝长等；设计时应注意控制基础表面以上的预留量，抗剪键高度小于基础预留槽的深度。在本项目上，地脚螺栓总长850mm，丝扣长度200mm，外露基础表面150mm。
        2）轴线控制网及标高控制。测设前，利用场外基准点测设每条轴线的控制点，进行点位保护，并定期复核。安装放样前在相应轴线控制点上架设仪器，用低弹性钢丝和铁钉放样出控制轴线，不得扰动，且每次细部定位前再次对轴线位置进行复核。待水平位置确定后，用水平仪对预埋螺栓顶标高进行监控调整。
        3）承台钢筋模板安装质量。因工序交叉会对地脚螺栓位置产生扰动，影响安装精度，地脚螺栓安装必须在相应轴线的承台钢筋模板验收完成之后。因地脚螺栓与钢筋笼焊接为一体，因此必须保证钢筋笼和模板的安装质量，以减少施工扰动导致的地脚螺栓移位。钢筋按设计要求绑扎完成后，应复测标高。模板采用木方及支撑元件固定在坚实的土体或石头上，并在模板内侧弹好标高控制线，将钢筋四周与模板之间采用钢筋头固定，保证钢筋笼不因浇筑混凝土的冲击力而变形。
        4）安装工艺。优先选择熟练操作班组，并在施工过程中采用了钢板成型模具辅助定位。上道工序完成后，按照如下流程进行地脚螺栓安装，且全程用经纬仪监测：a.制作螺栓定型模具；b.模具定位焊接；c.地脚螺栓穿入定位模具，上口用螺栓固定；d.标高调整后，螺栓底部用Φ8钢筋焊接到钢筋笼上；e.螺栓出露基础钢筋笼处用Φ8钢筋焊接固定，取下螺栓，定型模具连接断开后，取下模具。
        5）混凝土浇筑时成品保护。浇筑前用胶带和PVC管包裹地脚螺栓外露丝扣，以防污染，便于后期吊装。在浇筑混凝土过程中由专人旁站，注意避免震动泵直接接触预埋螺栓。经纬仪全程检测预埋螺栓位置的变化，如有偏移，立即进行调整。混凝土浇筑完毕后，终凝之前对螺栓再进行复检，超过偏差的及时进行调整。
        2、传统模块化安装施工存在的问题
        现阶段对吊装、安装工艺的要求越来越高，因此在硫酸化装置模块化安装施工过程中会暴露出许多问题：
        1）在模块化吊装过程中，发现采用常规的预埋地脚螺栓方式，不能一次性保证模块顺利吊装就位，浪费人力及机械台班；
        2）模块内伴热空间有限，伴热管不宜设置太多，而且伴热管不能和被伴热管道完全贴合紧密等不足；在受限空间范围内模块分布在上下两层并排的情况下，模块的倒运及安装存在风险。
        3）模块化安装过程中，地脚螺栓预埋误差需要控制在 2 mm 以内，而模块化安装常以地脚螺栓群出现，此时要求地脚螺栓预埋的精度相当之高；在地脚螺栓预埋过程中，地脚螺栓与钢筋不能直接焊接起来，这样会致使地脚螺栓的定位不准、固定难度大；在地脚螺栓找正的情况下，在混凝土浇筑、振捣过程中钢筋网片的晃动，引起地脚螺栓发生偏移。
        4）建筑、制造和设计没有得到充分的整合，许多建筑单元没有充分认识到模块化建筑的优势，因此没有充分发挥其优势。
        3、地脚螺栓安装精度控制与改进措施
        3.1 地脚螺栓工艺原理
        可调整精度带导向锥的地脚螺栓原理，包括导向锥、螺杆、若干紧固螺母、圆形套筒、抗拔螺母、支撑块和圆形盖板。导向锥固设于螺杆的顶部中心位置；螺杆穿过螺母、圆形盖板、套筒和支撑块；螺母分别穿在螺杆接近两端的位置。其工艺特点是：通过套筒与钢筋焊接，可固定地脚螺栓，混凝土浇筑过程中地脚螺栓不会发生偏移。模块化安装过程中因地脚螺栓可进行微调，从而解决了模块化安装柱脚中心偏移需控制在 2 mm内的难题。焊接导向锥保证了模块安装过程中地脚螺栓的穿装顺利，同时保证了操作的安全性。

        1—导向锥；2—螺杆；3—紧固螺母；4—圆形盖板；5—圆形套筒；6—支撑块；7—抗拔螺母；8—基础。
        图1 可调整精度带导向锥的地脚螺栓
        3.2 施工工艺流程
        3.2.1 套筒地脚螺栓加工
        参考规范 HG/T 21545—2006《地脚螺栓（锚栓）通用图》选择适合本项目的套筒地脚螺栓进行加工。
        3.2.2 地脚螺栓定位
        利用废旧模板，依据柱脚板尺寸及地脚螺栓分布图，加工定位模板。利用定位模板确定螺栓的间距，并调整地脚螺栓的垂直度、标高，定位后将套筒与钢筋进行焊接。
        3.2.3 焊接导向锥
        由于地脚螺栓离基础边缘较近，模块柱脚板吊装进入后操作空间很小，很难对套筒地脚螺栓进行调节；模块吊装过程中，因地脚螺栓露出长度较短，模块与地脚螺栓穿装过程中，容易造成挤手、夹手，导致发生安全事故。通过带导向锥的地脚螺栓完全解决上述施工过程中存在的难题，同时有效避免安全事故的发生。可调节带导向锥的地脚螺栓。
        3.2.4 模块安装
        模块与地脚螺栓穿装过程中利用导向锥的引导作用对地脚螺栓和柱脚的螺栓孔进行穿装；当存在偏差时，可以利用套筒内地脚螺栓可进行微调的特点，实现有限的调整来提高地脚螺栓与柱脚螺栓孔的配合精度；完成整个模块柱脚地脚螺栓孔的穿装工作。
        采用“三点两线一面”相结合的方式进行调整。即通过土建的坐标点、两柱子间坐标点确定模块的参照调整线，以线为基准利用千斤顶进行模块的坐标、垂直度的调整。待模块化整体垂直度、水平度调节结束、验收完成后，先对套筒地脚螺栓的套筒进行一次灌浆，灌浆结束后再对柱脚板进行二次灌浆。模块之间、模块与钢结构之间的连接均通过高强螺栓进行连接。
        结语
        总之，地脚螺栓安装质量的优劣直接影响后续钢结构能否顺利安装，是项目质量控制的关键环节。且厂房项目地脚螺栓安装量大，交叉工序多，质量不易控制。在厂房实际施工过程中，采用本方法实现了预埋螺栓的精确安装，平面尺寸偏差控制在2 mm 以内，标高偏差不超过3 mm，后续钢结构柱安装中轴线、标高偏差均能满足规范要求，较单个安装方法精度提升效果明显。
        参考文献：
        [1]李玉平. 如何保证预埋螺栓安装的精确度[J]. 科技创业家，2013（17）：19-20.
        [2]贾敬峰. 矩阵式群锚地脚螺栓预埋安装施工技术[J]. 山西建筑，2015，41（17）：66-68.
        [3]郭玉年，程贺. 浅谈立体仓库钢结构预埋地脚螺栓控制技术[J]. 粉煤灰综合利用，2017（04）：69-70+72.