康建軍 （安徽三建工程有限公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

多功能結構試驗系統(tǒng)主要用于力學加載試驗和土木工程、結構抗震性能相關專業(yè)科研試驗，主要對各種構件進行力學性能試驗，進行柱類、梁類、桁架類、框架類、節(jié)點類試驗。也可以對高層建筑、鐵路候車廳、候機樓、大型跨度橋梁，港口碼頭、裝配式建筑等大型建筑、大型構件的足尺或大比例模型進行力學加載試驗，完成平面內的結構抗震試驗。該設備自身重，安裝精度高，尤其是固定設備的地腳螺栓預埋在混凝土基礎，具有大直徑、預埋尺寸精度高特點，達到毫米級，其安裝精度對試驗系統(tǒng)設備安裝及試驗精確度影響很大。

1 工程概況

安徽省建筑科學研究設計院抗震檢測實驗室建筑面積3540.98m2，位于合肥市蜀山區(qū)。作為實驗室重要設備多功能結構試驗系統(tǒng)型號為JAW10000J，最大推力達10000kN。設備通過地腳螺栓固定在混凝土基礎上，基礎尺寸11000m（長）×4000m（寬）×7500m（高），與相鄰的地震模擬振動臺基礎成一整體，混凝土設計強度C30。需預埋安裝的螺栓總共有12個地腳螺栓，其中直徑64mm×1050mm四個，直徑56mm×1150mm八個?；A平面圖見圖1所示。設計要求地腳螺栓安裝精度：各螺栓中心之間相對位置允許偏差≤1mm，螺栓與控制軸線相對位置允許偏差≤5mm，螺栓頂標高偏差+5mm～+10mm，螺栓垂直度偏差L/450。由此可見，實現(xiàn)預埋地腳螺栓的精確定位，是保證設備安裝質量的關鍵。

圖1 多功能結構試驗系統(tǒng)基礎平面圖

2 預埋安裝方案的確定

多功能結構試驗系統(tǒng)基礎地腳螺栓要求穩(wěn)固、垂直無傾斜、確保精度。通過對三種預埋安裝方法的各項指標比較，綜合各因素，最終選用型鋼支架定位法預埋安裝多功能結構試驗系統(tǒng)基礎的地腳螺栓。見表1所示。

預埋安裝方案 表1

3 預埋安裝思路

型鋼支架定位固定安裝構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，位于基礎混凝土結構以外。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外面，支腿位于基礎混凝土結構的內部，隨螺栓一起澆筑的基礎混凝土中，型鋼支腿不再取出?；A混凝土澆筑完成達到一定的強度后割斷支腿，定位框架和支撐架體縱橫型鋼可以重復利用。

4 預埋安裝施工方法

4.1 工藝流程

施工準備→標高和控制線測放→定位框架加工制作→支撐架制作安裝→定位框架安裝→螺栓安裝驗收→鋼筋、模板、混凝土施工→定位框架拆除。

4.2 操作要點

4.2.1 標高和控制線測放

根據(jù)現(xiàn)場實際情況及工程特點，引測基準標高。制作預埋鋼筋的混凝土支墩，鋼筋上部露出混凝土，以鋼筋端部作為標高控制點，標高控制點牢固、穩(wěn)定。根據(jù)設計圖紙，在基礎四周已完成的混凝土樓板上測放出控制線，反復校核，控制線閉合?？刂凭€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，槽鋼型號為國標18#。依據(jù)地腳螺栓設計圖紙平面位置，將橫向、縱向槽鋼焊接制作為框型結構的定位槽鋼，并在定位槽鋼上依據(jù)設計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。定位框架需委托機加工工廠精加工，定位框架自身精度及其型鋼上預留的螺栓孔精度均符合設計要求。框架的強度、剛度滿足運輸及安裝要求。

圖2 定位框架平面圖

4.2.3 支撐架制作安裝

由于基礎混凝土屬于大體積混凝土，為避免混凝土出現(xiàn)裂縫，基礎混凝土宜分層澆筑。綜合各因素及基礎施工工藝，混凝土澆筑至-1.60m標高，作為支撐架體基礎面。依據(jù)基礎地腳螺栓設計位置，在混凝土-1.60m標高表面測放出支腿位置線。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，在支腿立桿上測設出統(tǒng)一標高線基準線。支腿安裝后再安裝斜撐桿，增強支撐支架的整體穩(wěn)定性。接著進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)緯儀測調定位框架平面位置，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計要求。用電子水準儀測調定位框架標高及平整度，使其符合要求。經(jīng)反復測量無誤后，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 螺栓安裝驗收

逐個把螺栓穿過定位框架上的孔洞，分別在槽鋼上下設置螺母固定螺桿。安裝時，用扳手轉動上、下螺母調整螺栓頂標高至控制標高（設計標高+5mm～+10mm），利用上、下螺母的緊固力固定螺桿。用高精度電子水準儀測量螺桿頂標高，見圖5所示。

圖5 螺栓固定節(jié)點圖

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，確保螺栓上下垂直，螺栓加固后再次檢查螺栓的定位尺寸、垂直等各項指標，確保其符合要求。

加強螺栓成品保護，在儲存、運輸、施工過程中不得損傷螺紋。螺栓在預埋施工驗收固定后及時保護，嚴禁碰撞，以免發(fā)生移動變形，影響預埋的精度。

圖6 支撐架體支腿固定節(jié)點圖

4.2.6 鋼筋、模板、混凝土施工

螺栓安裝完畢后，進行自檢，符合要求后報監(jiān)理單位進行驗收。螺栓定位驗收合格后，對露出基礎混凝土面的螺桿及螺母滿涂黃油，用多層塑料薄膜包裹進行保護。

按設計圖紙完成鋼筋綁扎安裝，安裝過程中盡量不要碰觸地腳螺栓及支架的支腿。接著進行模板支設加固，按設計要求從模板材料選型、模板施工設計、模板安裝等方面控制。混凝土澆筑時采取斜面分層方式，混凝土汽車泵澆筑，從基礎短邊一側開始向另一側連續(xù)推進澆筑，采用一次性連續(xù)澆筑方案。分層澆筑時每層約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)護采用土工布濕潤覆蓋，在混凝土表面澆筑完畢后的12h內，進行灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于14d。

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

4.2.7 定位框架拆除

待基礎混凝土達到設計拆模強度后，首先清除地腳螺栓保護的薄膜及土工布，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。預埋定位施工完畢后，卸下螺帽，在有絲牙的螺桿上滿涂黃油，再用帶管蓋PVC管套在螺桿上進行保護。

5 質量保證措施

①執(zhí)行《鋼結構設計標準》（GB50017-2017）、《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50205-2020）、《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50204-2015）和《建筑工程施工質量驗收統(tǒng)一標準》（GB50300-2013）等相關規(guī)范和設計圖紙的工藝要求標準規(guī)定，嚴格進行質量控制。

②編制多功能結構試驗系統(tǒng)基礎預埋地腳螺栓安裝專項施工方案，報相關單位審核通過后實施。

③施工前對管理人員及操作工人進行各分項技術交底，把工序重點、難點交代清楚，讓每個人充分理解方案的精髓。

④嚴把原材料及半成品進場驗收關。進場必須進行驗收，不符合要求的必須返廠，嚴禁使用。

⑤實施過程中，技術人員跟班作業(yè)，指導施工，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

⑥施工過程做好測量記錄，留下影像資料，便于事后分析改進。

6 結語

安徽省建筑科學研究設計院抗震檢測實驗室多功能結構試驗系統(tǒng)基礎地腳螺栓預埋采用定型外支架方法順利完成。在設備安裝前，組織相關單位進行現(xiàn)場聯(lián)合檢查驗收，地腳螺栓的各項指標達到了設計標準精度，取得了預期效果。利用定型外支架的方式，實現(xiàn)預埋螺栓的精確定位，提高了施工效率和質量。該方法工藝簡單，現(xiàn)場施工操作方便，節(jié)約材料，可供類似地腳螺栓預埋安裝提供參考。