高精度预埋地脚螺栓预控法与测微调节施工技术..doc

高精度预埋地脚螺栓预控法与测微调节施工技术.
高精度预埋地脚螺栓预控法
与测微调节施工技术
1、概况
随着我公司承接施工任务范围快速发展，大型化工中各类大、新型工业设备安装的不断增加，各类大型设备基础的砼浇筑采用预埋地脚螺栓的方式，这类建筑的基础预埋螺栓规格多、数量大、施工精度要求高，个别螺栓预埋一旦产生了较大的偏差将直接影响设备的正常安装、造成大型机械台班闲置，并影响后期施工。为此，确保大型砼设备预埋螺栓的高精确度、提高其施工质量，做好设备安装前的基础施工工作至关重要。
重庆年产85万吨甲醇项目Ⅱ标段建筑安装工程是该甲醇装置区公用主体配套工程，该标段主要装置区有：二氧化碳吸收、脱盐水、空压、预脱硫、循环水、火炬、仓库等的基础（包括厂房）、钢构、设备、管道、电气、自控等的是施工。各种罐、塔类设备的地脚螺栓均采用预埋螺栓，采用高精度预埋地脚螺栓预控法与测微调节施工技术是保障设备安装精度的重要因素。
2、工艺原由与工艺特点特点
2．1工艺原由：
该工程中塔类设备、储罐类设备全部采用砼基础埋地地角螺栓连接，地角螺栓规格M30~M64，螺栓长度达到2.2m,单颗螺栓重量近55㎏，单台设备螺栓数量12~54颗不等，地基承载力特征值不小于300KPa。混凝土基础采用C30，本工艺适用地脚螺栓的设计精度与规范要求指标：
同螺栓组各螺栓间中心位移：≤±2mm；
同螺栓组各螺栓顶标高偏差：0≤H≤＋20mm；
适合螺栓规格、数量多的地脚螺栓的预埋施工。
为了保证螺栓安装高精度，本项目采用高精度预埋地脚螺栓预控法与测微调节施工技术，对每组设备基础的预埋地脚螺栓进行集散控制的施工工艺，得到了中咨监理公司资深监理、卡贝乐化工有限公司工程师与中石化设计单位认可。
2．2 工艺特点：
本工艺的地脚螺栓的施工采用了事先精确预埋到位后再浇筑混凝土，与直埋地角螺栓比较，预埋精度高、砼浇筑过程中不会出现移位、可靠性好、施工质量风险低，易于理解、掌握，便于操作。
3、工艺原理
本工艺的主要技术是依据设计图纸，和《化工塔类设备施工与验收规范》HGJ211-85要求制作。
1)本工程预埋地脚螺栓质量要求较高，螺栓的直径、长度均较大，考虑预埋地脚螺栓较长与混凝土浇筑过程中可能发生的位移和歪斜，特选定采用定位钢模具现场一次浇筑成型的施工方法对高强地脚螺栓预埋精确定位，确保设备安装位置准确。
2)对于大直径中空异型设备基础，由于基槽壁厚有限，采用钢模具控制既可保证混凝土浇筑质量，又因其质轻便于模具的装拆。
3)采用钢模具定位较采用角钢类模具要经济可行，节约材料和用工的优势。

4) 采用定位钢模具现场一次浇筑成型的施工方法比地脚螺栓预留孔埋设方法简单，可加快工程进度。
采用δ=10mm半环板和∠75×75×6的加强筋焊接+螺栓连接成一体，按照各施工图中的螺栓孔的不同要求在钢板上进行钻孔控制原理：
1） 钢板环板上孔内径仅比设计地脚螺栓外径大3mm，而其中心严格与设计一致，当地脚螺栓被套于其中时，每个螺栓所能产生的最大位移偏差为0~1.5mm，任意两个螺栓所能产生的最大位移偏差就为1.5mm，这样就可以保证同螺栓组任意各螺栓间中心位移达到施工预控目标≤2mm。由于模板本身精度控制较好，因此只要通过水准仪（或全站仪）将模板用独立支架精确调整后后，就能保证模板、锚板内套入的地脚螺栓精度控制在设计范围之内。
（2） 制作模板、锚板事先由独立的支架支设时，八个对等角采用可调支架，调节的可调支架，通过在模板、锚板四点（0°、90°、180°、270°）设置的磁力线垂为基准，使模板、锚板在一竖直平面上。再将地脚螺栓套入仅比使其外径大3mm定位孔内。以64mm地脚螺栓为例。下部设千斤顶（用于调节标高），螺栓顶采用水准仪（或全站仪），将螺栓顶控制在同一设计标高之内，螺栓顶采用螺栓的螺栓螺帽在上层模板上下紧固，使其不产生向上浮动。地脚螺栓中部和下部采用直径不小于螺栓直径的1/3的钢筋将螺栓斜向和底部水平点焊使其无左右浮动。通过当模板、锚板处于水平，螺栓上部采用螺帽紧固、螺栓中部和底部采用相应的钢筋水平和斜向点焊，使其上下和水平不浮动，确保施工预控参数要求。
4、施工工艺流程与操作要点
4.1 施工工艺流程
锚板、模板报验
设备基础砼垫层浇筑、插筋
制作模板、锚板支架
模板、锚板就位、调整
地脚螺栓顶标高调整、垂直度调整
混凝土浇筑
模板、锚板拆除、保养
验收交接（准备设备安装）
读图、材料、机具准备
测量放线
施工放样
定位模具制作

4.2 操作要点
4.2.1 测量放线：依据设计图纸，计算出任意两个螺栓的间距，利用经纬仪引测螺栓十字基准控制线（找出圆心或十字控制点）。利用水准仪引测螺栓标高控制线，在设备基础周边用红色油漆标注，方便施工。
4.2.2 施工放样：根据不通基础的形状按照设计图纸地角螺栓之间的关系，确定出每根螺栓与基准控制线的关系，放出施工大样图。
4.2.3定位模板、锚板制作
1）、根据大样图按各种类型基础的螺栓组、群绘制定位模板、锚板详图，绘制完成后应严格经过两级审核，确认无误后方可制作。
2）、为确保精度，模板、锚板宜安排到专业车间或机修厂进行加工制作，制作时应严格控制：模板（钢板）对接焊面必须在同一平面内，不得有翘曲、变形。钢板钻孔中心间距应与设计保持一致。钻孔内径按加工图要求精确加工。
3）、模板、锚板制作验收（包括每次拆除后再次安装前的验收）：应由项目质检员、施工员、材料员按制作图与以下标准验收：
模板、锚板钻孔内径偏差 ≤0.25mm；
环形钢板构成平面的平整度 ≤0.25mm；
环形钢板构成平面的内外边长偏差 ≤2mm
注：以上验收应由专业工程师验收，并记录在案、以备查验。
4.2.4 设备基础砼垫层浇筑时预留钢筋头子
在砼基础垫层浇筑时，用废短钢筋头沿预埋螺栓方向两侧呈梅花交错布置插入砼垫层中，作为固定预埋螺栓斜拉筋的支撑点。预埋钢筋头间距应根据设备基础预埋螺栓的间距而定，范围在300~600mm。露出垫层长度100mm左右。
4.2.5制作专用支架
1）、模板、锚板应设置独立支架，与支模架、浇捣架等其它各种支架完全脱离，并保证其有足够的稳定性、独立性。
2)、支架八个角应采用可调支架，作为定位模板、锚板水平面控制的调节杆。
3)、定位模板、锚板调节水平无误，且定位模板、锚板平面位置定位后，在八个角调节支架旁用扣件搭设钢管立杆，八个角钢管立杆的搭设不得影响八个角可调支架的拆除。八个角钢管立杆搭设完毕后应认真检查保证立杆与垫层紧贴无间隙。如发现个别立杆与垫层有间隙，则应返工重新搭设。八个角钢管立杆搭设检查完毕后，拆除八个角的可调支架。可调支架拆除后应复核模板、锚板的水平度和平面位置。
4.2.6 模板、锚板就位、调整
1)、模板、锚板就位前，根据借助于AUTOCAD（精确度0.001）软件将螺栓定位模板、锚板按实际尺寸绘制到各基础平面位置。在定位模板、锚板上按基础尺寸大小不同，确定不少于4-8个测量控制基准点。先在基础上用全站仪找出中心点，然后找出正北方向，再找出0°、90°、180°、270°，分别经过中心点划出十字线，作为基准定位线，并作为定位模板、锚板测量就位的数据依据。数据要求角度精确至秒，距离至1mm以内。为确保测量准确，数据应专人审核无误后方可提供给外业或第三方测量。
外业或第三方测量时，为确保测量基准点的准确，在投测基准点后，随即以其他不少于两个点对此进行复核，确认无误后，再进行其他基准点进行投测，同样对此进行复核。所有基准点投测完成后，再对各控制点进行全面复核后，对各投测点进行由专门进行维护。
2)、在已搭设的可调独立支架，且基础底板钢筋绑扎已经完毕后，可以进行螺栓定位模板、锚板的初步就位工作，首先在立杆上投测水准点，依据水准点用扣件架设定位模板、锚板的支承钢管。水平误差控制在3mm以内。支承钢管架设完成后，将定位模板、锚板按已投测的基准点进行平面初步就位。在定位模板、锚板的四个控制点上各放置一个水平尺。由四人同时观察水平尺水泡，由专人进行可调支架的微调。各边水平气泡均居中后，再次进行定位模板、锚板平面位置的调整。调整无误后，在八个角增设立杆和横杆后。拆除八个角可调支架。再次复核定位模板、锚板的平面和水平位移。复核后有误差，则再次进行就位调整，方法同上。
4.2.7 地脚螺栓就位
1)、地脚螺栓就位应由2 -4人在吊装机械的配合下操作，插入模板、锚板定位孔时应注意，不宜碰撞模板、锚板，地脚螺栓下脚先临时垫块固定（对于直径64mm的地脚螺栓，下口可用小型千斤顶支承。便于调节上下标高），并使地脚螺栓与定位孔的间隙均匀一致，不得有地脚螺栓一边紧贴定位孔的情况。
2)、地脚螺栓初步固定后，目测地脚螺栓与定位孔之间间隙均匀，并且基本垂直后，螺栓上口旋入螺帽。将螺帽旋至定位模板、锚板的槽钢平面，目测螺帽与槽钢面应无间隙。
4.2.8 地脚螺栓顶标高调整、垂直度调整
1)、地脚螺栓顶标高调整：
地脚螺栓就位后，即可进行螺栓顶标高初步调整。一人调整螺栓下口的千斤顶，一人在螺栓上口观察螺栓与定位孔间隙保持均匀一致。另外一人用全站仪（或水准仪）控制螺栓上口标高，至设计标高后，一人在螺栓上口将螺帽旋至定位模板、锚板槽钢平面无间隙为止。
初步调整结束后，再次用全站仪（或水准仪）进行螺栓上口的标高复核，如有偏差则采用旋转螺栓上口的螺帽来微调标高，直至符合控制精度要求为止。
调整螺栓的次序这先调整八个角上的螺栓上口标高。然后调整中间间隔1.5米的螺栓螺栓上口标高。调整方法同上。
其余螺栓上口标高则通过已调整到位的螺栓为基准。拉钢丝线作为螺栓上口标高的控制线来调整其余螺栓。
2)、地脚螺栓顶垂直度调整：
地脚螺栓顶标高调整完毕后，即可进行螺栓垂直度的调整。调整方法是
（1）、利用施工过程中控制点，分别在螺栓的上下口0°，90°分别标出A、A'、B、B'观测点。
（2）、将经纬仪尽量布置在A、A'和B、B'连线的延长线上;
（3）、将经纬仪精平，首先将镜头十字丝竖丝对准螺栓上口测点A'(B')；
（4）、再将经纬仪扫至螺栓下口，用钢尺放在螺栓下口测点A(B)处，通过经纬仪竖丝结合钢尺读出偏差值。
4.2.9 地脚螺栓固定
地脚螺栓标高和垂直度高速完毕检查无误后，由专业焊工用钢筋将预埋螺栓底脚一一点焊连接，用钢筋将螺栓中部与垫层预埋的钢筋点焊连接，每个螺栓中部与垫层预埋钢筋头不少于两处连接。保证预埋螺栓与水平钢筋与斜钢筋成为空间不变体。连接钢筋根据螺栓规格的不同选择10—20mm 。焊接完成后，将细钢丝解开。再次进行标高和水平位移复核。
4.2.10 混凝土浇筑
1)、砼浇捣时，应安排专职安装人员同步、全程旁站监护。
2)、地脚螺栓应采用薄泡沫胶带包缠于螺栓上，螺栓与定位模板、锚板定位孔不接触且间隙均匀，保证套板拆除方便、丝扣不受损坏。
3)、砼严格采用分层浇筑，泵送砼喂料时，应避免冲击螺栓。使各个螺栓位置正确，无任何扰动现象。
4.2.11 模板、锚板拆除
混凝土达到一定强度后，在确保预埋螺栓不受扰动的情况下，可以安排拆除模板，拆除工作仍应安排专职安装人员进行，拆除时不得损坏模板、锚板与预埋螺栓螺纹。拆除完毕后随即用薄泡沫胶带螺栓包缠好。
4.2.12 验收、交接：在每一基础上标出轴线、标高，会同监理、设计安装单位对预埋螺栓逐个进行验收，做好书面验收、交接记录（对施工周期较长无法立即交接时，预埋螺栓做好临时保护措施）。
5、材料与设备
（1）、 材料：本工艺定位模板、锚板采用钢板δ=10mm,δ=25mm,角钢∠75×75×6，材质Q235A。数量应每一类型不少于一套，具体按施工需要定。
（2）、 机具设备：本工艺模板、锚板加工主要需要设备有：电焊机、一般机械加工机床，主要测量仪器包括：钢尺、游标卡尺、直角器、水准仪（全站仪）、经纬仪、全站仪。
6、质量控制
6.1本工艺执行以下规范与标准：
《钢筋混凝土施工与验收规范》GB50204-2002
《钢筋焊接与验收规程》 JGJ18-2003
《化工塔类设备施工与验收规范》HGJ211-85
《化工机器安装施工与验收规范》(通用) HGJ203-83
允许偏差应按下列执行：
模板、锚板钻孔内径偏差 ≤0.25mm；
钢板件构成平面的平整度 ≤0.25mm；
地脚螺栓垂直度不大于 1/100
同螺栓组各螺栓间中心位移：≤2mm
同螺栓组各螺栓顶标高偏差：≤20mm-0mm
6.2 定位模板放样、下料：采用薄皮油毡，用专用圆规与钢板尺进行放样，在制作环板孔时，对已经定位的孔进行测量，其相邻螺栓孔误差控制在±1mm内。
模板、锚板与模板安装：安装后调节螺栓垂直度，使其垂直度不大于 1/100，可用线垂或经纬仪进行测量。
砼浇筑：在浇筑中，不允许施工人员踩踏模板或螺栓，只能站在已经搭设完好的脚手架上进行振捣，防止变形；浇筑时，保证商品混凝土流量稳定、振捣匀称、不留死角；养护时间达到要求。
7、效果检查
该工程设备基础地脚螺栓定位模板共有近二十多套，通过采用采用高精度预埋地脚螺栓预控法与测微调节施工技术，确保了预埋螺栓砼浇筑高精度、可靠度、降低了施工技术风险，以与杜绝了由于在砼浇筑中出现高压力、高振动情况下螺栓左右、上下移位，使得难以精确控制直径大、颗数多的大型设备基础地角螺栓预埋变得准确、可控；操作人员容易掌握，管理人员方便安排，施工效果稳定可靠，工期大大缩短。管理成本、技术风险也相应降低，更大程度上提高了基础施工质量，在设备安装过程中，所有设备安装均一次性安装成功，即节约了机械费用，有得到了业主与监理的一致好评，为今后的地脚螺栓高精度预埋积累了宝贵的经验。

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