鋼結構施工中的預埋螺栓技術

鋼結構作為一種承重結構體系，由于具有自重輕、強度高、塑性韌性好、抗震性能優越、工業裝配化程度高、施工工期短、綜合經濟效益顯著、結構體系靈活、造型美觀等諸多優點，因而被越來越廣泛地應用于工業廠房、城市軌道(地鐵)車輛段庫房、大型商場超市等大跨度或超大跨度的各類建筑中。

與其施工工藝相對應 ,需要為這些建筑建造大型鋼筋混凝土基礎或設備基礎，埋設鋼結構 (柱)與鋼筋混凝土基礎聯結的結構螺栓。由于鋼結構基礎大 (上部多呈四棱臺形) ，螺栓懸空設置不易固定，鋼結構安裝質量要求高，因此聯結螺栓的埋設精度成為鋼結構安裝施工的關鍵技術。

1

工藝原理

利用獨立的支架系統和定型模具為預埋螺栓定位，經使用經緯儀或全站儀精確調整、校對后，一次性完成混凝土承臺澆注，從而達到預埋位置的準確無誤。該工藝流程的特點是 :

( 1 )由于采用定型模具鋼板固定預埋螺栓，使螺栓組內的螺栓相對位置保持準確。

( 2 )利用獨立的支架系統和定型模具預埋螺栓，螺栓具有微調性，施工操作精度高，整體偏差小。

( 3 )充分利用搭設腳手架常用的Φ48 mm 鋼管腳手桿和扣件周轉材料，通用性強，費用低，可大量節省工程投入。

( 4 )施工工藝簡便快捷，操作人員容易掌握。

鋼結構預埋螺栓的工藝流程圖如圖 1 所示 。

圖 1　工藝流程圖

2

施工操作要點

2.1 　施工準備

2. 1. 1 　地腳螺栓的加工地腳螺栓應按設計要求加工定制和進場驗收, 必須具備相應的材質證明和檢驗報告。

2. 1. 2 　定型模具的設計加工

( 1 )根據預埋地腳螺栓與混凝土基礎軸線的相對位置 ,并考慮模具的組裝要求 ,確定模具鋼板的平面尺寸，刻出模具鋼板的縱橫軸線十字線，然后按模具軸線確定預埋螺栓的相對位置鉆孔模具的鉆孔位置、孔徑要與鋼結構柱的螺栓孔位、孔徑完全吻合 ,鋼板厚度宜 ≮4 mm。

( 2 )模具鋼板加工好以后可以在現場組裝，轎桿采用長度2. 0 m的短腳手桿，立筋采用Φ18 mm 螺紋鋼或Φ20 mm鋼管，立筋高度應高出預埋螺栓5～10 cm，以方便使用鋼尺校對軸線。

( 3 )如果混凝土基礎頂部為短柱形，可以考慮在鋼板中心挖孔，以方便混凝土澆注。

2. 1. 3 　測量精度的控制

根據工程設計定位坐標及高程，加密測設軸線和高程控制網，方便對不同部位的精確測量。

2.2 　施工順序

根據鋼結構柱的平面布置，先從角柱或邊柱開始，沿縱軸方向固定預埋螺栓。如果為多跨度鋼結構，應以中間跨縱軸向兩側縱軸流水施工，以減小測量和施工誤差，提高整體安裝精度。

2.3 　獨立支架系統的安裝

鋼結構混凝土基礎的設計尺寸較大，最大寬度為3. 8 m ,上部常設計為四棱臺形狀，支模高度遠低于地腳螺栓的預埋高度，再者鋼模或木模都具有一定的柔性，達不到預埋螺栓的精度要求，因此，工程采用一套獨立的支架系統。支架的安裝要點如下 :

( 1 )沿縱軸在基礎軸線兩側 0. 75 m 左右 (應保證在地梁外側 ) 拉線，沿拉線在基礎承臺墊層兩側和基礎承臺之間設置立桿，間距2. 0～2. 5 m。

( 2 )立桿應打入地基土30～50 cm (根據土質軟硬程度而定) ，高度高出縱向水平桿約20 mm。縱向水平桿必須保證水平設置，高度應保證預埋螺栓頂符合設計高度并留有上下調整移動的空間。

( 3 )一般的基礎承臺施工寬度均大于2. 0 m ,可將基礎兩側立桿和上部水平桿用斜拉桿連接，形成門字形架;斜拉桿與水平桿的節點間距 1. 5 m 左右，保證水平桿不產生撓度變形。

( 4 )在斜拉桿與水平桿節點處向兩側架設斜支撐 (支撐打入地基土深度約 30 cm )，然后在支撐附近安裝橫向拉桿，并在基礎上部由水平桿和橫向拉桿組成井字架，形成一空間幾何不變體，確保架體的剛度和穩定(見圖2 ) 。

圖 2　獨立支架系統安裝示意圖

2.4 　定型模具的就位調整

( 1 )用經緯儀或全站儀在支架系統的井字架上測設縱橫向軸線點，拉線形成十字軸線，然后把定型模具轎桿架于井字架水平桿上，使模具鋼板上的十字刻線與井字架軸線拉線對正，用腳手扣件將轎桿與水平桿聯接(暫不用扣緊，以備調整 ) 。

( 2 )定型模具就位后，擰松轎桿上扣件，用小線墜從井字架的軸線拉線往模具鋼板上投點，輕輕敲擊轎桿，讓定型模具前后左右微小移動，利用井字架上的軸線拉線對其進行精確調整，使投點與模具刻痕重合，然后擰緊扣件。

2..5預埋螺栓的安裝調整

( 1 )把預埋螺栓從模具鋼板鉆孔下穿入，按設計要求預留外露螺紋長度，并用兩個螺母將其固定; 用水準儀檢測螺栓頂部標高，通過上下螺母微調至符合標高要求，擰緊螺母 (暫不要擰死)。

( 2 )用水平尺逐根檢測預埋螺栓螺桿立面兩個方向的垂直度，可輕微掰動螺桿進行調整，直至兩個方向的垂直度達到要求，徹底緊固螺母。

( 3 )當一個螺栓組的每一根螺栓的標高和垂直度都調整合格后，用短鋼筋將螺栓根部相互點焊交圈連接，使一個螺栓組拉結成整體。如預埋螺栓較長，可增加一至二道焊筋，確保定位的準確與穩定。

( 4 )為了確保預埋螺栓不發生整體沉降和整體傾斜，還要用短鋼筋將其與基礎鋼筋網架斜拉點焊，并在預埋螺栓底部對角點焊兩根短鋼筋，支撐于基礎墊層。

( 5 )當基礎鋼筋網架內部空間足夠大、不影響預埋螺栓的整體安裝時，可以在安裝模具前先安裝預埋螺栓。

2.6預埋螺栓的復核

( 1 ) 當各基礎承臺預埋螺栓安裝完成后， 用全站儀在模具鋼板上測設軸線交點，檢查鋼板刻痕交點是否與測設軸線交點重合，如果存在誤差，通過松動扣件輕擊轎桿微調模具，直至使之完全重合 。如果偏差過大，應松開轎桿扣件及與基礎鋼筋網架的加固連接，重新進行調整。

( 2 ) 用鋼尺檢查各基礎承臺螺栓組之間的距離是否符合設計要求，拉通線檢查各基礎螺栓組同一排預埋螺栓是否直線排列，如有誤差，重復前述的方法進行糾正 。

( 3 ) 對縱向軸線較長的鋼結構， 由于視覺和儀器的局限，可采取分段預埋及加密控制網的方法，并加強與已預埋螺栓的復核測量，確保控制精度符合要求。