預埋螺栓外架固定法的研究

李汝文++張尚林++陳兆春

摘 要：隨著對電網建設要求的逐步提升，變電站施工中構架基礎施工時間過長、基礎施工質量難保證等問題越加受到重視，且傳統方法中預埋螺栓施工過程對螺栓的固定通常要耗費大量的鋼材、使用焊接方法進行固定也造成能源的大量消耗，已不能滿足國家對建設施工中節材、節能環保的要求。針對此等現狀，我們通過對傳統構架基礎預埋螺栓固定安裝方法的不足做出針對性的優化完善，設計了一種新型的外架組裝式預埋螺栓固定架，使其符合快捷高效、節能環保的要求。

關鍵詞：預埋螺栓安裝；外架式；螺栓連接組裝；可拆卸重復利用；精度控制

隨著對電網建設要求的逐步提升，500kV電壓等級變電站施工中500kV構架基礎施工時間過長、基礎施工質量難保證等問題越加受到重視，如何有效縮短構架基礎施工工期，解決構架基礎施工中由于預埋螺栓預埋安裝時間過長導致基礎施工工期長、預埋螺栓預埋精度不足等問題，是目前需要引起關注和解決的問題。

500kV構架基礎主體施工過程主要包括：鋼筋制作安裝、模板安裝、預埋螺栓施工以及混凝土澆筑工程。傳統方法中預埋螺栓安裝施工難度大、無標準施工方法，造成施工耗費時間長，進而導致整個構架基礎施工工期長；另外由于預埋螺栓預埋精度難以保證，往往導致構架基礎施工質量難保證，甚至對后續鋼構架施工質量造成影響，且傳統方法中預埋螺栓施工過程對螺栓的固定通常要耗費大量的鋼材、使用焊接方法進行固定也造成能源的大量消耗，已不能滿足國家對建設施工中節材、節能環保的要求。

針對此等現狀，我們通過對傳統構架基礎預埋螺栓固定安裝方法的不足做出針對性的優化完善，設計了一種新型的外架組裝式預埋螺栓固定架，使其符合快捷高效、節能環保的要求。

1 主要用途

本成果是通過對以往變電站工程屋外配電裝置構架基礎施工過程中傳統的預埋螺栓安裝固定工具及方法存在的問題與不足作出針對性的改進及完善，提供一套全新的工具和方法。

本成果適用于500kV、220kV變電站工程含預埋螺栓的構架基礎施工，也可廣泛推廣應用于有地腳螺栓設計的設備基礎施工中。本成果對預埋螺栓外架固定法的操作步驟、技術要點、安全注意事項、危險點分析等方面內容進行了詳細的規范，用于指導其施工作業。

2 研究面臨的主要現實困難

2.1 預埋螺栓固定架拼裝調整時間長

目前變電站工程施工中使用的500kV構架基礎預埋螺栓施工用固定架很多都是使用現場槽鋼等材料在構架混凝土施工過程中按基礎實際尺寸臨時加工制作而成，形式各異，無統一標準件，在材料收集、加工、拼裝過程均需要花費大量時間，且拼裝使用焊接固定需要專業焊工進行，焊接量大，耗時長，另外由于構架基礎地腳螺栓定位精度要求高，在固定架拼接階段通常需要進行調整，因為是通過焊接進行固定，調整會比較困難費時，上原因均會不可避免地造成固定架的拼裝時間長，不利于構架基礎施工工期控制，在現在變電工程基建建設工期要求越來越高的環境下，這種缺少規劃的施工形式已經逐漸不能滿足工程施工的需要。

2.2 預埋螺栓精度調整方法原始、反復、需要時間長

構架基礎預埋螺栓安裝施工中，由于關系到上部構架的安裝質量，基礎施工時預埋螺栓的安裝精度要求十分高，但是在傳統的構架基礎預埋螺栓安裝施工過程中，沒有規范快捷的預埋螺栓調整工具與方法，通常都只能靠錨固板大概固定螺栓位置，然后在螺栓位置調整過程中通過敲打等方法強行對螺栓進行調整，這種方法精度低，非但調整效率低下通常需要反復的調整，而且調整過程中容易對基礎其他預埋螺栓的位置造成影響。這樣，傳統的預埋螺栓固定方法中螺栓的微調就需要大量的時間，且安裝精度難以得到有效的保證。

2.3 預埋螺栓固定架適用尺寸固定

現階段500kV變電站構架基礎預埋螺栓安裝施工中所用安裝固定架，因為是現場根據具體構架基礎的設計尺寸而加工焊接的，因此往往只適用于當個工程，而不能循環應用于其他工程。

2.4 預埋螺栓預埋安裝施工過程耗材耗能

直接使用鋼筋焊接固定預埋螺栓、內置式預埋螺栓固定架固定方法這兩種方法因為固定材料位于基礎內部，在基礎混凝土澆筑后不能取出因此會全部消耗掉，通過焊接連接的固定式的固定外架固定法中雖然相比起前兩種方法固定材料在基礎澆筑完畢后能拆卸，但因為材料間通過焊接固定，拆卸過程中十分容易對材料造成破壞，固定材料也會產生一定量的消耗。另外這三種方法均需要使用大量的焊接工藝，因此會造成大量的能源消耗及焊接廢氣產生。

3 實現目標的主要技術手段

3.1 外架式預埋螺栓固定架

由于本項目研究理念中其中一個關鍵是節材，預埋螺栓固定架組件于基礎施工后要求能拆除重復利用，因此其形式采用獨立于混凝土基礎外的外架式形式。

考慮到基礎施工過程中基礎外圍工作平臺設置的需要以及盡量減小預埋螺栓固定架使用過程中對其他施工的影響，固定架的豎向主要支撐桿件由位于基礎柱內部空間的四條豎向槽鋼立桿（立桿）組成，如圖1所示。位于基礎立柱中的預埋螺栓由帶螺栓孔的短槽鋼（螺栓固定組件）固定，立桿與螺栓固定組件之間由兩條縱向橫桿（橫桿1）及四條橫向橫桿（橫桿2）相互連接，如圖2所示。其中橫桿均位于構架基礎上部，由此構成一個完全獨立于構架基礎外的整體。

3.2 螺栓預埋精度控制措施

在本項目中預埋螺栓固定架上增加了螺栓位置微調工具。該裝置主要有兩部分組成，分別為固定在預埋螺栓固定架橫桿2上面的螺栓固定環，以及固定環平面上的微調螺絲裝置，在預埋螺栓安裝過程中的微調階段，只需要通過測量確定目前預埋螺栓的位置偏差，通過簡單計算確定位置微調工具上微調螺栓的調節方向與距離，然后對微調螺絲進行簡單調節就能完成預埋螺栓的高精度微調工作。很好地解決了以往500kV構架基礎預埋螺栓安裝過程中缺少螺栓位置調節工具、螺栓預埋精度難保證的問題。

3.3 預埋螺栓固定架多尺寸適用設計

結合固定架組件間螺栓連接的連接方式，通過把各組件的螺栓連接螺栓孔設計成長孔、通孔形式，各組件之間相對位置能按具體構架基礎的尺寸通過相互間連接螺栓孔位置的改變進行調節，這樣就能使預埋螺栓固定架可應用于不同尺寸的基礎施工中。如圖3、圖4所示。

4 效益及前景展望

4.1 緩解工期壓力

采用新型預埋螺栓外架式固定架及預埋螺栓外架固定施工工法不但大大降低了施工成本，而且其安裝精度高，大大減少了過去由于地腳螺栓安裝精度不足導致構架安裝困難甚至返工的風險。由于500kV構架施工往往是500kV變電站工期的關鍵路徑，因此其地腳螺栓的安裝是直接影響到工程投產的關鍵工序。

4.2 減少污染工序，節能環保

以往屋外配電裝置構架基礎施工中傳統的預埋螺栓固定安裝方法，預埋螺栓的固定是通過直接使用鋼筋與螺栓焊接或通過舊式固定架進行固定，無論是鋼筋與預埋螺栓的焊接還是舊式固定架的制作拼裝都需要使用到大量的焊接施工，耗費大量的電能并產生廢渣廢氣對環境造成污染。通過本工法中新型預埋螺栓固定架的應用，固定架通過螺栓連接組裝再對預埋螺栓進行固定，基本上免除了焊接施工，節約電能，無廢雜廢氣產生，達到了節能環保的效果。

4.3 節約鋼材

傳統的預埋螺栓固定安裝方法無論是預埋螺栓固定用鋼筋還是內置式的預埋螺栓固定架，均位于構架基礎內部，在構架基礎施工完成后不能取出造成大量固定用鋼材的消耗，通過本工法中新型外置式預埋螺栓固定架的使用，在構架基礎施工完成后固定架可完全拆卸用于后續基礎重復利用，大大減少了施工過程中鋼材的浪費。

4.4 前景展望

本項目所研發的新型預埋螺栓固定架，克服原有技術中的缺點與不足，通過提供了一種結構合理、操作便利、實用性強和提高施工效率的適用于構架基礎預埋螺栓固定的外架式固定架，使構架基礎預埋螺栓預埋安裝施工不僅可節約構架基礎預埋螺栓所耗費的材料和人力，縮短了施工時間，降低了施工成本，而且還保證了施工質量。在不斷加快的電力建設推動設計標準化、施工標準化的今天，我們認為，“預埋螺栓外架固定法”值得推廣應用，并且前景廣闊。但通過在實際工程中的應用，預埋螺栓外架固定法還存在一些不足，需在以下方面繼續提高：進一步積累經驗，在各種不同尺寸規格的構架基礎施工中進行實踐，繼續加強設備的實用性和效果；研究尋找強度剛度高、材料質量相對小的外架式預埋螺栓固定架組裝桿件，減輕重量，降低作業強度；優化螺栓連接材料、方式及輔助固定措施，使預埋螺栓固定架的整體性穩定性進一步加強。

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