提高鋼結構地腳螺栓安裝精度的工藝探討

李德金 江 娜 華兵兵

(中建海峽建設發展有限公司，福建 福州 350015)

地腳螺栓一般用于鋼結構柱腳和各類設備的埋置固定，是一種重要的緊固件[1]。尤其在工業廠房結構上，地腳螺栓將鋼結構和混凝土(基礎承臺)兩種不同材質的結構可靠連接在一起，且對上部結構的安裝起到定位作用，其安裝精度要求很高[2]。傳統單個安裝，獨立控制，安裝精度不易控制，鋼結構整體尺寸容易出現偏差，造成結構內部應力，將對工程質量、安全、進度、成本均產生負面影響。本文結合武漢某大跨輕型門式剛架廠房的施工實踐，探討如何提高鋼結構地腳螺栓安裝精度。

1 工程概況

本工程為四跨單層鋼結構門式剛架，最大柱距為9 m，建筑面積約30 162 m2，建筑高度為12.7 m，最大跨度約44 m。梁、柱、端頭板、加勁肋板采用Q345B材質，檁條采用Q345B冷彎薄壁鋼，鋼管、隅撐采用Q235B。單根鋼柱最大重量約1.75 t，單榀屋面剛架梁最重約4.8 t。

2 地腳螺栓施工要求

本工程鋼結構柱與基礎通過地腳螺栓連接，根據鋼柱規格地腳螺栓規格有φ36，φ24兩種。地腳螺栓預埋偏差超過允許范圍，將會造成鋼柱底角板上的孔與地腳螺栓不對應，影響上部結構的安裝及現場的施工進度。

根據施工圖設計要求，地腳螺栓的最大調節量為2.5 mm。規范[3]要求地腳螺栓標高偏差控制在3.0 mm以內，螺紋及螺紋出露長度偏差均不超過30 mm(如圖1所示)。

3 安裝精度控制要點

影響地腳螺栓安裝精度的關鍵因素有：地腳螺栓的加工，軸線控制網及標高控制，承臺鋼筋模板安裝質量，安裝工藝，混凝土澆筑時成品保護。

1)地腳螺栓加工。選擇可靠的加工廠家，加工前，計算套絲長度時，應充分考慮上下螺母和墊板的厚度、標高調整的余量、絲長等[4]；設計時應注意控制基礎表面以上的預留量，抗剪鍵高度小于基礎預留槽的深度。在本項目上，地腳螺栓總長850 mm，絲扣長度200 mm，外露基礎表面150 mm。

2)軸線控制網及標高控制。測設前，利用場外基準點測設每條軸線的控制點，進行點位保護，并定期復核。安裝放樣前在相應軸線控制點上架設儀器，用低彈性鋼絲和鐵釘放樣出控制軸線，不得擾動，且每次細部定位前再次對軸線位置進行復核。待水平位置確定后，用水平儀對預埋螺栓頂標高進行監控調整。

3)承臺鋼筋模板安裝質量。因工序交叉會對地腳螺栓位置產生擾動，影響安裝精度，地腳螺栓安裝必須在相應軸線的承臺鋼筋模板驗收完成之后。因地腳螺栓與鋼筋籠焊接為一體，因此必須保證鋼筋籠和模板的安裝質量，以減少施工擾動導致的地腳螺栓移位。鋼筋按設計要求綁扎完成后，應復測標高。模板采用木方及支撐元件固定在堅實的土體或石頭上，并在模板內側彈好標高控制線，將鋼筋四周與模板之間采用鋼筋頭固定，保證鋼筋籠不因澆筑混凝土的沖擊力而變形。

4)安裝工藝。優先選擇熟練勞務班組，并在施工過程中采用了鋼板成型模具輔助定位。上道工序完成后，按照如下流程進行地腳螺栓安裝，且全程用經緯儀監測：a.制作螺栓定型模具;b.模具定位焊接;c.地腳螺栓穿入定位模具，上口用螺栓固定;d.標高調整后，螺栓底部用Φ8鋼筋焊接到鋼筋籠上;e.螺栓出露基礎鋼筋籠處用Φ8鋼筋焊接固定，取下螺栓，定型模具連接斷開后，取下模具。

5)混凝土澆筑時成品保護。澆筑前用膠帶和PVC管包裹地腳螺栓外露絲扣，以防污染，便于后期吊裝。在澆筑混凝土過程中由專人旁站，注意避免震動泵直接接觸預埋螺栓。經緯儀全程檢測預埋螺栓位置的變化，如有偏移，立即進行調整。混凝土澆筑完畢后，終凝之前對螺栓再進行復檢，超過偏差的及時進行調整。

4 關鍵技術

保證地腳螺栓安裝精度的關鍵，在于安裝的整個過程中，確保平面位置和標高準確性。為解決這個問題，利用成型模具來輔助地腳螺栓在鋼結構基礎中固定，提高安裝精度。同時要在后續工藝中做好成品保護，減少施工擾動對地腳螺栓的影響。

4.1 模具制作與安裝

模具采用鋼板制作，而未考慮成本低廉且更易加工的木模，主要考慮其剛度高不易變形，安裝精度更容易保證，且周轉利用損耗率低，綜合效益更高。模具孔內徑比設計地腳螺栓外徑大1 mm，其中心線與設計軸線一致。每個螺栓最大位移偏差僅0.5 mm，相鄰兩螺栓間最大位移偏差為1 mm，保證螺栓相對位置的準確性。

模具采用機械方法加工制作，其精度容易控制。只要通過經緯儀和水準儀，將模具可靠連接到承臺鋼筋籠上，就能保證套入的地腳螺栓精度在設計范圍之內[5]。以4-M24型地腳螺栓的安裝為例，相鄰螺栓中心為400 mm，300 mm。模具選用10 mm厚Q235鋼板加工制作，鋼板尺寸與柱底板一致。在鋼板底面短邊方向用Φ25鋼筋焊4個吊鉤，用于固定加工成型的模具，豎向長度100 mm，彎鉤長度100 mm，如圖2所示。用現場富余較多的Φ10鋼筋分別焊接在彎鉤和鋼筋籠上，使成型模具和基礎鋼筋籠牢固連接。待螺栓定位完畢后，用氧乙炔焊熔斷臨時固定用的Φ10鋼筋，定型模具即可循環使用。

4.2 地腳螺栓的安裝與保護

地腳螺栓安裝前，應確定模具已焊接牢固，能承受外部澆筑混凝土時的外部擾動，否則應加焊鋼筋。將備好的地腳螺栓從下向上垂直穿入安裝孔，利用微調螺栓調整好地腳螺栓的標高、坐標和垂直度，拉好間距和對角線，達到圖紙要求尺寸后再將螺栓和承臺鋼筋籠焊接固定。

地腳螺栓安裝完畢且自檢合格后，復核地腳螺栓直徑、數量、位置和標高等是否滿足設計要求。驗收合格后，立即對所有螺栓上部外露絲扣進行保護，防止在混凝土澆筑時絲牙損壞、污染情況的發生。具體做法是：所有螺栓經復核后，若在短時間內不進行上部結構的安裝，須在螺紋上涂上固體黃油，用透明膠布進行包裹，將比螺桿直徑大一個規格的PVC管切成300 mm長，套在螺栓的絲桿上。這樣即可防止絲桿生銹，混凝土澆筑時損壞絲牙[5]。

4.3 監測與校正

在承臺、地梁混凝土澆筑間隙，利用架在控制點上的經緯儀及水準儀對地腳螺栓位置進行測量。實時監測預埋位置及標高的變化情況，發現偏差超過設計標準時及時糾正。具體方法為：將螺桿上的絲牙包裹多層軟布，用2 m左右的空心鋼管套入后向正確的位置方向糾正。注意不能用力過猛，以免將螺栓扳斷。

澆筑過程中技術人員需要旁站，預防工人操作時，出現踩踏、撞擊，振動泵直接與預埋螺栓接觸等情況。混凝土澆筑完畢后、終凝前，還應對螺栓進行一次復檢，若超差，應及時修正。

5 結語

地腳螺栓安裝質量的優劣直接影響后續鋼結構能否順利安裝，是項目質量控制的關鍵環節。且廠房項目地腳螺栓安裝量大，交叉工序多，質量不易控制。在廠房實際施工過程中，采用本方法實現了預埋螺栓的精確安裝，平面尺寸偏差控制在2 mm以內，標高偏差不超過3 mm，后續鋼結構柱安裝中軸線、標高偏差均能滿足規范要求，較單個安裝方法精度提升效果明顯。因此本技術能確保鋼結構工程的質量及進度，可為類似工程借鑒。