異形群組造流泵基礎(chǔ)施工技術(shù)*

周志健，李 亮，于海申，李富強，李天賜

(中國建筑第八工程局有限公司華北分公司，天津 300350)

0 引言

大型地震工程模擬研究設(shè)施是研究地震機理的科研性工程，能模擬海洋、陸地等環(huán)境下的地震效應(yīng)。在試驗水池中安裝多組造流泵，對水進行助推加速，形成水流，可最大程度還原水環(huán)境中的地震現(xiàn)象。

該試驗工藝需較快的水流速度，強大的水流沖擊威脅結(jié)構(gòu)棱角，無法采用傳統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，異形群組造流泵基礎(chǔ)兩端呈梭形構(gòu)造，造流泵進出水口法蘭預(yù)埋在梭形結(jié)構(gòu)中，兩端法蘭間安裝造流泵，能有效避免水沖擊的影響。該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式在施工中面臨諸多難題，如埋件定位、模板支設(shè)、混凝土澆筑、連接管安拆等。

1 工程概況

本工程為大型地震模擬研究設(shè)施國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目，包括實驗中心和仿真中心，位于天津大學(xué)北洋園校區(qū)內(nèi)，占地面積10萬m2，建筑面積7.6萬m2，建成后將成為全球規(guī)模最大、功能最全、裝備最先進的地震模擬研究設(shè)施科研中心。

造流泵基礎(chǔ)位于實驗中心地下2層，呈梭形群組排列，共48組。安裝大型造流泵設(shè)備的異形群組造流泵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含有弧形混凝土結(jié)構(gòu)且?guī)в?°坡度，如圖1所示。

圖1 異形群組造流泵基礎(chǔ)

每組異形基礎(chǔ)間安裝造流泵設(shè)備，造流泵體量大、安裝精度要求高。土建施工階段將造流泵法蘭埋件預(yù)埋在異形群組混凝土基礎(chǔ)中，為使法蘭預(yù)埋位置精準，便于后期造流泵設(shè)備安裝，法蘭埋件利用連接管相連，待混凝土澆筑完畢后，拆除連接管，連接管位置即造流泵設(shè)備安裝位置。

2 施工重難點

2.1 法蘭埋件定位安裝

大型實驗室設(shè)備中，超大超重型造流泵設(shè)備主要由造流泵法蘭、連接管、造流泵機組成。設(shè)備自重大、精度高，運行過程中產(chǎn)生較大振動，為保證造流泵設(shè)備在運行過程中穩(wěn)定性不變，需將兩端進出水口法蘭預(yù)埋在異形群組混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)中。造流泵法蘭預(yù)埋的難點在于成組成排埋設(shè)，法蘭間相對位置和安裝精度要求嚴格。

2.2 異形基礎(chǔ)模板支設(shè)

異形群組造流泵基礎(chǔ)施工時，基礎(chǔ)端部為弧形結(jié)構(gòu)，類似梭形構(gòu)造，采用傳統(tǒng)模板工藝很難支設(shè)梭形混凝土造型。同時，梭形基礎(chǔ)坐落于帶有坡度的頂板上，導(dǎo)致無法采用標準模板進行支設(shè)。若采用普通模板支模，無法滿足設(shè)計要求的造型和平整度，因此需采用特殊定型的木模板支模。

2.3 混凝土分層澆筑

梭形基礎(chǔ)為異形體，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，同時梭形基礎(chǔ)中預(yù)埋重型高精度埋件，采用支架固定埋件會存在較多陰角區(qū)域，一次性澆筑混凝土無法保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)密實性。因此需分層澆筑混凝土，首次澆筑將支架固定在混凝土結(jié)構(gòu)中，第2次澆筑將法蘭埋件預(yù)埋在異形群組造流泵基礎(chǔ)內(nèi)，實現(xiàn)異形混凝土結(jié)構(gòu)群組造流泵基礎(chǔ)施工。

3 異形群組造流泵混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工技術(shù)

3.1 埋件高精度定位安裝技術(shù)

1)采用角鋼、H型鋼等加工制作法蘭支撐架，在支撐架頂端將螺栓與墊板組成標高調(diào)節(jié)機制，構(gòu)造如圖2所示。

圖2 法蘭支撐架構(gòu)造

2)采用十字放樣法定位支撐架底部腳板坐標位置，平面定位、標高誤差為±3mm，支撐架底部腳板布置如圖3所示。

圖3 支撐架底部腳板布置

3)安裝完成底部腳板后，在腳板上采用十字放樣法定位支撐架立柱基準線，將法蘭支撐架放置在立柱基準線定位處，通過儀器進行精度調(diào)節(jié)，并焊接固定(見圖4)。

圖4 法蘭支撐架定位安裝

3.2 混凝土分層首次澆筑

異形群組造流泵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中預(yù)埋重型法蘭。造流泵基礎(chǔ)混凝土分2次澆筑，首次澆筑時，混凝土標高在支撐架頂部調(diào)節(jié)墊板以下，將法蘭管支撐架預(yù)埋在混凝土中，使支撐架更加穩(wěn)固。施工縫呈階梯形，留設(shè)在法蘭管端頭，便于調(diào)節(jié)墊板標高，易于清理雜物，如圖5所示。

圖5 首次混凝土澆筑范圍

3.3 造流泵法蘭管安裝工藝

1)造流泵預(yù)埋法蘭采用支撐架成組安裝的方法。每組造流泵管道有1件進水口法蘭管A，1件出水口法蘭管B，2件連接管C和1件加固管，如圖6所示。

圖6 單組造流泵管預(yù)拼裝

每組造流泵管道采用管托+支撐架進行支撐。管托是直接承托法蘭管A、法蘭管B、加固管的構(gòu)件，如圖7所示。在加工廠內(nèi)，將管托與造流泵法蘭焊接成整體。

圖7 管托構(gòu)造

2)將法蘭管吊裝至調(diào)節(jié)完成的支撐架上，安裝連接管C及加固管，將法蘭管A/B連接為整體，保證各部分法蘭管中心在同一水平標高。使用全站儀測量法蘭管，通過調(diào)節(jié)墊板處的螺栓，整體調(diào)節(jié)法蘭管x，y，z方向的偏差。墊板上的調(diào)節(jié)螺栓如圖8所示。

圖8 調(diào)節(jié)螺栓示意

3)使用全站儀監(jiān)測法蘭管整體調(diào)節(jié)全過程，到達設(shè)計定位后，采用對稱焊接的形式將管托固定在支架上，安裝完成后如圖9所示。

圖9 造流泵法蘭及支撐架安裝

3.4 定型異形模板安裝法

因梭形造流泵基礎(chǔ)位于9°斜坡的頂板上，故定型異形模板加工尺寸、形狀較嚴格。根據(jù)梭形造流泵基礎(chǔ)端部的半徑、角度及頂板坡度，由工廠直接加工生產(chǎn)該異形模板，運輸至現(xiàn)場進行支設(shè)，形成異形造流泵基礎(chǔ)設(shè)計形狀。定型異形模板支設(shè)如圖10所示。

圖10 定型異形模板支設(shè)

3.5 混凝土分層第2次澆筑

混凝土澆筑前，剔除施工縫部位混凝土結(jié)構(gòu)表面浮漿。混凝土澆筑到地下2層結(jié)構(gòu)設(shè)計標高時，將進水口法蘭管A、出水口法蘭管B預(yù)埋至混凝土中，如圖11所示。

圖11 第2次混凝土澆筑區(qū)域

3.6 連接管拆除工藝

由于施工現(xiàn)場空間狹小，造流泵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，起重設(shè)備無法到達指定部位。采用H型鋼焊接成可移動式門式起重機，將手拉葫蘆吊掛在門式起重機橫梁上拆卸連接管。使用門式起重機+手拉葫蘆拆卸連接管，起吊速度慢、可控性高，可有效避免連接管擺動破壞混凝土結(jié)構(gòu)，在異形群組造流泵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)，僅預(yù)埋進水口法蘭管A、出水口法蘭管B，如圖12，13所示。

圖12 異形群組造流泵基礎(chǔ)預(yù)埋法蘭管

4 實施效果

大型地震工程模擬研究設(shè)施項目采用異形群組造流泵基礎(chǔ)施工技術(shù)，解決高精度埋件定位安裝難度大、異形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)混凝土施工難等問題，實現(xiàn)梭形混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量一次成優(yōu)。

圖13 法蘭管預(yù)埋

工程于2020年7月27日進行異形造流泵基礎(chǔ)首次混凝土澆筑，2020年10月21日拆卸全部連接管。現(xiàn)已施工完成異形群組造流泵基礎(chǔ)，埋件定位符合設(shè)計要求，定型異形模板內(nèi)混凝土平整度良好，采用門式起重機、手拉葫蘆拆卸方式未破壞基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)。