高精度螺栓預埋施工技術的應用實踐

王玉偉

（河南省交通建設工程有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

螺栓預埋施工技術是工程施工的關鍵節點[1]，其施工質量直接影響工程安全。因此，在實際工程中，應當確保螺栓預埋精度[2-3]，確保工程施工安全有效地進行，節約工程時間成本、人力成本。

傳統的預埋螺栓方法不僅占用大量技術人員的精力，時間成本高[4-5]，同時預埋精度也無法滿足特殊高精度的設備連接螺栓預埋精度要求[6]。對于承重噸位大、螺栓直徑粗、設備穩定性要求高的大型設備，往往螺栓與連接件孔位直徑只相差1～2mm，單靠技術人員的測設根本無法滿足其安裝的精度要求，同時又由于受基礎結構物界面的影響，無法直接將螺栓連同設備一次澆筑成型。基于此，學者們開發了多種形式的預埋螺栓方法，如金躍東等[7]開發了一種無需桿件開孔的預埋螺栓式節點，該預埋螺栓由節點體、桿件、端板、高強螺栓及其配套的螺母等幾個部分組成；何旭輝等[8]提出了針對GFRP矩形管的螺栓套管節點；韓慶華等[9]開發了一種由套筒螺栓及中心輪轂組成的裝配式空心轂節點。

本文提出一種適用于精度要求更高的高精度螺栓預埋施工技術，該技術與傳統施工技術相比，精確度更高，能夠降低人工成本以及工程材料成本，有效提高工程質量，最大限度減少因預埋不精準造成的返工。由實際工程應用可知，該技術具有較好的經濟和社會效益。

1 工程概況

某工程項目基礎建筑頂部直徑4.5m，直徑42mm的預埋螺栓沿直徑2740mm的圓均勻布設，預埋螺栓與上部結構連接孔位精度要求如表1 所示，預埋方式如圖1所示。

圖1 螺栓預埋示意圖

表1 螺栓安裝精度表

2 施工技術方案

高精度螺栓預埋施工技術由精準卡控模具、電焊機、水平尺、線錘等組成。其中，卡控模具的材質可根據現場實際情況選擇，卡控模具的孔位精度采用數字化車床加工技術保證，螺栓的調節通過上下螺母調節螺栓垂直度和預埋深度，螺栓的連接通過輔助鋼筋與結構基礎鋼筋進行可靠焊接。

待結構物下部基礎施工完畢后，進行預埋螺栓施工。施工前先檢查卡控模具的精度，確認零誤差后開始進行安裝施工。根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB 50204—2015），對于同一螺栓組，螺栓中心距偏差要求≤2mm，頂標高允許偏差≤20mm，中心距在≤2mm內，垂直度偏差≤5mm。

3 施工原則

為達到螺栓精確安裝的目的，在實際施工過程中應采取相應的質量保證措施并遵守以下基本原則。

3.1 人員方面

對于施工管理人員，選擇有責任心且有相關經驗的人員；對于工人，選擇熟練的專業技術工人，且要求參與施工作業的人員均持證上崗。

3.2 技術方面

在正式施工預埋之前，要結合實際情況及本文提出的“高精度螺栓預埋施工技術”，編制切實可行的施工方案，并按要求進行書面交底，確保現場工人掌握施工要點及關鍵步驟。

3.3 控制模具方面

嚴格控制模具制作的精度，模具使用前與設備孔位進行現場實際比對，確保孔位零誤差。預埋螺栓經模具卡準后一次性焊接牢固，避免設備安裝時發生晃動或者螺栓脫落現象發生。預埋螺栓與基礎結構物鋼筋焊接時采用點焊，不得焊傷基礎結構主筋。

3.4 測量方面

為確保位置精度符合要求，在整個施工過程中測量工作需反復進行，尤其是每道工序前后以及預埋螺栓所處環境變化后。同時，定位測量放線時，為將施工誤差降到最低，應遵循先整體后局部的放線原則；定位模板的軸線時，應采用縱橫方向拉設通長鋼線的方式；定位模板的平面時，采用水平尺進行校核。

4 施工技術流程及操作要點

4.1 施工技術流程

高精度螺栓預埋施工技術流程如圖2所示。

圖2 高精度螺栓預埋施工技術流程圖

4.2 施工技術操作要點

（1）根據預埋螺栓具體情況，由專業人員進行卡控模具的設計。首先，了解結構基礎的用途，并根據圖紙中的坐標位置、軸線標注、尺寸數值等信息，明確結構上部與預埋螺栓的相互關系；其次，確認預埋螺栓預埋的精度要求，確認施工圖紙中預埋螺栓的規格、數量等各類參數，明確卡控模具的技術及質量要求。

（2）模具加工。根據相關設備單位所提供的預埋件尺寸圖紙，使用專業繪圖軟件繪制模具加工圖紙，如圖3所示，采用數字化車床加工技術對模具一次性沖孔成型，嚴格控制模具螺栓孔的誤差。模具加工完成后與預埋件螺栓孔進行嚴格核對。對于入場的卡控模具，現場技術人員需按委托合同進行驗收，保證卡控模具符合圖紙及規范要求。

圖3 模具加工示意圖（單位：mm）

（3）支撐架安裝。首先，作業人員依據圖紙，開展測量工作；其次，核對編號模具組和檢查預埋配件是否齊全，確定出每個編號模具的平面位置和方向，并對高程進行標識；最后，根據設計螺栓外露尺寸焊接模具支架，支架焊接時應對稱焊接，保證模具水平高度。

（4）組合體安裝。組合體拼裝時應在模具底部安裝雙螺母，模具上部安裝單螺母，且螺栓頂部外露不超過2絲，上下螺母均需擰緊。

（5）中心點復核。螺栓與模具吊裝完成后，為保證組合體中心點位與結構重合，需人工移動組合體，直至中心點與螺栓起始方位無誤為止。

（6）螺栓固定。組合體位置經確認無誤后，采用電焊對模具和支架進行焊接，螺栓底部可采用扎絲進行綁扎，防止螺栓底部晃動產生誤差。焊接完成后需對螺栓絲桿和模具采用透明膠帶包裹，防止混凝土污染。

（7）混凝土澆筑。對于插入式振搗方法，要求插入點距離埋件間距約30cm，并根據混凝土強度及相關要求控制振動時間；為便于兩層的結合，在振搗新一層混凝土時應稍插入到下層。當漿體出現不再下沉、無明顯氣泡、表面平坦泛漿等現象時，慢提振搗器。同時根據混凝土強度及相關要求再重復振搗一次[10]。

（8）模具拆除。模具在拆除過程中注意對模具的保護，不得暴力拆除，確保下次使用的精準度，模具拆除后進行有效保護，防止在放置過程中變形及損壞。

（9）成品保護。螺栓安裝完成后在一般情況下不能立即安裝設備及支架，同時在安裝螺栓過程中無法避免磕碰，因此須采取以下措施對現場的螺栓進行保護[11]：清理干凈螺栓外露部分的混凝土或雜物；將黃油涂抹在螺栓絲扣部分，并包裹塑料薄膜；對螺栓進行PVC塑料帽保護，塑料帽的直徑比螺栓直徑大1～2mm，長度等于螺栓外露長度。

5 效果分析

該項目應用高精度螺栓預埋施工技術，通過現場檢測，上部結構安裝全部合格。與傳統技術相比，該技術應用效果如下：

（1）避免了傳統技術造成的工程返工的成本以及資源浪費的問題，該技術的成功應用可減少項目的投入；

（2）利用高精度模具進行卡控預埋螺栓施工技術，相較于傳統的螺栓預埋技術，該技術僅需要加工一套模具材料便可對相同位置預埋的螺栓進行重復卡控，經實踐檢驗，每個基礎的螺栓預埋施工均減少了人工及資源投入；

（3）節約了材料成本的投入。傳統的螺栓預埋施工技術需要將相關的設備同時預埋施工，需增加鋼管支架搭設的費用，而該技術可節省該部分的材料成本投入。

該案例說明，采用高精度模具進行卡控預埋螺栓施工技術不僅滿足施工精度要求，還可直接節約建設成本，相較于傳統技術更安全、高效。

6 結束語

本文提出的一種適用于精度要求更高的高精度螺栓預埋施工技術，該技術與傳統施工技術相比，具有一定的經濟和社會效益。

（1）高精度螺栓預埋施工技術與傳統測量畫線施工技術相比，精確度更高，節約了人力資源，避免了返工的風險，節約經濟成本，降低了工程能耗。

（2）高精度螺栓預埋施工技術與連同設備一起預埋的施工方法相比，節約了鋼管支撐搭設費用，降低了安全風險，確保后續工程順利進行。

（3）施工全過程處于安全、穩定、快速、優質的可控狀態，得到了業主和監理單位的肯定和好評，同時取得了良好的經濟、社會和環保效益。