钢结构地脚螺栓高精度预埋施工技术

中国建筑第八工程局有限公司总承包公司 上海 200135

1 工程概况

上海国际旅游度假区某乐园主入口和花园区占地面积105 000 m2，有19个单体分布，其中建筑面积16 000 m2，为1～2层钢框架结构，桩基础、桩顶部设有承台，承台之间通过框架基础梁相连。本工程共有6 300多套钢结构地脚螺栓要预埋到基础承台或基础梁中。地脚螺栓材质分为Q235B和Q345B两种，规格共分为M16、M20、M24、M27、M30、M33和M36七种；单根柱底地脚螺栓数量不等，分别为1、2、4、6、7、8、10、12根。

地脚螺栓预埋精度（允许偏差）：中心水平位移为2 mm，标高为0～+10 mm（规范是-10～+10 mm）。

2 地脚螺栓预埋难点、特点

1）单根地脚螺栓插入到混凝土体内的长度较长，最大长度为900 mm，人工操作精确定位难度较大。

2）桩承台、基础梁钢筋较密，螺栓摆放作业空间狭小，施工难度大。

3）单组螺栓之间的定位尺寸以及各组之间的相对精度标准要求高。

4）本工程是涉外工程，螺栓的固定不允许螺栓与结构钢筋焊接，也不允许螺栓与其固定支架焊接。原则上就是不允许烧伤结构钢筋和地脚螺栓，因此螺栓的预埋固定是本工程的一个重点和难点。

5）技术复核繁琐且关键：每个单体地脚螺栓埋设完成后施工单位进行技术复核，合格后报监理复测，监理复核合格后报项目管理公司，再由管理公司联系第三方（有资质的测量单位）进行测量复核。第三方复核合格方可进入下道工序施工。本工程同国内一般工程的最大区别就是预埋螺栓在浇筑混凝土之前需要第三方进行测量复核。需要按程序通知相关方及时进场复核螺栓位置和标高，如果通知不及时或者监理、第三方复核偏差结果达不到要求，都会影响施工进度，造成工期、费用损失[1,2]。

6）预埋完成后的螺栓受土建混凝土浇筑施工影响较大，混凝土浇筑跟踪监测难度大，特别是雨天。

7）与土建交叉作业多、配合紧密，作业面广、流水作业工期紧。

3 地脚螺栓精确定位结构的开发

为使地脚螺栓精确定位，就必须开发出一套精确定位结构，该结构必须具有足够的强度、刚度和整体稳定性，在施工外力的作用下不产生变形，从而保证了混凝土浇筑完成后地脚螺栓的水平位移和标高偏差值在规范限值内。

为此，我们设计了现浇结构钢结构地脚螺栓的预埋定位结构，即定位钢板和定位支架。为减少混凝土浇筑时的模板变形，增强模板的刚度、强度、稳定性，使用厚6 mm、开孔直径比螺栓大2 mm的钢制定位板；定位支架采用63 mm×5 mm角钢制作。定位结构的定位板与定位支架的水平杆件焊接固定[3-5]。

定位板：采用厚6 mm钢板，中间镂空以减轻安装质量，在其上开孔固定地脚螺栓，可周转使用。单层定位板的作用是控制钢结构预埋地脚螺栓的平面位置和标高，双层定位板的作用是确保钢结构预埋地脚螺栓的垂直度。双层定位板的间距根据预埋螺栓的类型确定，为100～150 mm。

定位支架：4根立杆采用63 mm×5 mm角钢，固定时采用打入土中或焊接在预制混凝土管桩桩帽上。横梁与立柱焊接。立柱的地上部分切割后可周转使用，横梁可周转使用。定位板安装在定位支架的横梁上，测量复核螺栓位移、标高符合要求后将定位板与定位支架焊接（图1）。

图1 钢结构地脚螺栓预埋定位结构示意

此种定位结构具有足够的强度、刚度和稳定性，能保证预埋的钢结构地脚螺栓中心的水平位移不超过2 mm、标高偏差在0～+10 mm之间的高精度要求，同时还能确保螺栓的垂直度得到控制[6-8]。

4 施工流程

土建钢筋绑扎、模板安装完成，提供工作面→测量放线→安装定位支架立杆并固定（视情况打入土中或与桩帽焊接，尽量焊接在桩帽上）→测量标高、焊接定位支架横梁→放置预埋螺栓并与定位钢板固定→测量定位预埋螺栓并调整定位板的位置→定位板与定位支架横梁焊接固定→复核地脚螺栓位置和标高，如有问题则进行调整→请监理复核→管理公司联系第三方复核→合格后进入下道工序

若哪个复核环节出现不合格项，则上道工序要整改，整改合格后再申请复核。

5 施工中遇到的问题及处理措施

1）单体的强制对中点的坐标和标高一定要复核后才能使用。设置强制对中点是用于单体测量放线专用的，进行单体测量放线前要进行复核。曾经在一个单体地脚螺栓预埋过程中，由于使用的一个单体强制对中点发生沉降没被发现，结果被监理在复核时发现，导致该单体地脚螺栓重新预埋，影响了施工进度，造成了工期和费用损失，教训深刻。

2）次钢结构的支架可以用现场钢筋加工后的废料代替。主钢结构是主要的受力结构，其定位板尺寸大、地脚螺栓数量多、质量大，固定支架需要强度高、刚度大的角钢制作。而次钢结构基本不承重，其定位板尺寸小、地脚螺栓数量少、质量小，因此固定支架可以选择强度相当但刚度相对小一些的现场钢筋废料制作，可以节省成本。

3）次钢结构柱偏心，导致其地脚螺栓位于框架基础梁钢筋保护层处。由于次钢结构柱中心偏离框架基础梁中心线，导致最外侧的地脚螺栓位于框架基础梁钢筋保护层处，没有被钢筋包裹。经与监理、管理公司、设计代表商议，采取梁局部加固措施（图2）。

图2 地脚螺栓位于梁钢筋保护层处的加固措施

4）地脚螺栓预埋位置与混凝土结构承台或基础梁主筋相碰撞。经与监理、管理公司、设计代表现场商议，采取移动承台或在基础梁主筋位置埋设预埋螺栓的措施。如需要进行加固处理的，则由设计单位出具加固方案。

6 结语

在上海国际旅游度假区某乐园主入口和花园区单体钢结构地脚螺栓预埋施工中，采用地脚螺栓精确定位结构，即定位板和定位支架，有效地保证了基础结构混凝土浇筑完成后，地脚螺栓的位移和标高偏差在高精度范围内，从而确保了钢结构柱一次性安装成功，获得多方好评。本定位结构在本乐园单体施工中的成功使用，可为类似工程施工提供借鉴和参考。