基于精准定位与快速安装的智能橡胶隔震支座施工技术*

王 伟，万学林，葛立新，廖 飞，王利文，李 茂

(1.中建三局集团(海南)有限公司，海南 海口 570100；2.海南省发控公共服务设施建设管理有限公司，海南 海口 570203)

0 引言

近年来，国家和地方政府先后发布了相关法律法规、产业政策、技术标准等，以规范和鼓励建筑橡胶隔震支座技术的发展。然而相比抗震建筑，橡胶支座隔震建筑施工具有以下难点[1-6]：①混凝土振捣困难 隔震支座下柱墩钢筋密集，连接套筒直径大，钢筋与预埋螺栓或型钢相互阻挡，导致混凝土难以振捣或振捣后质量难以满足要求；②支座定位困难 在支座水平位置定位过程中，已定位的预埋件易受扰动，支座标高控制困难；③预埋件易产生偏移 混凝土浇筑过程中下落的混凝土对预埋件产生冲击，振捣过程中振捣棒触碰纵筋与预埋件，易导致预埋件产生偏移。

因此，研究精准定位与快速安装技术在智能橡胶隔震支座施工中的应用具有重要意义与工程应用价值[7]。

1 技术原理

1)基于BIM技术及激光扫平仪的橡胶隔震支座安装快速施工技术

首先基于施工前建立的橡胶隔震支座下柱墩钢筋BIM三维模型，进行隔震支座施工工艺模拟，优化柱墩钢筋排布，避开支座预埋锚筋，解决下柱墩钢筋过密、预埋钢板锚筋与柱墩钢筋位置冲突等施工难题；然后采用激光扫平仪和全站仪加快隔震支座定位，可有效避免隔震支座下预埋件不满足要求导致的返工，缩短了施工时间，提高了施工效率。

2)隔震结构长期监测与分析系统

基于隔震结构数据监测平台建立通用的隔震结构长期监测与分析系统，实时分析评估橡胶隔震支座工作状态及性能，掌握隔震结构情况，为支座维修保养提供数据支撑。

2 施工工艺与操作要点

2.1 施工工艺

基于精准定位与快速安装技术的智能橡胶隔震支座施工工艺流程如图1所示[8]。

图1 施工工艺流程

2.2 操作要点

2.2.1测量放线

通过全站仪测设隔震层楼板轴线，同时将橡胶隔震支座柱墩顶标高测设在隔震层周围的剪力墙上。

2.2.2下柱墩钢筋绑扎

1)使用Revit 2018软件建立橡胶隔震支座模型，调整下柱墩钢筋间距、位置和角度，排布下柱墩钢筋，预留预埋螺栓位置(见图2)。根据模型中的钢筋间距、位置和角度绑扎下柱墩钢筋，预留橡胶隔震支座下预埋钢板定位螺栓的位置。

图2 测设轴线与下柱墩钢筋绑扎

2)应严格按照BIM模型中钢筋的位置绑扎橡胶隔震支座下柱墩钢筋，提前预留套筒和锚筋位置，不应相互阻挡。

2.2.3下柱墩钢筋笼钢筋焊接与标高测设

在下柱墩钢筋笼4个角点焊接φ8短钢筋，架设激光扫平仪，使用激光扫平仪和钢尺将剪力墙上的标高测设到短钢筋上，根据图纸要求将下预埋钢板底标高标识在短钢筋上，切割打磨钢筋。

2.2.4预埋钢板水平位置与标高确定

1)根据施工图纸确定各橡胶隔震支座轴线位置，将轴线测设在下预埋钢板上，将橡胶隔震支座下预埋钢板放置在短钢筋上。将激光扫平仪放置在楼板轴线上，分别从平面x，y向多次调整预埋钢板位置，保证在平面x，y向的光线均可与预埋钢板、楼板轴线重合(见图3)。

图3 预埋钢板水平位置与标高测设示意

2)根据图纸确定支座下预埋钢板顶标高，将钢尺分别放置在预埋钢板4个角点上，通过激光扫平仪将剪力墙上的标高测设到预埋钢板角点上，支座高度为4个测量值的平均值。

2.2.5预埋钢板标高、水平位置与平整度复核

架设全站仪，分别将水准尺放置在预埋钢板4个角点上，复核其标高，支座标高偏差控制在±5mm以内，并复核其水平位置，支座水平位置偏差控制在±5mm以内(见图4)。将水准尺放置在预埋钢板上，使用千分塞尺检查预埋钢板水平度，保证其满足规范要求。预埋钢板标高、水平位置与平整度均满足要求后，将短钢筋和预埋钢板初步焊接固定。

图4 预埋钢板标高、水平位置与平整度测设示意

2.2.6锚筋安装与焊接固定

将锚筋穿过预埋钢板洞口，将预埋锚筋固定，避免锚筋在柱墩混凝土浇筑时发生倾斜和移位。

2.2.7下柱墩混凝土浇筑

1)对螺栓孔采取封闭措施，支设柱墩模板，浇筑混凝土并振捣密实，浇筑完成后清理预埋钢板表面的混凝土(见图5)。

图5 下柱墩混凝土浇筑

2)混凝土初凝前，应校核下预埋钢板平面位置、标高和水平度，发现问题立即采取措施进行处理，以满足施工要求。

2.2.8橡胶隔震支座安装

当下柱墩混凝土强度达设计强度的75%以上时，进行橡胶隔震支座安装，并取出其四角的固定螺栓，采用塔式起重机吊装支座，并将支座封板对准柱墩上螺栓孔，固定螺栓，完成支座安装(见图6)。

图6 橡胶隔震支座安装

2.2.9上柱墩钢筋绑扎

固定上预埋钢板预埋螺栓，绑扎上柱墩钢筋(见图7)。

图7 上柱墩钢筋绑扎

2.2.10上柱墩混凝土浇筑

支设模板，浇筑上柱墩C50混凝土(见图8)。

图8 上柱墩混凝土浇筑

2.2.11成品保护

1)橡胶隔震支座安装并检查合格后，对支座连接板及外露连接螺栓采取防锈保护措施。

2)对于橡胶隔震支座重要部位，应采用塑料薄膜进行包裹保护。

2.2.12监测系统安装与调试

1)隔震层施工完成并验收合格后，综合考虑隔震设计参数、有限元分析结果及基础隔震结构振动频率范围，进行传感器选型及监测点位选择[9]。

2)结合现场施工条件，布置传感器电缆线路及仪器设备具体安装位置。传感器电缆置于线缆桥架内，各类传感器通过膨胀螺栓固定于楼板下表面，数据采集与传输设备置于结构中心位置，减少传感器线路敷设，并保证电源供应。

3)监测系统仪器设备安装完成后进行调试运行，如有数据异常，及时排查或更换传感器。

4)监测系统仪器设备主要包括加速度传感器、温湿度传感器、加速度数据采集与传输设备、温湿度记录仪、屏蔽线等。

表1 施工成本对比

3 效益分析

3.1 经济效益

以100个橡胶隔震支座为研究对象，分析本技术经济效益，如表1所示。返工率取行业平均水平10%，节约工期5d，项目运作综合单价20万元/d。由表1可知，本技术较传统施工工艺在返工率及由此带来的人工费、材料费、工期等方面具有显著优势，100个橡胶隔震支座产生的经济效益约145.55万元。

3.2 社会效益

本技术采用BIM技术及激光扫平仪辅助橡胶隔震支座安装施工，提高了现场橡胶隔振支座安装进度和质量，降低了施工不合格率，从而减少了返工造成的材料及其他资源浪费，节材环保。

本技术基于安装施工前建立的橡胶隔震支座下柱墩钢筋BIM模型，可引导现场快速精确施工，有效缩短了施工时间。同时由于本技术橡胶隔震支座现场施工质量验收合格率可达100%，避免了返工，缩短了施工时间，从而进一步提高了施工效率。

本技术相较于传统橡胶隔震支座施工工艺，在施工速度、工期、质量、节材环保等方面均有显著优势，促进了橡胶隔震支座施工技术提升。

4 工程应用

本技术已成功应用于中共海南省委党校新校区建设项目橡胶隔震支座施工中，针对该项目工期紧、支座安装数量多、与地下室主体施工穿插困难等施工重难点，从基于精准定位与快速安装的智能橡胶隔震支座施工工艺原理、施工相关参数、监测系统设计与实施、施工工艺流程、操作要点及关键控制措施等多方面进行技术攻关，保证了162个橡胶隔震支座顺利施工，施工质量满足要求，且提前5d完工。

5 结语

本文研发了适用于公共建筑、工业与民用建筑等工程的基于精准定位与快速安装的智能橡胶隔震支座施工技术，对测量放线，下柱墩钢筋绑扎，下柱墩四角钢筋焊接及标高测设，预埋钢板水平位置及标高确定，预埋钢板标高、水平位置及平整度复核，锚筋安装及焊接固定，下柱墩混凝土浇筑，橡胶隔震支座安装，上柱墩钢筋绑扎，上柱墩混凝土浇筑，成品保护，监测系统安装与调试等施工工艺进行阐述。该技术具有定位精准、安装快速、绿色环保、综合成本低等优点，已在中共海南省委党校新校区建设项目中得到应用，取得良好施工效果。