高精度螺栓预埋施工技术的应用实践

2023-12-25王玉伟

四川水泥 2023年12期

王玉伟

（河南省交通建设工程有限公司，河南郑州 450000）

0 引言

螺栓预埋施工技术是工程施工的关键节点[1]，其施工质量直接影响工程安全。因此，在实际工程中，应当确保螺栓预埋精度[2-3]，确保工程施工安全有效地进行，节约工程时间成本、人力成本。

传统的预埋螺栓方法不仅占用大量技术人员的精力，时间成本高[4-5]，同时预埋精度也无法满足特殊高精度的设备连接螺栓预埋精度要求[6]。对于承重吨位大、螺栓直径粗、设备稳定性要求高的大型设备，往往螺栓与连接件孔位直径只相差1～2mm，单靠技术人员的测设根本无法满足其安装的精度要求，同时又由于受基础结构物界面的影响，无法直接将螺栓连同设备一次浇筑成型。基于此，学者们开发了多种形式的预埋螺栓方法，如金跃东等[7]开发了一种无需杆件开孔的预埋螺栓式节点，该预埋螺栓由节点体、杆件、端板、高强螺栓及其配套的螺母等几个部分组成；何旭辉等[8]提出了针对GFRP矩形管的螺栓套管节点；韩庆华等[9]开发了一种由套筒螺栓及中心轮毂组成的装配式空心毂节点。

本文提出一种适用于精度要求更高的高精度螺栓预埋施工技术，该技术与传统施工技术相比，精确度更高，能够降低人工成本以及工程材料成本，有效提高工程质量，最大限度减少因预埋不精准造成的返工。由实际工程应用可知，该技术具有较好的经济和社会效益。

1 工程概况

某工程项目基础建筑顶部直径4.5m，直径42mm的预埋螺栓沿直径2740mm的圆均匀布设，预埋螺栓与上部结构连接孔位精度要求如表1 所示，预埋方式如图1所示。

图1 螺栓预埋示意图

表1 螺栓安装精度表

2 施工技术方案

高精度螺栓预埋施工技术由精准卡控模具、电焊机、水平尺、线锤等组成。其中，卡控模具的材质可根据现场实际情况选择，卡控模具的孔位精度采用数字化车床加工技术保证，螺栓的调节通过上下螺母调节螺栓垂直度和预埋深度，螺栓的连接通过辅助钢筋与结构基础钢筋进行可靠焊接。

待结构物下部基础施工完毕后，进行预埋螺栓施工。施工前先检查卡控模具的精度，确认零误差后开始进行安装施工。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2015），对于同一螺栓组，螺栓中心距偏差要求≤2mm，顶标高允许偏差≤20mm，中心距在≤2mm内，垂直度偏差≤5mm。

3 施工原则

为达到螺栓精确安装的目的，在实际施工过程中应采取相应的质量保证措施并遵守以下基本原则。

3.1 人员方面

对于施工管理人员，选择有责任心且有相关经验的人员；对于工人，选择熟练的专业技术工人，且要求参与施工作业的人员均持证上岗。

3.2 技术方面

在正式施工预埋之前，要结合实际情况及本文提出的“高精度螺栓预埋施工技术”，编制切实可行的施工方案，并按要求进行书面交底，确保现场工人掌握施工要点及关键步骤。

3.3 控制模具方面

严格控制模具制作的精度，模具使用前与设备孔位进行现场实际比对，确保孔位零误差。预埋螺栓经模具卡准后一次性焊接牢固，避免设备安装时发生晃动或者螺栓脱落现象发生。预埋螺栓与基础结构物钢筋焊接时采用点焊，不得焊伤基础结构主筋。

3.4 测量方面

为确保位置精度符合要求，在整个施工过程中测量工作需反复进行，尤其是每道工序前后以及预埋螺栓所处环境变化后。同时，定位测量放线时，为将施工误差降到最低，应遵循先整体后局部的放线原则；定位模板的轴线时，应采用纵横方向拉设通长钢线的方式；定位模板的平面时，采用水平尺进行校核。

4 施工技术流程及操作要点

4.1 施工技术流程

高精度螺栓预埋施工技术流程如图2所示。

图2 高精度螺栓预埋施工技术流程图

4.2 施工技术操作要点

（1）根据预埋螺栓具体情况，由专业人员进行卡控模具的设计。首先，了解结构基础的用途，并根据图纸中的坐标位置、轴线标注、尺寸数值等信息，明确结构上部与预埋螺栓的相互关系；其次，确认预埋螺栓预埋的精度要求，确认施工图纸中预埋螺栓的规格、数量等各类参数，明确卡控模具的技术及质量要求。

（2）模具加工。根据相关设备单位所提供的预埋件尺寸图纸，使用专业绘图软件绘制模具加工图纸，如图3所示，采用数字化车床加工技术对模具一次性冲孔成型，严格控制模具螺栓孔的误差。模具加工完成后与预埋件螺栓孔进行严格核对。对于入场的卡控模具，现场技术人员需按委托合同进行验收，保证卡控模具符合图纸及规范要求。

图3 模具加工示意图（单位：mm）

（3）支撑架安装。首先，作业人员依据图纸，开展测量工作；其次，核对编号模具组和检查预埋配件是否齐全，确定出每个编号模具的平面位置和方向，并对高程进行标识；最后，根据设计螺栓外露尺寸焊接模具支架，支架焊接时应对称焊接，保证模具水平高度。

（4）组合体安装。组合体拼装时应在模具底部安装双螺母，模具上部安装单螺母，且螺栓顶部外露不超过2丝，上下螺母均需拧紧。

（5）中心点复核。螺栓与模具吊装完成后，为保证组合体中心点位与结构重合，需人工移动组合体，直至中心点与螺栓起始方位无误为止。

（6）螺栓固定。组合体位置经确认无误后，采用电焊对模具和支架进行焊接，螺栓底部可采用扎丝进行绑扎，防止螺栓底部晃动产生误差。焊接完成后需对螺栓丝杆和模具采用透明胶带包裹，防止混凝土污染。

（7）混凝土浇筑。对于插入式振捣方法，要求插入点距离埋件间距约30cm，并根据混凝土强度及相关要求控制振动时间；为便于两层的结合，在振捣新一层混凝土时应稍插入到下层。当浆体出现不再下沉、无明显气泡、表面平坦泛浆等现象时，慢提振捣器。同时根据混凝土强度及相关要求再重复振捣一次[10]。

（8）模具拆除。模具在拆除过程中注意对模具的保护，不得暴力拆除，确保下次使用的精准度，模具拆除后进行有效保护，防止在放置过程中变形及损坏。

（9）成品保护。螺栓安装完成后在一般情况下不能立即安装设备及支架，同时在安装螺栓过程中无法避免磕碰，因此须采取以下措施对现场的螺栓进行保护[11]：清理干净螺栓外露部分的混凝土或杂物；将黄油涂抹在螺栓丝扣部分，并包裹塑料薄膜；对螺栓进行PVC塑料帽保护，塑料帽的直径比螺栓直径大1～2mm，长度等于螺栓外露长度。