钢结构作为一种承重结构体系,由于具有自重轻、强度高、塑性韧性好、抗震性能优越、工业装配化程度高、施工工期短、综合经济效益显著、结构体系灵活、造型美观等诸多优点,因而被越来越广泛地应用于工业厂房、城市轨道(地铁)车辆段库房、大型商场超市等大跨度或超大跨度的各类建筑中。与其施工工艺相对应,需要为这些建筑建造大型钢筋混凝土基础或设备基础,埋设钢结构(柱)与钢筋混凝土基础联结的结构螺栓。由于钢结构基础大(上部多呈四棱台形),螺栓悬空设置不易固定,钢结构安装质量要求高 ,因此联结螺栓的埋设精度成为钢结构安装施工的关键技术 。


01
工艺原理
利用独立的支架系统和定型模具为预埋螺栓定位 ,经使用经纬仪或全站仪精确调整、校对后,一次性完成混凝土承台浇注,从而达到预埋位置的准确无误。该工艺流程的特点是 :
(1)由于采用定型模具钢板固定预埋螺栓,使螺栓组内的螺栓相对位置保持准确。
(2)利用独立的支架系统和定型模具预埋螺栓,螺栓具有微调性,施工操作精度高,整体偏差小。
(3)充分利用搭设脚手架常用的Φ48mm钢管脚手杆和扣件周转材料,通用性强,费用低,可大量节省工程投入。
(4)施工工艺简便快捷,操作人员容易掌握。
钢结构预埋螺栓的工艺流程图如图1所示 。






02
施工操作要点
2.1 施工准备
2.1.1 地脚螺栓的加工地脚螺栓应按设计要求加工定制和进场验收,必须具备相应的材质证明和检验报告。


2.1.2 定型模具的设计加工
(1)根据预埋地脚螺栓与混凝土基础轴线的相对位置,并考虑模具的组装要求,确定模具钢板的平面尺寸,刻出模具钢板的纵横轴线十字线,然后按模具轴线确定预埋螺栓的相对位置,钻孔。模具的钻孔位置、孔径要与钢结构柱的螺栓孔位、孔径完全吻合,钢板厚度宜≮4mm。
(2)模具钢板加工好以后可以在现场组装,轿杆采用长度2.0m的短脚手杆,立筋采用Φ18mm螺纹钢或Φ20mm钢管,立筋高度应高出预埋螺栓5～10cm,以方便使用钢尺校对轴线。
(3)如果混凝土基础顶部为短柱形,可以考虑在钢板中心挖孔,以方便混凝土浇注。


2.1.3 测量精度的控制
根据工程设计定位坐标及高程,加密测设轴线和高程控制网,方便对不同部位的精确测量。





2.2 施工顺序
根据钢结构柱的平面布置,先从角柱或边柱开始,沿纵轴方向固定预埋螺栓。如果为多跨度钢结构,应以中间跨纵轴向两侧纵轴流水施工,以减小测量和施工误差,提高整体安装精度。


2.3 独立支架系统的安装
钢结构混凝土基础的设计尺寸较大,最大宽度为3.8m,上部常设计为四棱台形状,支模高度远低于地脚螺栓的预埋高度,再者钢模或木模都具有一定的柔性,达不到预埋螺栓的精度要求,因此,工程采用一套独立的支架系统。支架的安装要点如下 :
(1)沿纵轴在基础轴线两侧0.75m左右(应保证在地梁外侧)拉线,沿拉线在基础承台垫层两侧和基础承台之间设置立杆,间距2.0～2.5m。
(2)立杆应打入地基土30～50cm (根据土质软硬程度而定),高度高出纵向水平杆约20mm。纵向水平杆必须保证水平设置,高度应保证预埋螺栓顶符合设计高度并留有上下调整移动的空间。
(3)一般的基础承台施工宽度均大于2.0m,可将基础两侧立杆和上部水平杆用斜拉杆连接,形成门字形架;斜拉杆与水平杆的节点间距1.5m左右,保证水平杆不产生挠度变形。
(4)在斜拉杆与水平杆节点处向两侧架设斜支撑(支撑打入地基土深度约30cm),然后在支撑附近安装横向拉杆,并在基础上部由水平杆和横向拉杆组成井字架,形成一空间几何不变体,确保架体的刚度和稳定(见图2)。






2.4 定型模具的就位调整
(1)用经纬仪或全站仪在支架系统的井字架上测设纵横向轴线点,拉线形成十字轴线,然后把定型模具轿杆架于井字架水平杆上,使模具钢板上的十字刻线与井字架轴线拉线对正,用脚手扣件将轿杆与水平杆联接(暂不用扣紧,以备调整)。


(2)定型模具就位后,拧松轿杆上扣件,用小线坠从井字架的轴线拉线往模具钢板上投点,轻轻敲击轿杆,让定型模具前后左右微小移动,利用井字架上的轴线拉线对其进行精确调整,使投点与模具刻痕重合,然后拧紧扣件。


2.5预埋螺栓的安装调整
(1)把预埋螺栓从模具钢板钻孔下穿入,按设计要求预留外露螺纹长度,并用两个螺母将其固定;用水准仪检测螺栓顶部标高,通过上下螺母微调至符合标高要求,拧紧螺母(暂不要拧死)。
(2)用水平尺逐根检测预埋螺栓螺杆立面两个方向的垂直度,可轻微掰动螺杆进行调整,直至两个方向的垂直度达到要求,彻底紧固螺母。
(3)当一个螺栓组的每一根螺栓的标高和垂直度都调整合格后,用短钢筋将螺栓根部相互点焊交圈连接,使一个螺栓组拉结成整体。如预埋螺栓较长,可增加一至二道焊筋,确保定位的准确与稳定。
(4)为了确保预埋螺栓不发生整体沉降和整体倾斜,还要用短钢筋将其与基础钢筋网架斜拉点焊,并在预埋螺栓底部对角点焊两根短钢筋,支撑于基础垫层。
(5)当基础钢筋网架内部空间足够大、不影响预埋螺栓的整体安装时,可以在安装模具前先安装预埋螺栓。




2.6预埋螺栓的复核
(1)当各基础承台预埋螺栓安装完成后,用全站仪在模具钢板上测设轴线交点,检查钢板刻痕交点是否与测设轴线交点重合,如果存在误差,通过松动扣件轻击轿杆微调模具,直至使之完全重合。如果偏差过大,应松开轿杆扣件及与基础钢筋网架的加固连接,重新进行调整。
(2)用钢尺检查各基础承台螺栓组之间的距离是否符合设计要求,拉通线检查各基础螺栓组同一排预埋螺栓是否直线排列,如有误差,重复前述的方法进行纠正。
(3)对纵向轴线较长的钢结构,由于视觉和仪器的局限,可采取分段预埋及加密控制网的方法,并加强与已预埋螺栓的复核测量,确保控制精度符合要求。