超高層鋼結(jié)構(gòu)建造又添一絕技
——預(yù)埋錨栓安裝新方法

文｜韓朋

高層建筑指40層以上，高度100米以上的建筑物。按照中國《民用建筑設(shè)計通則》GB50352—2005規(guī)定：建筑高度超過100米時，不論住宅及公共建筑均為超高層建筑。根據(jù)世界超高層建筑學(xué)會的新標(biāo)準(zhǔn)，300米以上為超高層建筑。超高層建筑是城市未來發(fā)展的趨勢，無論是在土地資源還是空間資源上，超高層建筑都能使得其更加集約化。

預(yù)埋錨栓安裝是鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而超高層鋼結(jié)構(gòu)所使用的錨栓較常規(guī)工程直徑、長度更大，數(shù)量更多，對錨栓的垂偏和相互位置控制精度要求更高，稍有不慎就容易釀成質(zhì)量問題，后續(xù)處理較為棘手。

北京建工機(jī)施集團(tuán)從2004年開始對超高層預(yù)埋錨栓施工技術(shù)進(jìn)行研究，兩代機(jī)施建設(shè)者們發(fā)揚精益求精的工匠精神，在傳承中不斷地探索和革新，研發(fā)出了《一種用于豎向支撐地腳錨栓的可調(diào)組合式支撐架》，并對此開發(fā)了配套的《超高層鋼結(jié)構(gòu)利用組合支撐架進(jìn)行預(yù)埋錨栓安裝的施工工法》，巧妙地解決了這一難題。

預(yù)埋錨栓傳統(tǒng)施工方法存在諸多弊端

第一是把錨栓固定架直接放置在底板鋼筋頂面上，當(dāng)堆放材料、人員走動、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、意外碰撞時，極易造成鋼筋變形，進(jìn)而影響固定架內(nèi)錨栓定位精度，需要不厭其煩的多次調(diào)整，但最終仍達(dá)不到滿意的效果。第二是在固定架下方設(shè)置支腿時，對支腿定位精度要求較高，當(dāng)支腿位置遇到障礙物時，不能靈活調(diào)整位置，并且當(dāng)支腿高度較高時，側(cè)向穩(wěn)定性也極易受到影響。第三是錨栓垂偏、標(biāo)高調(diào)整非常繁瑣，調(diào)整時容易對周圍錨栓產(chǎn)生影響。

預(yù)埋錨栓安裝新方法

北京建工機(jī)施集團(tuán)研制的預(yù)埋錨栓安裝用支撐架在技術(shù)上推陳出新，采用分體組合式支撐架，組合支撐架由三部分組成，包括高度和平面位置可調(diào)性較大的過渡架、固定錨栓的套架以及穿孔架，支撐架可在整體預(yù)拼裝后分塊安裝。

預(yù)埋錨栓安裝前，根據(jù)基礎(chǔ)底板鋼筋布置以及錨栓信息，利用BIM技術(shù)設(shè)計組合支撐架。原材料均為普通材料，節(jié)點形式和連接形式絕大部分為焊接，可以實現(xiàn)盡量減少機(jī)加工的工作量，便于現(xiàn)場制作。

錨栓安裝工藝采用初、粗、精三級調(diào)整定位的方法。第一級初定位。利用全站儀監(jiān)測過渡架安裝精度，確保過渡架頂橫梁標(biāo)高，并在橫梁表面測放套架的控制線。第二級粗定位。依據(jù)控制線吊裝套架，用全站儀監(jiān)測套架上控制點坐標(biāo)，用千斤頂和倒鏈調(diào)整套架的平面位置和垂偏，完成粗定位。第三級精確定位。在澆筑混凝土之前，使用千斤頂支起穿孔架，完成垂偏糾正，之后微調(diào)穿孔架的水平和標(biāo)高位置完成精確定位。

與傳統(tǒng)的錨栓支撐架及其預(yù)埋方法相比，該施工方法中過渡架的安裝不會對其它工序造成影響，既可以和鋼筋綁扎同步，也可以在鋼筋綁扎完畢后安裝，而且平面位置也可靈活調(diào)整。錨栓套架不和基礎(chǔ)鋼筋直接接觸，避免了外界的干擾，減少了重復(fù)調(diào)整的頻次。另外錨栓自糾偏功能也提高了調(diào)整的效率和精度，錨栓精度始終控制在允許范圍內(nèi)，避免了反復(fù)調(diào)整，極大地提高了施工效率。

預(yù)埋錨栓安裝新方法工程應(yīng)用情況

國瑞·西安金融中心超高層鋼結(jié)構(gòu)工程位于西安市高新區(qū)創(chuàng)業(yè)新大陸北側(cè)，由塔樓和裙樓兩部分組成，總建筑面積289978.21m2。塔樓地下4層，地上75層，高度350m，鋼結(jié)構(gòu)工程量約30000t。塔樓10層以下核心筒采用鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，外框地下采用雙十字柱結(jié)構(gòu)。外框柱和鋼板剪力墻通過底板和預(yù)埋錨栓連接，底板最厚120mm。共使用預(yù)埋錨栓1405套，錨栓直徑M36、M60、M80，最大長度4065mm，單根最大重量0.3t。

?？谒こ坛邔愉摻Y(jié)構(gòu)共使用錨栓1416套。其中巨柱柱腳采用雙層底板，板厚110mm，間距1m，巨柱柱腳共使用896套錨栓，最大直徑M90，最大長度5.2m，若地腳錨栓垂偏超過0.066°，則錨栓頂部偏差將超過6mm，無法確保所有錨栓同時順利穿過雙層柱腳底板，對錨栓定位精度要求極高。

在上述兩項超高層鋼結(jié)構(gòu)工程中，先后使用北京建工機(jī)施集團(tuán)研發(fā)的預(yù)埋錨栓安裝新工法，所有錨栓均一次性完美穿過錨栓孔，未出現(xiàn)后期擴(kuò)孔問題，取得了非常好的效果。同時在國瑞·西安金融中心超高層項目上提高了施工效率，節(jié)約工期8天，節(jié)省成本14萬元；在?？谒椖恐泄?jié)約工期20天，節(jié)省人工成本20萬元，均取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

預(yù)埋錨栓安裝新方法取得的階段性成果

目前，北京建工機(jī)施集團(tuán)研發(fā)的預(yù)埋錨栓安裝新工法對應(yīng)的技術(shù)已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利和實用新型專利，該工法也得到專家認(rèn)可，獲得了2018年度北京市級工法。

預(yù)埋錨栓安裝新方法應(yīng)用前景

該方法操作簡單，非常適合深基礎(chǔ)鋼筋密集、局部存在集水坑等復(fù)雜施工環(huán)境的錨栓高精度預(yù)埋，同時適合高層及超高層等鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋錨栓的施工，更改支撐架材料和外形尺寸后也適用于一般工程，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。