鋼結(jié)構(gòu)建筑地腳螺栓預(yù)埋定位研究

（上海海怡建設(shè)（集團(tuán)）有限公司，上海 201300）

在現(xiàn)代工業(yè)施工環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用情況越來(lái)越普遍，輕鋼型廠房得到了各建筑企業(yè)廣泛應(yīng)用。各鋼柱結(jié)構(gòu)體可在地腳螺栓的作用下，直接固定在基礎(chǔ)板材上[1]。地腳螺栓的預(yù)埋與定位是鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中的關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)，由于鋼構(gòu)件安裝的方正度、垂直度與柱梁連接精度受地腳螺栓埋設(shè)精度的影響，在設(shè)置埋件建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)對(duì)構(gòu)件下端進(jìn)行懸空處理，有效控制地腳螺栓的埋設(shè)精度。

1 施工方法特點(diǎn)

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)建筑施工方式的不同，可將地腳螺栓的埋設(shè)方法分為直埋、后埋兩種處理行為。直埋指在進(jìn)行混凝土澆筑前，已完成螺栓定位的施工方法，可實(shí)現(xiàn)混凝土埋設(shè)螺栓的一次性澆筑成型。后埋指在混凝土澆筑的過(guò)程中，預(yù)留多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)，可對(duì)螺栓進(jìn)行埋設(shè)處理，被稱為預(yù)留孔洞型鋼結(jié)構(gòu)建筑方法。待埋設(shè)地腳螺栓進(jìn)入深度及位置的不同，鋼結(jié)構(gòu)建筑體澆筑成型后形成的孔洞體大小存在差異。進(jìn)行立柱安裝前，為實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)體的后續(xù)校正，應(yīng)在孔洞中設(shè)置大量的地腳螺栓裝置，在無(wú)收縮細(xì)石混凝土的作用下，對(duì)孔洞中的所有建筑元件進(jìn)行二次灌漿處理[2]。相較地腳螺栓的直埋施工技術(shù)，后埋施工中預(yù)留的所有孔洞均會(huì)隨混凝土澆筑成型出現(xiàn)硬化收縮狀態(tài)，易使鋼結(jié)構(gòu)與混凝土間產(chǎn)生建筑縫隙，降低了結(jié)構(gòu)體的抗剪與抗震強(qiáng)度，影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐久性，一般情況下，只適用于埋設(shè)直徑小于36 mm的地腳螺栓設(shè)備。

2 施工適用范圍

地腳螺栓預(yù)埋定位施工適用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑與大型鋼結(jié)構(gòu)廠房建筑，可針對(duì)不同柱體型材設(shè)置多種型號(hào)的螺栓構(gòu)建，由于成型孔洞結(jié)構(gòu)，最大的螺栓埋設(shè)直徑可超過(guò)45 mm。構(gòu)建下端懸空的地腳螺栓時(shí)，預(yù)埋定位施工技術(shù)的操作便捷性相對(duì)更強(qiáng)，可在匹配鋼結(jié)構(gòu)建筑需求的同時(shí)，為螺栓結(jié)構(gòu)體提供更多可插入的建筑安裝位置，使地腳螺栓安裝精度水平穩(wěn)定提升。

3 原材料控制

通常情況下，鋼結(jié)構(gòu)建筑地腳螺栓的材質(zhì)只有16Mn、Q345-B、Q235-A三種備選形式。16Mn地腳螺栓的物理硬度水平最高，可直接貫穿鋼結(jié)構(gòu)建筑體；Q345-B地腳螺栓的物理半徑最大，可完全占據(jù)施工過(guò)程中預(yù)留的孔洞結(jié)構(gòu)體；Q235-A地腳螺栓的物理長(zhǎng)度值最大，可深入鋼結(jié)構(gòu)建筑體內(nèi)部，串聯(lián)多個(gè)預(yù)留孔洞結(jié)構(gòu)體。為保證鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的安全性，施工材料的應(yīng)用須具有相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量證明文件：

（1）圓鋼螺栓材料的質(zhì)量安全保證單；

（2）相關(guān)質(zhì)檢資格單位出具的鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓應(yīng)用安全性復(fù)試報(bào)告；

（3）質(zhì)量合格產(chǎn)品的實(shí)用檢測(cè)報(bào)告。

4 施工方法與工藝

4.1 施工測(cè)量

挖好施工基槽后，應(yīng)在每個(gè)基坑的邊界角放置一個(gè)獨(dú)立的十字線控制木樁，在樁體頂端做好物理標(biāo)注，可通過(guò)水筆注明或釘住鋼釘?shù)确绞?，?duì)樁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)數(shù)排序，選取中軸線作為目標(biāo)參考位置。完成縱橫軸線復(fù)測(cè)后，在所有地腳螺栓表面均包裹一層素混凝土類物質(zhì)，以提升控制界樁結(jié)構(gòu)體的應(yīng)用牢固性，避免因鋼結(jié)構(gòu)碰撞產(chǎn)生的建筑體物理位移[3]。由于橫、縱軸線方向上均設(shè)有獨(dú)立的定位樁結(jié)構(gòu)體，且其頂端高度基本維持在100.0～200.0 mm的水平上，需要在鋼結(jié)構(gòu)建筑物周邊每間隔30～40 m距離設(shè)置一個(gè)臨時(shí)的定位水準(zhǔn)點(diǎn)，考慮復(fù)查可靠性，相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)間的地腳螺栓定位，須采取正反兩方向的閉合性測(cè)量行為。

4.2 地腳螺栓埋設(shè)

（1）以獨(dú)立短柱模板作為地腳螺栓的預(yù)埋定位基礎(chǔ)，要求固定于模板頂部的螺栓組接口必須保持平齊狀態(tài)，且上下兩端不得存在突出的建筑結(jié)構(gòu)。

地腳螺栓埋設(shè)原理如圖1所示。

圖1 地腳螺栓埋設(shè)原理

（2）在模板安裝完畢后，應(yīng)及時(shí)實(shí)施對(duì)地腳螺栓組的定位檢測(cè)，經(jīng)檢查合格后，再進(jìn)行后續(xù)的固定處理。將柱模板固定在木框表面后，放平鋼結(jié)構(gòu)建筑模板，再將地腳螺栓固定在樣板結(jié)構(gòu)體上，完成十字線空間的預(yù)埋與布置。

（3）豎直放置地腳螺栓，使其從上至下貫穿木框及鋼模套板結(jié)構(gòu)體，擰緊建筑體兩端的螺母元件，利用水準(zhǔn)儀測(cè)量螺栓頂部的標(biāo)高位置，根據(jù)數(shù)值記錄結(jié)果調(diào)節(jié)螺母的松緊程度，確保所有地腳螺栓均處于統(tǒng)一的頂部標(biāo)高水平，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙的實(shí)際建筑需求。

（4）完成螺栓的垂直度與水平度調(diào)整后，利用經(jīng)緯儀實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)體橫縱軸方向的定位校正。檢測(cè)合格后將地腳螺栓焊接成一個(gè)閉合的鋼結(jié)構(gòu)骨架，在上下兩端同時(shí)設(shè)備一道鋼筋環(huán)箍結(jié)構(gòu)體，再利用短柱鋼筋連接螺栓與主鋼筋。地腳螺栓預(yù)埋節(jié)點(diǎn)如圖2所示。

圖2 地腳螺栓預(yù)埋節(jié)點(diǎn)示意圖

4.3 地腳螺栓埋設(shè)模板加工

將鋼套板套接在鋼結(jié)構(gòu)建筑地腳螺栓的上層接口外部，在固定螺栓所處位置的同時(shí)，實(shí)施對(duì)螺栓組連接準(zhǔn)確性的檢測(cè)，其操作目的在于控制地腳螺栓的預(yù)埋尺寸精度值，提升后續(xù)的預(yù)埋處理速度。根據(jù)鋼柱腳布施位置的不同，可將地腳螺栓劃分為多種應(yīng)用類型，按需選取4.5～6 mm厚的鋼板，用于后續(xù)的定位模具制作。在建筑過(guò)程中，鋼套板的平面度數(shù)值須始終小于1 mm，板材模具的孔徑數(shù)值應(yīng)始終與螺栓直徑保持一致[4]。隨著預(yù)埋指令的實(shí)施，鋼套板表面的墨線會(huì)隨機(jī)彈出，當(dāng)橫縱軸線同時(shí)穿過(guò)地腳螺栓時(shí)，完成一次精準(zhǔn)的鋼結(jié)構(gòu)建筑定位處理，成品如圖3所示。

圖3 地腳螺栓成品圖

4.4 混凝土澆筑

實(shí)施鋼結(jié)構(gòu)混凝土澆筑前，須將螺栓表面的絲扣用黃油膠帶完全包裹。當(dāng)振搗及澆灌使用混凝土直接撞擊地腳螺栓模板時(shí)，可利用輸送泵直接將混凝土運(yùn)載至既定螺栓預(yù)埋位置，避免混凝土出現(xiàn)積壓行為。

在地腳螺栓周邊300 mm的物理范圍內(nèi)，須采取人工布料的建筑實(shí)踐方式，應(yīng)注意振搗棒的使用不宜過(guò)于頻繁。在實(shí)施振搗時(shí)，應(yīng)將聚集的混凝土完全鋪平，再分別將四個(gè)角落處的表面浮土落振結(jié)實(shí)，使混凝土在模板結(jié)構(gòu)中完全凝固結(jié)實(shí)。完成混凝土澆筑后，應(yīng)有專門人員按照鋼結(jié)構(gòu)建筑圖紙的設(shè)計(jì)需求，檢測(cè)地腳螺栓所處的預(yù)埋位置，通常情況下，當(dāng)定位精度處于50～80 mm之間時(shí)，說(shuō)明已選定螺栓預(yù)埋位置，滿足實(shí)際定位需求。

5 地腳螺栓成品保護(hù)

完成混凝土終凝后，應(yīng)立即使用經(jīng)緯儀對(duì)已設(shè)置地腳螺栓進(jìn)行定位檢測(cè)，當(dāng)放線位置不發(fā)生改變時(shí)，判定已選取定位標(biāo)準(zhǔn)符合鋼結(jié)構(gòu)體的實(shí)際建筑需求，當(dāng)檢測(cè)位置偏差超過(guò)3 mm時(shí)，說(shuō)明已選取地腳螺栓預(yù)埋位置應(yīng)進(jìn)行偏差性糾正。在地腳螺栓周邊100 mm的范圍內(nèi)，利用高強(qiáng)度水泥砂漿進(jìn)行建筑找平處理，所有柱底的標(biāo)高誤差均小于3 mm時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)地腳螺栓的預(yù)埋與定位研究。完成對(duì)所有螺栓的復(fù)核檢測(cè)后，應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行其他建筑部件的安裝處理，須完全清除地腳螺栓柱頂表面的建筑浮土，再將所有螺紋結(jié)構(gòu)表面涂刷一層固體黃油，使其緊密包裹在鋼管結(jié)構(gòu)外側(cè)。

6 結(jié)語(yǔ)

地腳螺栓預(yù)埋精確性直接影響鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的實(shí)施可靠性，且該項(xiàng)定位技術(shù)會(huì)影響建筑工程的總體質(zhì)量水平。因此，為獲得理想化的鋼結(jié)構(gòu)建筑施工效果，應(yīng)設(shè)計(jì)一套合理的地腳螺栓預(yù)埋方案，在保證定位精確性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑施工進(jìn)程的有效把控。