基于精準(zhǔn)定位與快速安裝的智能橡膠隔震支座施工技術(shù)*

王 偉，萬(wàn)學(xué)林，葛立新，廖 飛，王利文，李 茂

(1.中建三局集團(tuán)(海南)有限公司，海南 ?？?570100；2.海南省發(fā)控公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)管理有限公司，海南 ?？?570203)

0 引言

近年來(lái)，國(guó)家和地方政府先后發(fā)布了相關(guān)法律法規(guī)、產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，以規(guī)范和鼓勵(lì)建筑橡膠隔震支座技術(shù)的發(fā)展。然而相比抗震建筑，橡膠支座隔震建筑施工具有以下難點(diǎn)[1-6]：①混凝土振搗困難 隔震支座下柱墩鋼筋密集，連接套筒直徑大，鋼筋與預(yù)埋螺栓或型鋼相互阻擋，導(dǎo)致混凝土難以振搗或振搗后質(zhì)量難以滿足要求；②支座定位困難 在支座水平位置定位過(guò)程中，已定位的預(yù)埋件易受擾動(dòng)，支座標(biāo)高控制困難；③預(yù)埋件易產(chǎn)生偏移 混凝土澆筑過(guò)程中下落的混凝土對(duì)預(yù)埋件產(chǎn)生沖擊，振搗過(guò)程中振搗棒觸碰縱筋與預(yù)埋件，易導(dǎo)致預(yù)埋件產(chǎn)生偏移。

因此，研究精準(zhǔn)定位與快速安裝技術(shù)在智能橡膠隔震支座施工中的應(yīng)用具有重要意義與工程應(yīng)用價(jià)值[7]。

1 技術(shù)原理

1)基于BIM技術(shù)及激光掃平儀的橡膠隔震支座安裝快速施工技術(shù)

首先基于施工前建立的橡膠隔震支座下柱墩鋼筋BIM三維模型，進(jìn)行隔震支座施工工藝模擬，優(yōu)化柱墩鋼筋排布，避開(kāi)支座預(yù)埋錨筋，解決下柱墩鋼筋過(guò)密、預(yù)埋鋼板錨筋與柱墩鋼筋位置沖突等施工難題；然后采用激光掃平儀和全站儀加快隔震支座定位，可有效避免隔震支座下預(yù)埋件不滿足要求導(dǎo)致的返工，縮短了施工時(shí)間，提高了施工效率。

2)隔震結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)

基于隔震結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建立通用的隔震結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)，實(shí)時(shí)分析評(píng)估橡膠隔震支座工作狀態(tài)及性能，掌握隔震結(jié)構(gòu)情況，為支座維修保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支撐。

2 施工工藝與操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝

基于精準(zhǔn)定位與快速安裝技術(shù)的智能橡膠隔震支座施工工藝流程如圖1所示[8]。

圖1 施工工藝流程

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1測(cè)量放線

通過(guò)全站儀測(cè)設(shè)隔震層樓板軸線，同時(shí)將橡膠隔震支座柱墩頂標(biāo)高測(cè)設(shè)在隔震層周?chē)募袅ι稀?/p>

2.2.2下柱墩鋼筋綁扎

1)使用Revit 2018軟件建立橡膠隔震支座模型，調(diào)整下柱墩鋼筋間距、位置和角度，排布下柱墩鋼筋，預(yù)留預(yù)埋螺栓位置(見(jiàn)圖2)。根據(jù)模型中的鋼筋間距、位置和角度綁扎下柱墩鋼筋，預(yù)留橡膠隔震支座下預(yù)埋鋼板定位螺栓的位置。

圖2 測(cè)設(shè)軸線與下柱墩鋼筋綁扎

2)應(yīng)嚴(yán)格按照BIM模型中鋼筋的位置綁扎橡膠隔震支座下柱墩鋼筋，提前預(yù)留套筒和錨筋位置，不應(yīng)相互阻擋。

2.2.3下柱墩鋼筋籠鋼筋焊接與標(biāo)高測(cè)設(shè)

在下柱墩鋼筋籠4個(gè)角點(diǎn)焊接φ8短鋼筋，架設(shè)激光掃平儀，使用激光掃平儀和鋼尺將剪力墻上的標(biāo)高測(cè)設(shè)到短鋼筋上，根據(jù)圖紙要求將下預(yù)埋鋼板底標(biāo)高標(biāo)識(shí)在短鋼筋上，切割打磨鋼筋。

2.2.4預(yù)埋鋼板水平位置與標(biāo)高確定

1)根據(jù)施工圖紙確定各橡膠隔震支座軸線位置，將軸線測(cè)設(shè)在下預(yù)埋鋼板上，將橡膠隔震支座下預(yù)埋鋼板放置在短鋼筋上。將激光掃平儀放置在樓板軸線上，分別從平面x，y向多次調(diào)整預(yù)埋鋼板位置，保證在平面x，y向的光線均可與預(yù)埋鋼板、樓板軸線重合(見(jiàn)圖3)。

圖3 預(yù)埋鋼板水平位置與標(biāo)高測(cè)設(shè)示意

2)根據(jù)圖紙確定支座下預(yù)埋鋼板頂標(biāo)高，將鋼尺分別放置在預(yù)埋鋼板4個(gè)角點(diǎn)上，通過(guò)激光掃平儀將剪力墻上的標(biāo)高測(cè)設(shè)到預(yù)埋鋼板角點(diǎn)上，支座高度為4個(gè)測(cè)量值的平均值。

2.2.5預(yù)埋鋼板標(biāo)高、水平位置與平整度復(fù)核

架設(shè)全站儀，分別將水準(zhǔn)尺放置在預(yù)埋鋼板4個(gè)角點(diǎn)上，復(fù)核其標(biāo)高，支座標(biāo)高偏差控制在±5mm以內(nèi)，并復(fù)核其水平位置，支座水平位置偏差控制在±5mm以內(nèi)(見(jiàn)圖4)。將水準(zhǔn)尺放置在預(yù)埋鋼板上，使用千分塞尺檢查預(yù)埋鋼板水平度，保證其滿足規(guī)范要求。預(yù)埋鋼板標(biāo)高、水平位置與平整度均滿足要求后，將短鋼筋和預(yù)埋鋼板初步焊接固定。

圖4 預(yù)埋鋼板標(biāo)高、水平位置與平整度測(cè)設(shè)示意

2.2.6錨筋安裝與焊接固定

將錨筋穿過(guò)預(yù)埋鋼板洞口，將預(yù)埋錨筋固定，避免錨筋在柱墩混凝土澆筑時(shí)發(fā)生傾斜和移位。

2.2.7下柱墩混凝土澆筑

1)對(duì)螺栓孔采取封閉措施，支設(shè)柱墩模板，澆筑混凝土并振搗密實(shí)，澆筑完成后清理預(yù)埋鋼板表面的混凝土(見(jiàn)圖5)。

圖5 下柱墩混凝土澆筑

2)混凝土初凝前，應(yīng)校核下預(yù)埋鋼板平面位置、標(biāo)高和水平度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即采取措施進(jìn)行處理，以滿足施工要求。

2.2.8橡膠隔震支座安裝

當(dāng)下柱墩混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上時(shí)，進(jìn)行橡膠隔震支座安裝，并取出其四角的固定螺栓，采用塔式起重機(jī)吊裝支座，并將支座封板對(duì)準(zhǔn)柱墩上螺栓孔，固定螺栓，完成支座安裝(見(jiàn)圖6)。

圖6 橡膠隔震支座安裝

2.2.9上柱墩鋼筋綁扎

固定上預(yù)埋鋼板預(yù)埋螺栓，綁扎上柱墩鋼筋(見(jiàn)圖7)。

圖7 上柱墩鋼筋綁扎

2.2.10上柱墩混凝土澆筑

支設(shè)模板，澆筑上柱墩C50混凝土(見(jiàn)圖8)。

圖8 上柱墩混凝土澆筑

2.2.11成品保護(hù)

1)橡膠隔震支座安裝并檢查合格后，對(duì)支座連接板及外露連接螺栓采取防銹保護(hù)措施。

2)對(duì)于橡膠隔震支座重要部位，應(yīng)采用塑料薄膜進(jìn)行包裹保護(hù)。

2.2.12監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝與調(diào)試

1)隔震層施工完成并驗(yàn)收合格后，綜合考慮隔震設(shè)計(jì)參數(shù)、有限元分析結(jié)果及基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率范圍，進(jìn)行傳感器選型及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位選擇[9]。

2)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，布置傳感器電纜線路及儀器設(shè)備具體安裝位置。傳感器電纜置于線纜橋架內(nèi)，各類傳感器通過(guò)膨脹螺栓固定于樓板下表面，數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備置于結(jié)構(gòu)中心位置，減少傳感器線路敷設(shè)，并保證電源供應(yīng)。

3)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器設(shè)備安裝完成后進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，如有數(shù)據(jù)異常，及時(shí)排查或更換傳感器。

4)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器設(shè)備主要包括加速度傳感器、溫濕度傳感器、加速度數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備、溫濕度記錄儀、屏蔽線等。

表1 施工成本對(duì)比

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

以100個(gè)橡膠隔震支座為研究對(duì)象，分析本技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，如表1所示。返工率取行業(yè)平均水平10%，節(jié)約工期5d，項(xiàng)目運(yùn)作綜合單價(jià)20萬(wàn)元/d。由表1可知，本技術(shù)較傳統(tǒng)施工工藝在返工率及由此帶來(lái)的人工費(fèi)、材料費(fèi)、工期等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，100個(gè)橡膠隔震支座產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約145.55萬(wàn)元。

3.2 社會(huì)效益

本技術(shù)采用BIM技術(shù)及激光掃平儀輔助橡膠隔震支座安裝施工，提高了現(xiàn)場(chǎng)橡膠隔振支座安裝進(jìn)度和質(zhì)量，降低了施工不合格率，從而減少了返工造成的材料及其他資源浪費(fèi)，節(jié)材環(huán)保。

本技術(shù)基于安裝施工前建立的橡膠隔震支座下柱墩鋼筋BIM模型，可引導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)快速精確施工，有效縮短了施工時(shí)間。同時(shí)由于本技術(shù)橡膠隔震支座現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量驗(yàn)收合格率可達(dá)100%，避免了返工，縮短了施工時(shí)間，從而進(jìn)一步提高了施工效率。

本技術(shù)相較于傳統(tǒng)橡膠隔震支座施工工藝，在施工速度、工期、質(zhì)量、節(jié)材環(huán)保等方面均有顯著優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了橡膠隔震支座施工技術(shù)提升。

4 工程應(yīng)用

本技術(shù)已成功應(yīng)用于中共海南省委黨校新校區(qū)建設(shè)項(xiàng)目橡膠隔震支座施工中，針對(duì)該項(xiàng)目工期緊、支座安裝數(shù)量多、與地下室主體施工穿插困難等施工重難點(diǎn)，從基于精準(zhǔn)定位與快速安裝的智能橡膠隔震支座施工工藝原理、施工相關(guān)參數(shù)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施、施工工藝流程、操作要點(diǎn)及關(guān)鍵控制措施等多方面進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，保證了162個(gè)橡膠隔震支座順利施工，施工質(zhì)量滿足要求，且提前5d完工。

5 結(jié)語(yǔ)

本文研發(fā)了適用于公共建筑、工業(yè)與民用建筑等工程的基于精準(zhǔn)定位與快速安裝的智能橡膠隔震支座施工技術(shù)，對(duì)測(cè)量放線，下柱墩鋼筋綁扎，下柱墩四角鋼筋焊接及標(biāo)高測(cè)設(shè)，預(yù)埋鋼板水平位置及標(biāo)高確定，預(yù)埋鋼板標(biāo)高、水平位置及平整度復(fù)核，錨筋安裝及焊接固定，下柱墩混凝土澆筑，橡膠隔震支座安裝，上柱墩鋼筋綁扎，上柱墩混凝土澆筑，成品保護(hù)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝與調(diào)試等施工工藝進(jìn)行闡述。該技術(shù)具有定位精準(zhǔn)、安裝快速、綠色環(huán)保、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，已在中共海南省委黨校新校區(qū)建設(shè)項(xiàng)目中得到應(yīng)用，取得良好施工效果。