汽機(jī)基礎(chǔ)預(yù)埋套管安裝精度控制施工技術(shù)

王中軍WANG Zhong-jun；吳瑜靈WU Yu-ling；劉洪波LIU Hong-bo；范枝波FAN Zhi-bo；趙金龍ZHAO Jin-long

（①中鐵建工集團(tuán)廣東有限公司，廣州 510000；②廣東建科創(chuàng)新技術(shù)研究院有限公司，廣州 510000）

1 工程概況

某資源熱力電廠位于廣州市增城區(qū)仙村鎮(zhèn)碧潭村西南部，建筑物基底擬占地面積46815m2，總建筑面積91709m2。本熱力電廠設(shè)計(jì)日均焚燒處理垃圾量為3000噸，配置4臺(tái)800噸/日垃圾焚燒爐和2臺(tái)50MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，構(gòu)筑物最大高度130米。汽輪發(fā)電機(jī)廠房運(yùn)轉(zhuǎn)層用于安裝汽輪發(fā)電機(jī)等重要大型設(shè)備，屬于發(fā)電廠土建工程的核心部分[1]。發(fā)電機(jī)組所在汽機(jī)間的基礎(chǔ)的施工是資源熱力電廠建設(shè)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)[2]，其預(yù)埋件的精度直接影響汽輪機(jī)的正常安裝。

本項(xiàng)目汽機(jī)間共配置2臺(tái)50MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速5500r/min，發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，汽機(jī)間基礎(chǔ)需施工眾多的預(yù)埋件，數(shù)量約在200個(gè)左右，主要包含：5根預(yù)埋鋼管φ152、34根預(yù)埋套管φ89、5根平臺(tái)周邊預(yù)埋角鋼L50、其他梁側(cè)預(yù)埋件等。兩臺(tái)汽輪機(jī)主要是通過(guò)地腳螺栓進(jìn)行安裝，而預(yù)埋套管主要用于穿設(shè)地腳螺栓，因此，預(yù)埋套管埋設(shè)要求施工精度很高，是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作，每道工序必須嚴(yán)格把關(guān)，才能確保預(yù)埋套管達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。倘若發(fā)生較大偏差后糾偏，將浪費(fèi)大量的成本和時(shí)間，從而嚴(yán)重影響工期。

2 預(yù)埋套管定位方法

對(duì)于預(yù)埋套管施工，常規(guī)的定位方法是使用全站儀對(duì)預(yù)埋洞口進(jìn)行橫向和縱向兩個(gè)方向上的定位，適用于預(yù)埋套管長(zhǎng)度較短、數(shù)量較少的情況。施工單位在放置預(yù)埋件鋼套管時(shí)采用的傳統(tǒng)方法是套設(shè)木塞固定法。該方法具體施工步驟為：先進(jìn)行基礎(chǔ)底模安裝固定和孔位放樣，將木塞固定于基礎(chǔ)底模之上，保持木塞間的間距，將鋼套管套于木塞之上。該方法施工速度較快，材料成本低，能有效確定套管下口的位置，但無(wú)法精準(zhǔn)控制套管上口的位置，并且在施工時(shí)容易受到外界擾動(dòng)。因此該方法的預(yù)埋套管安裝精度較低。

基于上述方法進(jìn)行改進(jìn)，在利用全站儀對(duì)預(yù)埋件孔洞進(jìn)行多次測(cè)量定位后，使用單獨(dú)定位板代替木塞將預(yù)埋套管進(jìn)行安裝固定，該方法所需的螺栓數(shù)量較多，套管下口得到了較高的精度控制，但由于套管上口未得到有效的固定，預(yù)埋套管在施工時(shí)抗側(cè)剛度較低，所以預(yù)埋套管整體精度的控制仍舊難以保證[3-5]。

后來(lái)鄧永星[6]提出角鋼整體定位法，該方法具體施工步驟為：梁底模安裝固定、孔位放樣定位完成后，將角鋼按套管外廓線通過(guò)鐵釘固定于底模之上，并分區(qū)域?qū)⒌撞拷卿摵附映烧w，保證孔與孔間間距。套管上口分區(qū)域通過(guò)角鋼連接成整體，并與不與鋼筋相連的支撐腳手管焊接固定。對(duì)套管的上下口均用角鋼固定，但此方法易受工人操作技術(shù)的影響，定位精度不夠高，預(yù)埋件的固定同樣容易受到外部環(huán)境的干擾。

針對(duì)本工程的預(yù)埋套管長(zhǎng)度較長(zhǎng)、螺栓數(shù)量較多、精度要求高的情況，目前也有常用的成熟方法，本文稱(chēng)之為槽鋼整體框架定位法，即利用全站儀多次雙向定位后，套管下口采用預(yù)制鐵板固定，套管上口使用槽鋼焊接形成的整體定位框架取代傳統(tǒng)的單獨(dú)定位板工藝進(jìn)行固定[7]。此方法極大程度上提高了螺栓孔洞預(yù)埋的精準(zhǔn)性和抗干擾能力，施工速度快、精度高。

從多角度、多方位對(duì)上述方法進(jìn)行對(duì)比分析：套設(shè)木塞固定法的成本最低，但由于施工控制效果最差，安裝精度難以完全把控，可能會(huì)存在工期延誤、工程返工的風(fēng)險(xiǎn)；角鋼整體定位法的成本適中，預(yù)埋件安裝精度一般，由于固定設(shè)施不夠可靠，可能會(huì)受到施工引起的擾動(dòng)，出現(xiàn)套管偏移的問(wèn)題；槽鋼整體框架定位法的成本比另外兩組略高，但槽鋼在安裝完成后可進(jìn)行回收利用，預(yù)埋件可實(shí)現(xiàn)高精度安裝，工期得以嚴(yán)格保證。因此本項(xiàng)目初步選擇采用槽鋼整體框架定位法。

3 施工方法的改進(jìn)

傳統(tǒng)的槽鋼整體框架定位法的主要施工流程如下：①搭設(shè)鋼平臺(tái)→②施工放樣→③形成槽鋼整體定位框架→④套管下口固定→⑤套管上口定位、微調(diào)和固定→⑥安裝精度校核及驗(yàn)收。

在對(duì)以往的類(lèi)似工程展開(kāi)調(diào)研后，項(xiàng)目部發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的槽鋼框架定位法雖然能夠保證預(yù)埋套管的安裝精度，但綜合施工成本偏高，其主要原因在于該法通常需要制作鋼平臺(tái)，而鋼材的成本遠(yuǎn)高于木材的價(jià)格。在汽輪機(jī)基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)層框架梁底之上設(shè)置鋼平臺(tái)主要是為了使其承擔(dān)預(yù)埋套管施工時(shí)產(chǎn)生的各種荷載并保證套管定位的準(zhǔn)確性，套管等預(yù)埋件先通過(guò)設(shè)置上下兩層環(huán)板來(lái)完成水平方向上的固定，然后豎直方向則支撐在穩(wěn)定可靠的鋼平臺(tái)上。鋼平臺(tái)可以采用預(yù)先埋置的鋼板或鋼管固定于運(yùn)轉(zhuǎn)層滿(mǎn)堂腳手架上。然而，設(shè)置的滿(mǎn)堂腳手架可為預(yù)埋件的施工提供便利的同時(shí)還可充當(dāng)豎向限位的主要措施，水平方向上的側(cè)移無(wú)需通過(guò)設(shè)置剛度較大的鋼結(jié)構(gòu)來(lái)限制，鋼平臺(tái)可替換為木平臺(tái)。因此，本項(xiàng)目對(duì)該環(huán)節(jié)做出了改進(jìn)，采用木平臺(tái)代替鋼平臺(tái)作為承載和預(yù)埋套管定位的施工平臺(tái)。

槽鋼框架定位法將套管下口固定的常規(guī)方法為：將預(yù)埋套管插入到鐵板的中心孔，并將預(yù)埋套管的底面與鐵板底面對(duì)齊后進(jìn)行焊接成整體，在梁底模上進(jìn)行施工放樣和位置標(biāo)識(shí)后，采用4×M8的螺栓將鐵板固定梁底模的標(biāo)識(shí)位置。套管下口固定的常規(guī)方法示意圖如圖1所示。

由上述可知，套管下口固定的常規(guī)方法需要進(jìn)行焊接和螺栓固定的工序，施工工序較為繁瑣。為解決上述問(wèn)題，本項(xiàng)目對(duì)套管下口固定方法進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)：首先，制作好帶卡扣的PVC托盤(pán)，PVC托盤(pán)的尺寸根據(jù)預(yù)埋套管大小確定，一般?。篖（不含卡箍的PVC托盤(pán)直徑）=D（預(yù)埋套管直徑）-30mm，卡扣的水平尺寸為20mm，卡扣的數(shù)量通常為4個(gè)，對(duì)稱(chēng)均勻設(shè)置于托盤(pán)圓周，托盤(pán)的其他尺寸見(jiàn)圖2所示；在梁底模上進(jìn)行施工放樣和位置標(biāo)識(shí)后，利用自攻螺絲或鐵釘將PVC托盤(pán)固定于梁底模的標(biāo)識(shí)位置，然后將預(yù)埋套管插入到PVC托盤(pán)中，卡扣由于受到預(yù)埋套管的擠壓，對(duì)其產(chǎn)生反作用力，套管下口因此而被牢牢固定。

4 施工技術(shù)要點(diǎn)

本項(xiàng)目對(duì)傳統(tǒng)的槽鋼整體框架定位法進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)也帶來(lái)施工技術(shù)要點(diǎn)的改變，下文將對(duì)改進(jìn)后的方法技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，為以后類(lèi)似的工程提供相應(yīng)的施工經(jīng)驗(yàn)。

4.1搭設(shè)木平臺(tái) 汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等重要大型設(shè)備主要安裝在汽機(jī)基座運(yùn)轉(zhuǎn)層上部，其施工質(zhì)量對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用，而木平臺(tái)則需依據(jù)預(yù)埋件的分布情況和重量均勻布置在運(yùn)轉(zhuǎn)層框架梁之上，然后利用滿(mǎn)堂腳手架進(jìn)行固定和支撐。

4.2施工放樣 若要保證預(yù)埋套管中心位置準(zhǔn)確性，首先應(yīng)保證軸線的準(zhǔn)確性。汽機(jī)基礎(chǔ)框架梁底模鋪設(shè)固定后，通過(guò)全站儀放出汽輪發(fā)電機(jī)中心線以及各編號(hào)對(duì)應(yīng)的軸線，確認(rèn)無(wú)誤后將軸線彈于梁底模板上。然后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙尺寸初步確定每個(gè)預(yù)埋套管的中心點(diǎn)，然后測(cè)量中心點(diǎn)至軸線距離、點(diǎn)與點(diǎn)間距、對(duì)角線間距，再次做細(xì)微調(diào)整，直至上述距離誤差均小于2mm最終確定孔中心，孔中心確定后，直接以與預(yù)埋套管同型號(hào)鋼管為模具將套管外輪廓用紅油漆噴涂于梁底模之上。

4.3槽鋼整體定位框架形成 在框架柱綁扎鋼筋階段，注意框架柱鋼筋的避讓?zhuān)O(shè)置并固定一根槽鋼柱，柱高略低于預(yù)埋套管長(zhǎng)度。槽鋼梁按照套管間距先做好標(biāo)記，然后對(duì)標(biāo)記的位置進(jìn)行開(kāi)孔，開(kāi)孔的直徑比預(yù)埋套管直徑大10mm，即每邊預(yù)留5mm調(diào)節(jié)，然后在每個(gè)孔洞附近、槽鋼上翼緣位置對(duì)稱(chēng)焊接四塊鋼板，然后在每塊鋼板上焊接M12螺母（螺母上配置匹配的螺栓）。待槽鋼梁加工完畢后，利用吊機(jī)將其吊至預(yù)定的位置，然后將槽鋼梁與槽鋼柱、槽鋼梁與槽鋼梁之間通過(guò)焊接的方式進(jìn)行連接。焊接槽鋼形成整體框架時(shí)，對(duì)全部焊縫進(jìn)行外觀缺陷及幾何尺寸檢查，其外觀可見(jiàn)缺陷及幾何尺寸偏差須符合三級(jí)焊縫合格標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.4套管下口固定 將PVC托盤(pán)對(duì)準(zhǔn)紅油漆標(biāo)記后，并使用卷尺進(jìn)行誤差校正，通過(guò)自攻螺絲或鐵釘固定于梁底模之上。此外，值得注意的是，在鋼筋安裝過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整主筋間距以避開(kāi)預(yù)埋套管位置，這樣可以大大減小后期預(yù)埋套管安裝時(shí)鋼筋調(diào)整工作量。完成PVC托盤(pán)在梁底模上的固定工作后，將預(yù)埋套管垂直插入PVC托盤(pán)的中心孔，檢查預(yù)埋套管下口是否因卡扣給予的擠壓力而固定。若預(yù)埋套管下口未能進(jìn)行固定，檢查PVC托盤(pán)卡扣的完整情況和回彈力，若出現(xiàn)損壞，則及時(shí)更換性能良好的PVC托盤(pán)。

4.5套管上口定位、微調(diào)和固定 將預(yù)埋套管穿過(guò)槽鋼梁開(kāi)孔處，放置在模板上標(biāo)記的輪廓線內(nèi)，開(kāi)始調(diào)整預(yù)埋套管垂直度，分兩次調(diào)整到位。首先用水平尺檢測(cè)，當(dāng)氣泡居中后將套管下口臨時(shí)固定。第二次借用腳手架作為固定點(diǎn)，用細(xì)繩拉出汽輪機(jī)的中心線和軸線，通過(guò)調(diào)節(jié)M12螺栓的長(zhǎng)度以調(diào)節(jié)套管平面位置，調(diào)整套管上口中心點(diǎn)至軸線距離、點(diǎn)與點(diǎn)間距、對(duì)角線間距直至誤差均小于3mm，調(diào)節(jié)完成后擰緊四個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的螺栓進(jìn)行套管上口的固定。

4.6安裝精度校核及驗(yàn)收 在預(yù)埋套管、地腳螺栓安裝完成后，利用汽輪機(jī)的中心線和軸線拉出細(xì)繩進(jìn)行精度校核，使得安裝的誤差在規(guī)范設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，若不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)對(duì)預(yù)埋套管整體進(jìn)行微調(diào)，直至誤差達(dá)到設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。

4.7地腳螺栓的保護(hù) 在地基基礎(chǔ)施工和地腳螺栓安裝完成后，需采取措施對(duì)地腳螺栓進(jìn)行保護(hù)?？刹扇〉拇胧┲饕校孩僭诘啬_螺栓外露的絲扣上涂上一層潤(rùn)滑油，并用塑料薄膜或其它防水材料進(jìn)行隔絕，以免在混凝土澆注時(shí)，螺紋被工程泥漿所污染，從而造成螺帽不能旋緊。②在混凝土支承面上鋪設(shè)覆蓋層，以確保支承表面清潔；③在混凝土支座周?chē)O(shè)置地腳螺栓警示架，并附有警示，不得碰撞錨桿等。

5 應(yīng)用效果

在廣州某資源熱力電廠的建設(shè)中，汽機(jī)間預(yù)埋套管采用改進(jìn)后的槽鋼整體框架定位法進(jìn)行安裝，項(xiàng)目部組織參建各方對(duì)各預(yù)埋套管、地腳螺栓的定位進(jìn)行驗(yàn)收，預(yù)埋套管和地腳螺栓的偏差均在允許偏差范圍內(nèi)，驗(yàn)收通過(guò)率為100%，汽輪機(jī)也順利完成組裝。與常規(guī)的方法相比，本項(xiàng)目采用木平臺(tái)代替鋼平臺(tái)作為保持整體穩(wěn)定性的施工平臺(tái)，采用PVC托盤(pán)代替帶孔鋼板進(jìn)行預(yù)埋套管的固定，改進(jìn)后的這兩個(gè)環(huán)節(jié)由于需要的預(yù)埋件較少，預(yù)制構(gòu)件加工和操作工藝也相對(duì)簡(jiǎn)便，工期方面也得到了縮短。與同規(guī)模、同類(lèi)型的工程項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比，改進(jìn)后的施工方法比常規(guī)的方法提前了9天的工期。因此，改進(jìn)后的方法在保障安裝質(zhì)量和安全的情況下，能夠起到材料成本、人工成本以及提高施工速度的有利效果。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程對(duì)常規(guī)的槽鋼整體框架定位法進(jìn)行了改進(jìn)，并將其運(yùn)用到汽機(jī)間基礎(chǔ)預(yù)埋套管的安裝中，實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)汽輪式發(fā)電機(jī)的精準(zhǔn)安裝，預(yù)埋套管、地腳螺栓地安裝誤差達(dá)標(biāo)率100%。相比常規(guī)的方法，本項(xiàng)目提出的改進(jìn)方法，實(shí)現(xiàn)了工期的縮短和成本的節(jié)約，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。本文從以往施工方法的分析中提出新的解決方案，詳細(xì)介紹了該施工方法的操作要點(diǎn)和技術(shù)措施，以供類(lèi)似工程參考使用。