土木试验室高精度预埋钢板施工工艺

土木试验室高精度预埋钢板施工工艺

张召良、苗健壮、倪文博

中国建筑第八工程局发展建设有限公司 ：山东省潍坊市 261205

摘要：随着现代建筑行业的不断发展，对建筑工程的质量提出了更高的要求。在完成土建工程后，要进行设备的安装，因此在土建工程中，预埋件的安装质量将直接关系到设备的安装质量和运行后的使用性能，所以预制件的安装精度问题日益引起人们的关注，而在这一过程中，各种不同的安装技术也被开发出来。本文叙述了高精度预制板的施工技术，以期为广大施工人员提供借鉴经验。

关键词：土木试验室；高精度；预埋钢板

引言

随着科技水平的提高，各学科、科研机构和大学都在建设大规模的土木工程实验室。为满足测试装置的安装要求，一般都会对高精度的预制板进行高质量的施工。在安装试验装置时，必须对预埋件进行高精度的定位，以保证试验装置的正常工作。

一、工程概况

某大型的民用实验室，有70公尺的长沟槽，30公尺的短沟槽（见图1）。必须在沟槽内安装移动试验装置（图2）。为了达到这一目的，本实验已安装了100套预制板。本装置与隧道内不同部位的预埋式钢板进行了“滑动”，以完成各种工况下的工作组合。同时在通道中设置了232个纵向和横向的预埋式钢板，每一片钢板的厚度是20厘米，重量在1吨以上。为确保试验装置的正常使用，必须对安装装置中的预埋件进行精确的测量。一方面，在工程完工后，对预埋件的质量要求很高。另外，在设备使用过程中，需要对预埋钢板进行预压，使其不会受到张应力的影响，这就需要在预埋钢板上施加预紧力，并采取相应的预防措施^[1]。鉴于目前国内还没有可借鉴的工程经验，因此，本文对预埋件二次成形预埋件的设计要点进行了讨论。

图1 沟槽的总体结构 图2 实验设备与预埋钢管连接示意图

二、主要施工工艺

通常情况下要在预埋件下面设置锚索，为了提高锚固力，一头焊在钢板上，而另一头则是钩形，预埋钢板、锚筋和混凝土一次浇注（见图3）。通常，它只能达到普通精度的要求，无法保证装置的安装精度和承受的拉力满足该项目的测试仪器的使用需求。所以，预制板的装配是通过二次成形施工（见图4）来完成的。具体的施工步骤有两个步骤：第一步是地脚螺栓和预埋式钢板，然后用水泥浇注，件将预埋件固定到地脚螺栓上，然后对接缝进行注浆，并在安装螺栓上施加预应力。第一个步骤是建造安装螺栓（见图5）。螺栓长度为2米左右，施工误差应控制在1厘米之内，螺栓的一端必须与预先埋设的钢筋支架相连接。在混凝土浇注等施工中，钢框架必须具有足够的刚性，以确保其在施工时不发生位移。同时，为了避免螺栓被水泥包裹，不能施加预应力，必须在螺杆外侧增加一个独立的套管。第二个步骤是把预埋件和固定螺栓固定在一起。将预埋件插入固定螺栓后，通过左右两个方向的调节螺栓对预埋件进行局部微调，以预埋件上的十字为标志，对其安装位置进行控制，消除内部空隙，精确到位，再注高强度注浆料，达到强度后再施预紧力。

图3 一般预埋钢板施工示意图 图4 二次成型预埋钢板施工示意图

三、螺栓安装要点

螺栓的安装与施工存在两个主要问题：一是对安装螺栓进行有效的固定，保证其对施工荷载的控制；二是保证安装螺栓与混凝土间的有效隔离，从而实现预载。

（一）增加预埋式钢框架的安装螺栓

安装螺栓的一端与预先埋设的钢筋框架相连接。预制钢框架是由工厂生产，并与已浇注的混凝土相连接。在原设计图中，钢结构采用了框架式结构，通过在钢架上添加斜撑来提高结构的刚性，使结构的变形量降低80%左右（见图6）。而实验室混凝土地基进行三次浇注，各断面浇注地基采用钢筋混凝土结构，按其大小可划分为四种。以某工程实例为基础，结合实际工程，构建了空间杆系结构的数学模型，并对其进行了受力分析。垂直荷载以钢框架周边混凝土及框架自身重量为基准，横向荷载为20%。分析结果显示，在1厘米以内的位置，最大位移在1毫米以内，比预先设定的1 cm高得多，也就是说，对螺栓安装没有任何影响。

（二）螺丝的安装位置

在工厂进行处理后，要将螺杆送到工地，用二甲苯清洗，并涂上二硫化钼，然后将螺杆的一端装到预先埋设的钢架上，使其牢固，并保证安装误差不超过1厘米。在螺旋上增加一个套管，其直径应该比螺纹直径稍大，除了起到防护作用外，还能起到很好的隔绝作用。套管的末端用一个挤塑板来阻止混凝土的渗入。由于螺钉的长度比较大，所以需要先加工一片预先装配好的钢板，将八个螺丝全部固定在一起，在与螺丝相对应的位置上钻孔，孔径大于螺丝直径1至2 mm^[2]。

（三）浇注混凝土

在上述两个工艺结束后，应仔细检查，特别注意螺栓的紧固和套管的密封情况。确定正确后，将钢筋绑扎、灌浆、对混凝土进行有效养护，并在施工期间对裸露的螺钉部位进行安装保护膜。

（四）预制板的安装和固定

预埋件的安装精度较高，最后的定位调整必须采用高精度的激光跟踪装置。首先，对预埋件进行多次调整，使之达到预定的精度；其次，在注浆之前，先加一股力矩，再将其释放，以消除内隙及其它因素。在钢筋混凝土强度满足设计要求前，可以进行预制钢筋的安装。将一块20厘米厚的预埋板插入到螺钉中，用钢板上预留的交叉槽作为校准点，对预埋的钢板进行初步的定位。同时，在长、短通道一侧设置8 m间隔的控制点网格。利用激光追踪装置追踪靶面的位置，并检查所有预先埋设的钢板固定螺栓的空间位置。钢板组的整体调整要与钢板所处的平面相平行，并与钢板所处的平面相垂直，以达到装配的要求。调节程序在就位前必须进行多次的测量和调节。当以上处理结束时，仍然需要对固定螺栓施加一定的预紧力，将设计值控制在50%，然后去除所施加的力矩，反复进行操作，直至确定螺栓内部空隙被消除为止。在这一步结束后，每一块钢板的空间位置都要经过激光跟踪装置的确认，若不满足，则再调整直至达到所需。

在保证预埋件的安装精度达到装置的要求后，在钢板与周边混凝土的间隙处用高强度的无收缩水泥砂浆进行填充。在施工期间，螺丝的上端要进行密封，螺丝必须用塑胶垫片包裹，其它裸露的部位要用胶水封住，以防掉进套管。同时，必须事先对灌浆的数量进行估算，禁止少量或过量的灌浆，防止内部的空鼓和漏浆，保证在灌浆结束后，浆液正好溢出来。如果出现问题，必须马上停止注浆，清除后马上继续进行。注浆固化后，充分满足设计强度要求，清理裸露的螺栓，并涂上二硫化钼。根据设计要求对钢板上的螺栓进行预紧力，并对其进行扭力和扭力角度的控制。完成后，用画笔画出角度的改变，也就是用颜料在螺帽和螺帽上画一条线，并进行检验。若转矩松动，则再加一次力矩（见图7）。

图5 螺栓的固定安装 图6 计算分析示意图

图7 预埋钢管的安装与调整

四、流程

五、注意事项

（一）建筑金属零件的装配

如果在混凝土衬垫内有建筑铁件，则施工铁件的加工和安装方式见图8。

图8 施工铁件的加工和安装

（二）焊接支架

按预先埋置钢板的标高 V形，将L10槽钢加工为对应长度，在安装水平支架时，可重复标高。螺栓调节板的支架低于预先埋设的钢板6~10 mm。每个预埋件在水平和竖直方向分别设有两个水平固定框，每个立柱之间的间隔不超过1.6米。

（三）钢板预处理

在安装支架和钢筋绑扎完毕后，将钢板放置于固定架上，首先对预埋件进行定位，然后进行标高的调整。使用M12调节螺栓 t，对钢板进行上下调节。在进行了校验和校验后，将M12螺丝帽 t紧固并旋紧，防止在混凝土浇筑过程中出现的钢板浮出。

（四）钢板修整

预制板在浇注、夯实时，其高度往往会有轻微的变化。在浇筑完毕后，对预先埋设的钢板进行最后的校正，使其高度保持在可接受的范围之内。

结束语

当前，施工技术的精确性主要依赖于施工管理人员的经验，而对于一些对精度要求较高的特殊项目，则需要对其进行细致的分析，并对其进行必要的辅助计算。针对高精度预埋件的施工，应从以下几个方面着手：一是分解施工技术，采取二次成形的施工方案，把高精度的施工要求贯彻到位；二是深入设计，充分考虑施工荷载的负面影响，增加钢筋混凝土的刚性。唯有如此，才能不断促进我国建筑行业的发展。

参考文献

[1]武家卫, 李凯丰. 改进柱侧面预埋钢板施工方法[C]// 河南省土木建筑学会2009年学术大会. 0.

[2]张秀芬, 李兵, 石宝雄,等. 用于钢筋混凝土墙,柱预埋钢板的精确安装装置:, CN212613830U[P]. 2021.