QC成果-綜合性文化場館工程超大埋件可調(diào)胎具置換預(yù)埋工法-中建三局

1、大型埋件預(yù)置可調(diào)胎具施工工法完成單位名稱：中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司主要完成人：代保明 楊亮亮楊凡凡李科邱奔1 前言近年來，在國內(nèi)的大型公共和民用建筑中，出現(xiàn)了越來越多的大空間、大跨度的鋼結(jié)構(gòu)會展、場館類工程。這類工程的上部鋼結(jié)構(gòu)通常與下部的鋼筋混凝土基礎(chǔ)間通過剛性錨固的 方式連接。隨著鋼結(jié)構(gòu)體量的增大，鋼結(jié)構(gòu)埋件也呈現(xiàn)出以下顯著的特點：數(shù)量多，尺寸大、重量重，埋設(shè)精度高，安裝工藝復(fù)雜。大型埋件的通用安裝工藝是：先預(yù)埋支架，一次澆筑混凝土保證鋼支架固定，待鋼支架穩(wěn)固后，大埋件與鋼支架焊接使埋件固定，再用混凝土二次澆灌以完成大型埋件的安裝。這種埋件安裝工藝的缺點是：1、需設(shè)置大量的預(yù)埋支架

2、，浪費大量的材料；埋件尺寸不統(tǒng)一，造成了支架的尺寸也 各不相同，加大了安裝難度。2、鋼結(jié)構(gòu)和土建專業(yè)間需要大量的現(xiàn)場配合時間，交叉作業(yè)時間長，配合難度大。3、混凝土分成二次澆筑，不利于控制澆筑質(zhì)量，生產(chǎn)成本高。深圳當(dāng)代藝術(shù)館與城市規(guī)劃展覽館外圍護鋼結(jié)構(gòu)面域單元結(jié)構(gòu)主要由11個平面和5個曲面組成。圖1-1。其上部鋼結(jié)構(gòu)總重 20000t,包含了平面、扭曲、傾斜、扇形彎曲、彎扭、 旋轉(zhuǎn)等曲（直）面等多種復(fù)雜的空間形態(tài)和受力狀態(tài)?；A(chǔ)大環(huán)梁尺寸為 3000mm*1500mm/4500mm*1500mm/4800mm*1500mm力鋼柱最大截面尺寸：箱型柱 1800*800*80*80 （材質(zhì) Q42

3、0GJC、圓管柱 D1400*60 （材質(zhì) Q390GJC ,鋼柱與首層基礎(chǔ)大 環(huán)梁間采用超大埋件連接。平均每個埋件需要承受上部表皮結(jié)構(gòu)傳遞的壓力2000KN,剪力5000KN,拉力20000KM為了滿足設(shè)計受力要求，本工程的大型埋件主要由615個H型抗剪鍵（H200*150*35*35 ）及12-20根錨栓及4080mm勺鋼板組成，大型埋件的最大重量為 6t ,最大構(gòu)件尺寸為 2000*3000*60 。圖1-2/3 。為了避免混凝土梁的二次澆筑，有效解決大型埋件與基礎(chǔ)鋼筋間的定位和穿插困難問 題，項目部研發(fā)了一種用于大型埋件預(yù)置定位的裝置，確保了安裝精度、效率和施工安全， 得到各方好評。藝

4、術(shù)館圖1-1深圳當(dāng)代藝術(shù)館與城市規(guī)劃展覽館鋼結(jié)構(gòu)三維圖圖1-2大型埋件三維圖圖1-3大型埋件實物圖2工法特點大型埋件置換預(yù)埋工法具有以下顯著特點：2.1 有效避免埋件與土建作業(yè)的互相干擾由于使用了預(yù)置胎具用于預(yù)留埋件抗剪短柱的埋設(shè)空間，從而避免了超大埋件與土建鋼筋間的交叉作業(yè)；同時，局部錨桿通過現(xiàn)場塞焊焊接焊固定技術(shù)， 也有效地避免了彎錨錨桿 與土建鋼筋間的沖突。2.2 定位調(diào)節(jié)操作方便，精度控制高在超大埋件通過可調(diào)節(jié)器放入指定位置后，通過門式支架精確定位，利用全站儀測量控制點，極大提高超大埋件安裝精度。2.3 節(jié)約工期，節(jié)省成本單個超大埋件安裝通過模擬提前確定抗剪鍵位置，避免了傳統(tǒng)施工方法需

5、花費的大量鋼支架措施材料；使用預(yù)置可調(diào)解器及門式支架進行超大埋件安裝，節(jié)約了大量的勞動力、塔吊使用臺班和工期。3適用范圍本工法適用于所有大型鋼柱柱腳為螺栓預(yù)埋連接鋼結(jié)構(gòu)工程中鋼構(gòu)件與混凝土結(jié)構(gòu)連 接所需的大型埋件安裝。4工藝原理4.1 預(yù)置胎具設(shè)計、定位、置換安裝原理通過x-steel軟彳3D實體放樣技術(shù)，模擬將現(xiàn)場混凝土大環(huán)梁、主梁、次梁等鋼筋與埋件抗剪鍵位置關(guān)系，從深化階段確定抗剪鍵與混凝土梁位置關(guān)系，提出可行性的施工圖紙。根據(jù)現(xiàn)場埋件抗剪鍵在 x、y方向間距種類較多的情況下，設(shè)計出可調(diào)胎具，通過螺母 調(diào)節(jié)x、y方向抗剪鍵之間的距離，滿足現(xiàn)場不同種類預(yù)埋件的安裝。圖4-1預(yù)置胎具實物圖5圖

6、4-2 MIDAS分析科MN VZC 34 上力m4.2 門式支架設(shè)計原理現(xiàn)場通過可調(diào)胎具預(yù)留抗剪鍵洞口，利用現(xiàn)場塔吊安裝埋件，采用移動輕便、靈活的門式鋼架對埋件進行 x、v、z方向精確定位。門式鋼架最大吊裝工件重6T,采用MIDAS軟件分析如下：li-mL 0176gi也值WK竭II333?3c 4101J-73 W4M Wl2 用Vk* glI 3“總生14.3模板體系加固原理因為埋件、鋼筋和混凝土的自重較大，土建專業(yè)依據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范 JGJ162-2008等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對模板支撐體系及其基礎(chǔ)進行設(shè)計、驗算，確定支撐立柱縱向間距、橫向間距和水平步距為450*450*1500mm。支

7、撐體系的合理計算、驗算和搭設(shè)為超大埋件的安裝工作提供必要的安全保障。圖4-3模板設(shè)計剖面圖圖4-4模板設(shè)計剖面圖5施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程預(yù)置可調(diào),節(jié)器安裝工藝流程如圖：施工也各H粉具制作 “監(jiān)具安施 ，第具取出理件安差原身士謝 I性51、整收圖5-1施工工藝流程圖5.2 施工準(zhǔn)備1、采用x-steel三維深化放樣，對混凝土鋼筋與埋件中抗剪鍵進行碰撞檢查，使抗剪 件與鋼筋碰撞概率到最小化。圖5-1采用X-STEEL軟件分析埋件與鋼筋位置圖2、采用x-steel三維深化放樣，檢查錨桿上端與傾斜構(gòu)件的碰撞情況，必要時提前改 變錨桿在厚板上的開孔位置。圖5-2采用X-STEEL軟件

8、分析埋件螺桿與上部構(gòu)件碰撞圖3、所有錨桿孔采用大孔設(shè)計，以使彎錨螺桿可以靈活地避開土建鋼筋。5.3 胎具制作5.3.1 可調(diào)胎具設(shè)計、制作1、胎具設(shè)計圖5-3胎具設(shè)計圖71 tCRtfl2、胎具制作圖5-4胎具實物圖5.3.2門架的設(shè)計設(shè)計:1、門式架設(shè)計2、門式架制作圖5-6門架實物圖95.3.3模板支撐體系搭設(shè)大環(huán)梁梁 3000mm*1500mm/4500mm*1500mm/4800mm*150。mm最大截面設(shè)計:梁底模：立桿梁寬方向上，原則上在梁寬+60cm范圍內(nèi)布置，兩側(cè)各布*根，其余立桿均勻布置在梁寬范圍以內(nèi)；立桿上端伸出至模板支撐點長度為0.4m。梁截面木方立桿（梁寬 方向）立桿（

9、梁長 方向）橫出距備注4800X15002004504501500可調(diào)托座梁側(cè)模梁高木方（次楞）鋼管（主楞，合并根數(shù)為2）對拉螺桿備注一250450450采用鋼筋焊 接固定圖5-7現(xiàn)場大環(huán)梁高支模實物照按照危險性較大的分部分項工程安全管理辦法、廣東省建設(shè)工程高支撐模板系統(tǒng)施工安全管理辦法規(guī)定：施工總荷載超過15KN/m2,集中線荷載超過 20KN/m及以上，需按高大支撐模板系統(tǒng)有關(guān)規(guī)定進行施工并進行專家論證。5.4 胎具安裝1、根據(jù)現(xiàn)場待預(yù)埋抗剪鍵距離，調(diào)節(jié)可調(diào)胎具工字型鋼間距。2、依據(jù)埋件深化平面布置圖，將調(diào)節(jié)好的調(diào)節(jié)胎具放入制定位置。3、混凝土大環(huán)梁、主梁、次梁鋼筋水平筋和箍筋在施工時繞開

10、調(diào)節(jié)胎具中工字型鋼。5.5 胎具取出1、測量放線定位出每個埋件的具體位置根據(jù)埋件平面布置圖， 利用全站儀的定位， 找出每個埋件的具體位置，通過與土建專業(yè)現(xiàn)場負責(zé)人取得溝通，要求其在相應(yīng)的位置，優(yōu)先鋪設(shè)好主筋后，留出該處工作面。2、安裝預(yù)置可調(diào)解器精準(zhǔn)定位埋件位置首先，在提前鋪設(shè)好的主筋上， 根據(jù)該處埋件的詳圖，測量定位埋件抗剪鍵的位置；之 后，調(diào)節(jié)好預(yù)置可調(diào)解器的抗剪鍵間距，并將調(diào)節(jié)器安裝在主筋上；最后將埋件位置的主筋通過輔助的短鋼筋焊接定位，固定好混凝土水平鋼筋。圖5-8胎具取出現(xiàn)場照片3、取出調(diào)節(jié)器放入埋件和安裝錨栓將埋件位置的鋼筋固定后， 取出調(diào)節(jié)器，放入超大表皮埋件，配套的錨栓一步安裝

11、到位， 焊接固定。5.6 埋件安裝1、測量放線定位出每個埋件的具體位置根據(jù)埋件平面布置圖，利用全站儀的定位， 找出每個埋件的具體位置，通過與土建專業(yè)現(xiàn)場負責(zé)人取得溝通，要求其在相應(yīng)的位置，優(yōu)先鋪設(shè)好主筋后，留出該處工作面。2、安裝預(yù)置可調(diào)解器精準(zhǔn)定位埋件位置首先，在提前鋪設(shè)好的主筋上，根據(jù)該處埋件的詳圖，測量定位埋件抗剪鍵的位置；之后，調(diào)節(jié)好預(yù)置可調(diào)解器的抗剪鍵間距，并將調(diào)節(jié)器安裝在主筋上；最后將埋件位置的主筋通過輔助的短鋼筋焊接定位。3、取出調(diào)節(jié)器放入埋件和安裝錨栓將埋件位置的鋼筋固定后， 取出調(diào)節(jié)器，放入超大表皮埋件，配套的錨栓一步安裝到位， 錨栓與粱鋼筋焊接固定。4、門式支架定位調(diào)節(jié)1)

12、根據(jù)現(xiàn)場基準(zhǔn)點坐標(biāo)，借助已經(jīng)建立的平面控制網(wǎng)，通過計算機放樣，得出控制點A (x1, y1,z1 )、B (x2, y2,z2 )、C (x3, y3,z3 )2)通過全站儀對控制點 A/B/C進行測量，得出過程坐標(biāo)(x,y,z )，則表皮埋件的安裝 偏差為4 X=1cm , Y=1cm , Z=3mm3)通過門式支架及手動葫蘆等輔助工具進行定位調(diào)節(jié)，同時使用全站儀及塔尺實時監(jiān) 測控制點A/B/C的坐標(biāo)變化情況。圖5-8現(xiàn)場實物照5.7 混凝土澆筑1、應(yīng)選用高流態(tài)、低水灰比的混凝土，并添加一定比例的膨脹劑。2、混凝土澆筑應(yīng)自預(yù)埋件錨件較密集處向錨件較少處推移，保證鋼板下混凝土澆筑密 實。3、配

13、備足夠的振搗器具，使入模的混凝土能及時被振搗密實；為防止漏振，堅持分層 振搗，采用二次振搗工藝，以提高混凝土密實度和預(yù)埋件與混凝土間緊密結(jié)合。5.8 5.7埋件檢測預(yù)埋件安裝后，在澆筑混凝土前需進行復(fù)核，通過借助全站儀、鋼尺、直尺及游標(biāo)卡尺，對預(yù)埋件的中心點等幾個控制點進行測量，預(yù)埋件固定校正不誤后， 混凝土澆筑前，應(yīng)會同監(jiān)理單位技術(shù)負責(zé)人進行隱蔽工程驗收。在混凝土澆筑過程中， 應(yīng)進行跟蹤監(jiān)督， 對混凝土澆筑過程中的損壞情況應(yīng)及時進行校正及驗收復(fù)核。6材料與機具設(shè)備6.1材料主要材料截面型材（角鋼、工字型鋼、槽鋼），材質(zhì) Q235B用于調(diào)節(jié)器組成。本工法需要的主要材料如表序號名稱規(guī)格型號備注1

14、支架桿件L80*82H型鋼H250*175*10*103螺桿224螺母M226.2機具設(shè)備本工法需要的主要機具設(shè)備如表序號名稱型號數(shù)量備注1塔吊500t1臺吊裝2千斤頂10t4個預(yù)埋件調(diào)整3葫蘆10t/20t八預(yù)埋件調(diào)整4門式鋼架1臺預(yù)埋件調(diào)整5CO2焊機30KW4臺焊接6鋼卷尺4個測量放線7墨盒線2個放線標(biāo)記8塔尺5m2個測量9大盤尺長城50m2個測量10經(jīng)緯儀J2-22個測量11全站儀Topcon GTS-211D1個測量7質(zhì)量控制7.1 應(yīng)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范本工法應(yīng)執(zhí)行的主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50017-2003、鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范GB50755-2012、鋼結(jié)構(gòu)工程焊接規(guī)范 G

15、B50661-2011、建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程 JGJ81-2002、鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范GB50205-2001等。7.2 質(zhì)量要求7.2.1 超大埋件加工前期的控制：1、在埋件施工準(zhǔn)備期，在滿足結(jié)構(gòu)的情況下，從優(yōu)化、簡化埋件節(jié)點，盡量現(xiàn)場散裝， 埋件靈活現(xiàn)場處理，減少現(xiàn)場埋件與混凝土梁水平筋和箍筋的碰撞出現(xiàn)的現(xiàn)場整改問題。2、深化階段組織各施工單位開展埋件技術(shù)交流會，把過程中可能出現(xiàn)的技術(shù)難題，提 前拿出解決方案。7.2.2 超大埋件加工前期的控制：超大埋件加工前期的控制：主要控制好計劃實施的監(jiān)控、對技術(shù)文件、工藝規(guī)程制定和 評定、對生產(chǎn)設(shè)備的檢修和維護、對作業(yè)人員的技藝水平培訓(xùn)和考核等

16、方面。7.2.3 超大埋件焊接變形控制：1、焊接過程中產(chǎn)生變形主要原因與溫度梯度、溫度應(yīng)力與板材厚度和結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)， 板材越厚，結(jié)構(gòu)剛度越大，變形越大。施工開始前，應(yīng)采用數(shù)值模擬的方法選擇合理的分塊參數(shù)，形成詳細的施工方案，并嚴格按施工方案進行施工。2、焊接前先將鋼板與錨桿點焊連接，分塊處用23快薄鋼板焊接連接。分層施焊，每焊完一道焊縫應(yīng)及時進行敲渣并錘擊焊接，以減少焊接應(yīng)力。焊接過程中應(yīng)隨時校正水平度和軸線尺寸。3、角焊縫應(yīng)優(yōu)先采用埋弧焊或氣體保護焊（CO2氣體保護焊或混合氣體保護焊）。氣體保護電弧焊焊絲宜采用船用焊絲，如大西洋ER50-6船用焊絲，保護氣體為COM Ar+CO2電流極性為直

17、流反接。 用混合氣體焊接后，其力學(xué)性能沖擊功比 CO2氣體保護焊的更好； 焊 接時飛濺小，焊縫成形美觀。也可采用藥芯焊絲焊接。7.2.4 后期施工質(zhì)量控制：頂板混凝土澆筑完畢 14天后，檢查鋼板與混凝土的結(jié)合程度，必要時對鋼板表面鉆孔 取樣，觀察鋼板與混凝土間結(jié)合情況。如存在結(jié)合不好的情況，可采取高壓注漿處理，在鋼板表面鉆間距600mm< 600mm呈梅花狀布置的圓孔，圓孔直徑 25mm利用鉆好的圓孔進行高 壓注漿，材料采用C80灌漿料。注漿前先用高壓氣體將孔內(nèi)吹干，不允許孔內(nèi)有積水和雜物。注漿時加壓要均勻，在對每個孔注漿時需觀察有鄰近孔內(nèi)開始冒漿時才能停止該孔注漿，同時立即用木楔（包布

18、）將已注完漿的孔封閉。 7.2.5超大埋件安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表序號項目允許偏差（mm備注1預(yù)埋件標(biāo)（Wj±3.0水平度L/1000與軸線中心偏移2.0表7.2.5-1表皮埋件安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)8安全措施8.1 應(yīng)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范本工法應(yīng)執(zhí)行的主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有 建筑機械使用安全技術(shù)規(guī)程 JGJ33-2012、建筑施 工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)JGJ59-2011、施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范 JGJ46-2005、施工現(xiàn) 場機械設(shè)備檢查技術(shù)規(guī)程 JGJ160-2008等。138.2 安全要求1、加強操作人員的安全教育培訓(xùn)工作，開工前做好安全技術(shù)交底工作，并形成書面交底記錄。 每天認真開展好班前安全教育活動，確保每

19、個操作人員對施工防護工作做到心中有數(shù)。2、進入施工現(xiàn)場的所有操作工人均需佩戴好個人防護用品，嚴格按照各工種操作規(guī)程進行作業(yè)。3、吊裝施工中嚴格按照以下要求進行1）綁扎構(gòu)件的吊索需經(jīng)過計算，綁扎方法應(yīng)正確牢靠。所有起重工具應(yīng)定期檢查。起重機的吊鉤和吊環(huán)嚴禁補焊。當(dāng)?shù)蹉^吊環(huán)表面有裂紋、嚴重磨損或危險斷面有永久變形時應(yīng)予更換。2）禁止在六級風(fēng)、濃霧等惡劣氣候的情況下進行吊裝作業(yè)。3）起重吊裝的指揮人員必須持證上崗，作業(yè)時應(yīng)與起重機駕駛員密切配合，執(zhí)行規(guī)定的指揮信號。駕駛員應(yīng)聽從指揮，當(dāng)信號不清或錯誤時，駕駛員可拒絕執(zhí)行。4）嚴禁起吊重物長時間懸掛在空中，作業(yè)中遇突發(fā)故障，應(yīng)采取措施將重物降落到安全地

20、方，并關(guān)閉發(fā)動機或切斷電源后進行檢修。在突然停電時，應(yīng)立即把所有控制器撥到零位，斷開電源總開關(guān)，并采取措施使重物降到地面。5）設(shè)置吊裝禁區(qū)，禁止與吊裝作業(yè)無關(guān)的人員入內(nèi)。地面操作人員，應(yīng)盡量避免在高空作業(yè)面的正下方停留或通過，也不得在起重機的起重臂或正在吊裝的構(gòu)件下停留或通過。6）構(gòu)件安裝后，必須檢查連接質(zhì)量，只有連接確實安全可靠，才能松鉤或拆除臨時固定工具。4、電焊過程中的注意事項1）電氣焊工上崗，必須持有上崗證，上崗前進行消防安全培訓(xùn)。2）電氣焊工上崗必須攜帶小型滅火器，以便發(fā)生火險，及時撲救。應(yīng)采取嚴密防護措施，嚴禁熔珠濺落到易燃物品上。3）電氣焊工焊、割作業(yè)結(jié)束后，必須及時徹底清理現(xiàn)場

21、，消除遺留下來的火種。4）電氣焊工了解現(xiàn)場情況，焊、割單位附近堆有易燃易爆物品。必須采取有效安全措施，方可施工。5）在高處用氣割或電焊切割時，應(yīng)采取措施，防止火花落下傷人。6）電焊作業(yè)過程中，要注意做好操作工人的勞動安全保護工作。9 環(huán)保措施9.1 應(yīng)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范本工法應(yīng)執(zhí)行的主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)GB/T50378-2014 等。9.2 環(huán)保要求1、預(yù)置調(diào)節(jié)器和門式支架要合理設(shè)計，選擇通用材料，嚴格控制技措材料用量，避免工程浪費。2、預(yù)置調(diào)節(jié)器和門式支架，選擇重復(fù)利用，減少材料浪費，施工結(jié)束后，要統(tǒng)一回收，最大程度進行再利用。3、現(xiàn)場油漆選擇環(huán)保、質(zhì)量優(yōu)良的油漆產(chǎn)品，避免對人工、大

22、氣產(chǎn)生有害影響。4、殘留的氧氣、乙炔等氣體燃料應(yīng)及時運到換氣站統(tǒng)一處理，決不能在現(xiàn)場任意釋放或燃燒。5、施工過程中不能將廢螺栓、廢焊條亂丟亂放，應(yīng)該統(tǒng)一歸攏在一起，后運送到環(huán)衛(wèi)部門指定地點。6、教育施工人員養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習(xí)慣，不隨地亂丟垃圾、雜物，保持工作和生活環(huán)境的整潔。7、盡量減少施工過程中產(chǎn)生的噪聲污染。8、每日做到工完料清，不能入庫的材料，堆放在指定位置，并分規(guī)格、品種堆放整齊半成品應(yīng)有明顯的安裝部位、件號等標(biāo)記。9、作業(yè)區(qū)域內(nèi)不得高空拋物。10 效益分析1、通過軟件分析，設(shè)計門式支架，并對施工過程進行模擬受力分析，對埋件施工安全 性有了充分的保證。2、通過設(shè)計的預(yù)置調(diào)節(jié)器安裝埋件和門式支架調(diào)節(jié)，達到要求后，與地下室頂板大環(huán) 梁，形成穩(wěn)定整體，避免人力、吊車等手工調(diào)節(jié)，讓施工更簡單、更快捷，更安全。10.2 經(jīng)濟效益采用預(yù)置調(diào)節(jié)器安裝埋件和門式支架安裝超大表皮埋件，節(jié)約了措施材料，減少了人工使用數(shù)量及機械使用時間，同時也節(jié)約了工期。以深圳當(dāng)代藝術(shù)館與城市規(guī)劃展覽館鋼結(jié)構(gòu)工程為例，采用本工法安裝埋件共計87個。相比傳統(tǒng)方法，每個埋件安裝節(jié)省措施材料1.1t ,提高安裝效率2倍，節(jié)省了近一半的施工周期，共節(jié)省工期 2個月。措施材料均價按4500元/噸計算，人工平均工資按 300 元/