一種直埋式鋼管混凝土地腳螺栓施工新技術(shù)應(yīng)用

管混凝土柱一般采用插入式柱腳構(gòu)造，在埋入樁內(nèi)的鋼管外壁上應(yīng)設(shè)置抗剪連接件以增加其埋樁時的錨固能力。但由于大直徑地腳螺栓材質(zhì)強度較高、直徑大，不易進行彎錨特性，錨栓端部處理通常是在錨固端設(shè)置錨板，以此有效增加螺栓的錨固能力，但由于基礎(chǔ)承臺鋼筋密集，在安裝螺栓時，錨板容易碰到稠密的鋼筋上，安裝定位不方便。因此，采取安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、高效的技術(shù)措施保證大直徑地腳螺栓的埋設(shè)精度以及施工便捷性，是鋼管混凝土柱柱腳施工技術(shù)難點。1

工程概況容東片區(qū)B2組團安置房及配套設(shè)施項目，建筑面積96萬m2，耗資35億，共計97棟樓，其中92棟住宅，5棟公建單體，包括精裝修交付成批住宅群、配套公建、小學(xué)及幼兒園等建筑，建成后將解決雄安片區(qū)5?270戶約1.6萬人的住房問題。其中小學(xué)及幼兒園項目科技目標為“河北省新技術(shù)應(yīng)用示范工程”和質(zhì)量目標為“河北省優(yōu)質(zhì)工程安濟杯”，建筑面積27?924.27?m2，地上23?176.52?m2，地下4?747.75?m2。地下共1層，層高6.3?m；地上共4層，層高5.4?m，主體結(jié)構(gòu)為裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)，預(yù)制裝配率65%，用鋼量較大，每層16根鋼管柱，最高單根鋼柱23.9m，質(zhì)量25?t左右，規(guī)格為φ1?200×30、φ1?200×25和φ1?200×20三種，平頭焊接栓釘（ML15級）L=100?mm，豎向間距200?mm，沿著徑向90°均勻排列，鋼管樁表面φ22。所有鋼柱均通過預(yù)埋在獨立基礎(chǔ)中的地腳螺栓進行連接，其中鋼柱和地腳螺栓材質(zhì)均為Q355B，端部錨板120?mm×120?mm×26?mm。2

工程技術(shù)難點分析（1）數(shù)量更多、直徑更大、長度更長、單套最大質(zhì)量達60?kg、長度達2.14?m的M36錨栓，其埋藏在混凝土地基中的部分更多，難以精確定位。（2）單根鋼柱質(zhì)量較大，設(shè)計的基礎(chǔ)承臺尺寸也同樣較大、埋深較大，鋼柱基層承臺鋼筋密集，由于施工擾動嚴重，導(dǎo)致地腳螺栓安裝精度難以控制。（3）地腳螺栓整體較長，且螺栓大部分懸空，螺栓之間的相對定位以及整體安裝的精確度控制要求較高。而且預(yù)埋后的螺栓受混凝土施工工藝影響較大。傳統(tǒng)的地腳螺栓的安裝固定方式，很容易受到環(huán)境、人員等因素的影響而出現(xiàn)移動，導(dǎo)致鋼管混凝土柱的固定效果較差，鋼柱水平偏差較高，不利于工程后續(xù)使用。3

創(chuàng)新方案3.1

背景分析以技術(shù)質(zhì)量部為核心的課題研究創(chuàng)新小組為依托，以新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用為創(chuàng)新技術(shù)的切入點，以優(yōu)化改進方法為技術(shù)措施，以創(chuàng)新過程的深化研究為重點，通過開展科技創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)效“雙創(chuàng)”活動，探索解決問題的新思路、新技術(shù)、新方法和新工藝。對直埋式大直徑地腳螺栓的安裝及固定技術(shù)的難點和重點進行分析，并嘗試對其施工技術(shù)進行研究，最終形成一種直埋式鋼管混凝土地腳螺栓施工新技術(shù)應(yīng)用。3.2

創(chuàng)新方案應(yīng)用原理創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用的整體思路：通過創(chuàng)新地提出采用一種圓形鋼板帶作為柱腳螺栓定位裝置，同時利用常規(guī)的鋼管支架體系的固定圓形鋼板帶的技術(shù)措施，使柱腳定位安裝形成一個獨立固定且牢固可靠的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)柱腳錨栓的精確空間定位。同時待柱腳下部混凝土澆筑完成后，通過錨栓中單螺母調(diào)節(jié)和控制柱腳的標高，最終實現(xiàn)柱腳的可靠固定和安裝。其中，整體模型BIM效果圖如圖1所示。圖1??地腳螺栓整體效果圖4

創(chuàng)新優(yōu)化方案實施4.1

施工工藝流程如圖2所示，創(chuàng)新技術(shù)的主要工藝流程：圖2??工藝實施流程圖4.2

創(chuàng)新技術(shù)實施要點（1）施工準備。做好深化設(shè)計工作，重點深化鋼板帶規(guī)格尺寸、鋼管支架體系的技術(shù)指標、錨栓的規(guī)格數(shù)量、鋼柱的深化設(shè)計和柱腳螺母調(diào)整標準。并形成以BIM三維模型為基礎(chǔ)的BIM三維指導(dǎo)書，實現(xiàn)三維可視化技術(shù)交底，供管理人員和操作人員使用。施工前做好對鋼管柱、混凝土、鋼筋、錨栓、鋼板帶、鋼管支架、灌漿料及施工所用的工具等物資準備。（2）預(yù)埋地腳螺栓加工和制作。預(yù)埋腳螺栓均按深化設(shè)計要求加工定制，螺栓的相對位置、標高及所需材料的規(guī)格型號等應(yīng)在螺栓埋設(shè)施工前對施工圖紙進行認真審核，并進行技術(shù)交底。定位模板是工廠在確定好模具的平面尺寸和開孔尺寸后，根據(jù)預(yù)先埋設(shè)的螺栓和混凝土基礎(chǔ)軸線之間的相對位置和現(xiàn)場模具的裝配要求，統(tǒng)一定做的。（3）鋼板帶下料及鉆孔定位。工程設(shè)計中同一柱腳的4M36錨栓互不相連，很難控制錨栓相對位置。經(jīng)過對鋼板帶強度和剛度核算，深化設(shè)計采用外徑1?500?mm，寬度150?mm，厚度10?mm的鋼板帶。定位模具采用厚度為10?mm的熱軋鋼板，將便于校核的縱橫軸十字線刻畫在模具上，并將與預(yù)埋螺栓相對位置的孔按軸心刻痕開出，將錨栓孔的相對位置找出來，放在臺板上鉆孔，這樣的設(shè)計方法就可以實現(xiàn)?？讖酱笥阱^栓直徑1?mm，孔徑邊沿距模具邊沿40?mm左右。（4）鋼管支架及鋼筋網(wǎng)片安裝。安裝前，利用全站儀將鋼管支架所在的基坑十字線放出，并將4根立桿的外側(cè)邊線畫出，避開4根立桿綁底鋼筋時的位置，在深達20cm的孔內(nèi)沿鋼管切線、放線鉆入φ16mm孔內(nèi)，再將鋼筋打入φ16mm孔內(nèi)，與立桿進行焊接處理。立桿固定后，先穿入三層鋼筋網(wǎng)片，并先用鋼管扣件將立桿頂端兩根水平相對的1號、2號支承鋼管連接起來，通過鋼管扣件對1號、2號支承鋼管的平整度、高度進行調(diào)整，以保證鋼板帶上表面的直接支承和定位。再將1號、2號兩層鋼網(wǎng)片筋綁扎在支撐鋼管下方，并保證首先放入的3層鋼網(wǎng)片筋的上部，用4根立桿將1號、2號支撐鋼管固定牢靠在上部的2層鋼網(wǎng)片上；再靠鋼管扣件將兩根水平相對并與1號支撐鋼管垂直的3號、4號支撐鋼管連接在上兩層網(wǎng)片筋下面的立桿上，然后將事先穿入的三層網(wǎng)片筋的最下一層系好，使3號、4號支撐鋼管與立桿固定牢靠。鋼管支架、鋼筋網(wǎng)片安裝效果如圖3所示。圖3??鋼管支架、網(wǎng)片安裝效果

（5）鋼板帶安裝。鋼筋網(wǎng)片綁扎完成后，首先對鋼板帶的測量復(fù)核，保證鋼板帶的錨栓預(yù)留孔位置和高程準確無誤。鋼板帶與1號、2號鋼管支架焊接連接，與支架3號、4號鋼管通過采用直徑20?mm鋼筋進行焊接連接。鋼板帶BIM三維效果圖如圖4所示，鋼板帶安裝效果分別如圖5所示。圖4??鋼板帶BIM三維效果圖圖5??鋼板帶安裝實體圖（6）安裝4根M36錨栓。鋼板帶與鋼管支架固定牢固可靠后，再采用上下螺帽固定的方式進行4根M36錨栓安裝。（7）柱腳底部混凝土澆筑。完成鋼板帶安裝定位后，為保證螺栓的垂直度、平整度，需對螺栓的標高、錨位進行整體校核。經(jīng)校核無誤后，并經(jīng)勞務(wù)人員自檢合格后，由技術(shù)、質(zhì)檢及監(jiān)理等人員進行質(zhì)量驗收，按照設(shè)計要求對螺栓直徑、數(shù)量、預(yù)埋位置及軸線和標高偏差進行復(fù)核，確認澆注柱腳部位的偏差在允許偏差范圍內(nèi)。在混凝土澆筑過程中，為減小澆筑時混凝土的沖擊，泵送混凝土管注意平行于螺栓澆筑，注意對鋼板帶及鋼管支架的半成品保護，避免觸碰到地腳螺栓和鋼管支架加固體系，造成鋼板帶和鋼管支架體系變形，影響鋼板帶的安裝質(zhì)量。同時，在混凝土澆筑時，由專人負責(zé)觀察螺栓偏差情況并及時糾正。（8）鋼管柱吊裝。經(jīng)過承載力核算，其鋼管柱采用25?t汽車式起重機。吊裝時，選擇上部的耳板作為起吊點位置并通過卸扣與鋼絲繩相連接固定。此外，吊裝前，為使吊裝就位時符合基礎(chǔ)軸心，符合控制軸心標準，母線在鋼管柱外側(cè)對稱的四個方向畫出。（9）柱腳標高調(diào)整。鋼管柱吊裝前，先將單螺母擰入錨栓內(nèi)某一位置，在確定吊裝軸線位置無誤后，再對單螺母進行調(diào)整，使其控制柱腳標高，通過全站儀對鋼管柱中心軸線位置進行輔助控制。標高的調(diào)節(jié)采取對稱調(diào)節(jié)，并按照先粗調(diào)后細調(diào)的原則，保證鋼管柱的安裝精度的調(diào)整技術(shù)可靠。（10）雙螺母固定鋼管柱。待首節(jié)鋼管柱標高確定后，先將墊板置于錨栓中，隨后將雙螺母對中錨栓并順利擰緊，保證雙螺母可靠固定。（11）柱腳底部灌漿。為保證柱腳灌漿的整體施工質(zhì)量，設(shè)計采用一種免加固可調(diào)定型鋼模板。定型鋼模板采用6?mm厚Q235鋼板制作而成，解決了傳統(tǒng)木模板易變形、加固困難且周轉(zhuǎn)次數(shù)少的難題。在進行深化設(shè)計時，在柱腳底板預(yù)留灌漿口，灌漿孔大小為φ50?mm，采用溜槽灌漿，用灌漿料灌入柱腳與柱腳混凝土之間的空隙。同時，制作柱腳灌漿施工質(zhì)量控制要點交底牌，方便施工人員可以隨時查看，確保柱腳灌漿關(guān)鍵工序的質(zhì)量滿足要求。（12）質(zhì)量驗收標準。地腳螺栓的安裝質(zhì)量應(yīng)符合GB?50205—2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》要求執(zhí)行相關(guān)要求執(zhí)行，地腳螺栓定位中心偏差應(yīng)不大于5?mm，外露長度及螺紋長度滿足表1要求。在螺栓安裝過程中，需全方位進行跟蹤檢查，認真做好檢查驗收工作，對螺栓中心與軸線的偏差復(fù)核。表1??地腳螺栓驗收標準

（13）安裝效果通過對直埋式鋼管混凝土地腳螺栓施工的精細化管控，取得良好的實施效果，地腳螺栓安裝實體效果如圖6所示。圖6??安裝實體效果圖5

應(yīng)用優(yōu)勢5.1

技術(shù)效益大直徑鋼管混凝土柱柱腳安裝的施工是對現(xiàn)行施工技術(shù)有所創(chuàng)新，在適用性、可靠性、經(jīng)濟性、先進性、環(huán)保和推廣性等方面均具有顯著的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢。

（1）操作簡便，安裝高效。采用常規(guī)的腳手架鋼管作為柱腳錨栓主要定位加固固定技術(shù)處理措施，加固材料方便采購，安裝方式簡便高效。（2）精細化加工，施工質(zhì)量高。采用鋼板帶定位環(huán)是在工廠加工完成，加工質(zhì)量高，同時通過定位裝置使安裝更精準快捷，施工質(zhì)量更有保障。（3）節(jié)約成本，綠色環(huán)保。預(yù)制化加工的鋼板帶，降低材料損耗率，取材方便，節(jié)約材料且經(jīng)濟環(huán)保。（4）應(yīng)用新技術(shù)，提高技術(shù)水平。通過對鋼管混凝土柱柱腳標高定位技術(shù)措施進行開發(fā)應(yīng)用，為鋼管混凝土柱柱腳施工提供新的技術(shù)，提供行業(yè)的技術(shù)水平。（5）廣泛性強，具有可推廣性。一種直埋式鋼管混凝土地腳螺栓施工新技術(shù)適用于鋼管混凝土柱柱腳的施工，具有顯著可推廣性。

5.2

經(jīng)濟效益與傳統(tǒng)的錨栓安裝定位環(huán)鋼板帶一般采用直徑為28鋼筋進行固定和支撐相比，錨栓安裝材料節(jié)約約18?541.44元；與一般的柱腳標高先采用千斤頂調(diào)節(jié)控制，再利用鐵墊塊支撐固定方式相比，柱腳標高控制材料節(jié)省約20?347.2元，錨栓安裝和柱腳標高控制人工節(jié)省約23?848.28元。施工過程中所采用的鋼板帶、鋼管、錨栓，材料來源廣泛，制作方便，技術(shù)措施成本相對較低，在同類技術(shù)中具有較高的經(jīng)濟應(yīng)用價值。5.3

社會效益一種直埋式鋼管混凝土地腳螺栓施工新技術(shù)，有效地保證鋼管混凝土柱柱腳安裝精度，完工后的鋼