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摘要：型钢混凝土结构是指在混凝土中主要配置型钢并配有一定的纵向钢筋和箍筋的一种独立的结构型式。型钢混凝土由于在钢筋混凝土中增加了型钢，比传统的钢筋混凝土承载力大、刚度大、抗震性能好。在型钢结构中，钢柱底座能够将上部结构的荷载传递给基础，在结构中起“承上启下”的作用，底座直接关系到钢柱吊装的优良率，并成为影响钢柱安装稳定的关键因素，对整个结构的安全具有十分重要的意义。本文从施工技术角度出发，阐述全户内变电站型钢混凝土结构中地脚加固支架预埋安装的精度控制研究及注意事项。
关键词：变电站 型钢混凝土 钢柱脚 基础 安装 地脚加固支架
1、研究背景
钱江500kV变电站新建工程是浙江省内首座500kV全户内变电站，配电装置楼GIS室具有荷载重（220kVGIS楼面活荷载标准值12kPa，500kV GIS楼面活荷载标准值18kPa）、跨度大（15.0m）等结构特点，传统混凝土结构受轴压比限制导致柱截面尺寸非常大，影响建筑使用功能，故该建筑采用型钢混凝土结构。与钢筋混凝土结构相比，型钢混凝土结构具有强度大、刚度大、抗震性能好，施工方便快捷，防火性能优越等诸多优点。
然而，型钢柱安装精度差是型钢混凝土结构施工中普遍存在的问题。柱脚在承台内施工一般采取在钢柱下部设置钢底板的方式，用锚栓将钢板锚固在基础上，对柱脚底板与基础顶面间的空隙采用微膨胀细石混凝土二次灌浆。灌浆前需先将空隙清理干净，对基础顶面进行凿毛，浇水润湿，支模板，然后灌入细石混凝土捣实抹平，养护成型。这种方案施工繁琐且存在形成施工缝、灌浆不密实、预埋板下留有空隙、精度控制差等诸多缺陷。为解决这一工程技术难题，召开了专题研究会，对型钢混凝土柱脚在承台内的施工进行了施工图深化设计，利用同济大学3D3S软件设计了钢结构地脚加固支架，并采用整体预埋安装的方式安装施工。
2、工程概况
钱江500kV变电站新建工程占地面积1.44公顷。配电装置楼布置在站区中央，建筑外形尺寸为115.00m×56.70m，建筑高度23.95m，建筑面积为9392㎡，主变压器布置在建筑物北侧，500kV向北出线，220kV电缆出线，水工和消防设施等布置站区北侧，从东侧进站。钢框架结构位于配电装置楼E轴～G轴交2轴～26轴，其中E轴～1/F轴交2轴～26轴设有3.8米层高地下室，结构标高为23.4m。钢结构部分主要由钢柱、钢梁、吊车梁、屋面梁组成。钢柱截面尺寸H200×200×16×18、H600×300×18×20、H700×400×18×20、H700×400×22×25。
3、工艺概况
地脚加固支架在承台中的施工工艺根据现有国家标准《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）等有关国家标准、规范及本工程施工设计说明要求制定。钢结构柱脚预埋板与预埋锚栓焊接在地脚加固支架钢梁上，依托地脚加固支架进行调整、定位，而地脚加固支架采取整体预埋的安装方式，安装时采用全站仪、水准仪精准定位，保证地脚加固支架预埋板埋设精度，从而确保顶部钢柱精度要求。型钢柱安装完成后进行钢筋绑扎及承台内混凝土浇捣。与传统柱脚在承台内施工相比较，利用地脚加固支架承台内混凝土可一次浇捣完成，加快了工程进度，又提高了施工质量，也避免了传统柱脚安装混凝土二次灌浆所引发的工程质量问题。
在型钢混凝土结构中，钢结构的安装精度是型钢混凝土结构的施工重点，也是确保工程质量的关键步骤，直接影响着型钢结构的施工质量。型钢柱的柱脚预埋，更是决定着整个工程的施工质量，柱脚螺栓的安装、校正，型钢柱的定性轴线、标高都需要很高的精准度，决定着后期的作业的好坏。
4、材料选择
钢材采用Q342.B级的低合金高强度结构钢，其质量标准符合《低合金高强度结构钢》 GB/T1591-2008的规定。钢材的抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性合格，并应保证硫、磷、碳含量符合要求。采用国标10.9级高强螺栓摩擦型连接，高强螺栓接合面需经喷砂处理，在安装前应将铁锈、油漆、涂料及其他附着物完全去除，并做抗滑移试验。锚栓采用符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591）中规定的Q345B钢材。选用的焊条型号应与主体金属力学性能相适应。手工焊接用焊条应符合现行规范《碳钢焊条》（GB/T5117）及《低合金钢焊条》（GB/T5118）的规定，选用的焊条应与主体金属相匹配。
新型地脚加固支架
传统柱脚安装
5、施工工艺
5.1、主要测量机具
测量的精度直接影响后续钢结构的施工安装质量，而测量器具的精度质量又直接影响着测量结果的好坏，测量工作是保证施工测量全过程顺利进行的重要环节。为保证测量质量，必须选用科学精密的测量仪器。
5.2、平面精度控制
建立测控平面布置网，II级和Ⅲ级控制网采用四等导线的精度要求施测，准确计算出导线成果，进行精度分析和控制点点位误差。II级控制点的设置按规范要求做好测量标石标志，在选择好的点位上埋设。为了预防标石的沉降，标石的下部先浇灌混泥土，并作好标志。再设置建筑主轴线，首先在设计图纸上设计主点坐标数据，在II级或Ⅲ级控制点的基础上用极坐标法初步放样出主点位置，一条轴线上至少设置3个主点。然后把全站仪架设在建筑轴线中间主点上，观测3个主点的水平角，按控制基线定线要求，其夹角值控制在180°±24″为控制基线精度要求，如超出要求，则需调整主点位置。调整方法按建筑基线调整方法反复进行，直到3个主点的水平角满足180°±24″的范围要求。建筑物定位轴线允许偏离理论轴线量为L/20000，且不应大于3.0mm（L为定位轴线长）。
5.3、垂直标高控制
布设高程控制网：首先对现场水准点进行水准复测。已知水准点经复测，精度满足要求后，把平面Ⅲ级控制网的控制点高程引测，得到各控制点的三维坐标。根据建筑工程特点需要，设置五个高程控制点，形成闭合线路控制网。
为了便于施工测量，整个场地内，在主控制点处同时设有水准点，并构成闭合图形，以便闭合校核。水准点采用同M8膨胀螺栓的钢筋打入砼作为标志。由水准基准点组成闭合路线，各点间的高程进行往返观测，闭合路线的闭合误差应小于±5
mm（n为测站数）。
5.4、施工工艺流程及操作要点
地脚加固支架包括由4条托架钢梁连接组成的方形基础托架和用于调节钢柱标高的预埋板组件；基础托架的四角下方设有高度可调的支撑件，支撑件包括支撑腿和设于支撑腿上的高度调节片；预埋板组件包括预埋板和连接于预埋板上的地脚锚栓，预埋板通过连接托架与基础托架固定连接，地脚锚栓的上部设有用于标高调节及用于与钢柱和预埋板连接的多个螺母。通过高度调节片可方便的调节基础托架四角的高低和平整度，调整完成后固定高度调节片；通过螺母连接钢柱和预埋板，并调节预埋板的高低及水平，在预埋板水平调节后与连接托架进行固接，结构简单，使柱脚在承台内的施工更加方便快捷。
地脚加固支架经工厂加工检测质量合格后运至现场安装。埋件安装时，先根据平面控制点及标高控制点对现场进行轴线和标高控制点的加密，然后根据控制线测放出的轴线再测放出每一个埋件的中心十字交叉线和至少两个标高控制点，利用定位线及水准仪使埋件准确就位。承台底层钢筋绑扎完成后进行地脚加固支架，施工时先安装地脚加固支架支撑钢柱，地脚加固支架钢柱通过化学锚栓与桩连接，再将地脚加固支架钢梁与地脚加固支架钢柱进行固定焊接，（利用水准仪进行标高控制，通过调节片调节水平标高），最后再将地脚加固支架预埋板固定于钢梁上，安装完成后对埋件的标高偏差、纵向偏差，横向偏差，水平度及预埋件的质量进行验收，发现偏差及时校正。地脚加固支架验收合格后进行型钢柱吊装、承台钢筋绑扎，最后进行承台混凝土浇捣。
结束语
运用地脚加固支架在承台内预埋的施工技术，型钢柱的水平标高、垂直度得到有效控制。与传统型钢柱在承台内的施工方法相比较，采用这项技术保证了施工质量，对现有的技术方案进行了完善与改进，提升了施工质量，减少了施工难度，加快了施工进度，又降低了工程成本，取得了显著的经济效益。切实有效地解决了型钢柱安装精度差这一工程实际难题，提高了工程质量，达到了预期目标。同时，该技术应用范围广，也适用于工字钢、H型钢柱的安装，为公司后续类似工程的开展积累总结了经验。地脚加固支架作为一种新的形式，无论是力学性能还是施工难度方面都有着先天的优势，相信随着相关研究的推进，我们将会看到它在实际应用中的优秀表现。
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作者简介：孙杰毅，男，26岁，浙江杭州人，助理工程师，从事变电站工程施工管理。
论文作者:孙杰毅1,王胜浩1,陈兴苗1,姚炜1,谢全兴2,王
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/15
标签：地脚论文; 型钢论文; 支架论文; 标高论文; 精度论文; 混凝土论文; 轴线论文; 《基层建设》2018年第10期论文;