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超大型高精度预埋件安装施工技术
董效领 李军 杨文华 高凤芸
中国新兴建设开发有限责任公司 北京 100039
摘要：在特种工业厂房中，异型超大型预埋件越来越常见，施工过程中，应用BIM技术，分块加工、整体预拼装、再分解吊装加固、分层浇筑等方法，利用现场现有垂直运输机械起重能力，避免投入大型专业吊装设备。在混凝土浇筑时，采取一系列措施，确保整体预埋钢板下面的混凝土振捣充分、无空洞形成。浇筑过程中，全程监测预埋件位置，及时纠偏。
关键词：超大型预埋件、预拼装、加固监测、纠偏
Installation and construction technology of super large and high precision embedded parts
Dong Xiaoling, Li Jun, Yang Wenhua, Gao Fengyun
(China Xinxing Construction and Development Co., Ltd., Beijing 100039)
Abstract: In the special industrial plant, the special-shaped super large embedded parts are more and more common. In the construction process, BIM Technology is applied, such as block processing, integral pre assembly, re decomposition lifting reinforcement, layered pouring and other methods, and the lifting capacity of the existing vertical transportation machinery on site is used to avoid the investment of large professional lifting equipment. During the concrete pouring, a series of measures are taken to ensure that the concrete under the integral embedded steel plate is fully vibrated and no cavity is formed. During the pouring process, the position of the embedded parts shall be monitored in the whole process to correct the deviation in time.
Key words: Super large embedded parts, pre assembly, reinforcement monitoring and rectification
1、前言
随着我国经济的高速发展，特别是工业制造产业技术整体有了很大的提升，但与美国、日本、德国等制造业强国相比，我们仍有一定差距。随着中国制造业转型升级，相关的硬件设施在自主研发的同时，也积极从发达国家引进。工业建筑设计施工也同样如火如荼，在这些工业建筑中，为便于特种设备安装，需要在建设施工过程中进行位置预留。因个别特种设备体积较大，将会使用超大型预埋件进行预埋。
对超大型预埋件采用分块加工、整体拼装加固、拆分安装、再次拼装加固可以保证安装的精确度，保证了构件拆模后的观感，便于后期设备安装。
2、工程概况
某航空发动机试车厂房为国家重点项目，主要承担某发动机地面试验。试验时，发动机工作，将室外空气吸入试验厂房，大部分空气通过发动机的叶片做功后排入大气；小部分通过发动机燃烧后高空排放。
试验间用于发动机的整机试验，进气塔和桨流排气道为气流通道。燃气排气塔用于发动机的尾气排放，桨流排气道、燃气排气塔内设置消音装置，试车厂房试车间、消音间与排气消音塔间需安装消音设备。其中用于安装特殊消音装置的位置主要有两个同心超大尺寸异型环形预埋件，分别为φ8.5m（宽600mm）和φ6.5m（宽600mm），离地分别为1.75m和2.75米，圆心距地6.0m，材质均为30mm厚Q345B钢。其中φ8.5m圆环预埋在锥型体墙体上。
3、施工难点
3.1预埋件为环形异型构件，单体重量较大。其中φ8500圆环重3.8吨，φ6500圆环重2.9吨。
3.2预埋精准度较高。一是预埋件自身预埋加工和精准度较高，预埋件加工的精准度直接影响预埋的精准度，发动机试验工艺要求预埋件的加工和预埋精准度标准较高；二是预埋件相互之间位置的精准度较高。两个圆环直线距离为19米，圆心必须同心且位于试验间的正中心，圆心位置相对偏差不得大于30mm。
3.3安装难度较大。超大预埋件由于重量较重，尺寸较大，若考虑采用预埋件整体吊装的方法将会大幅度增加施工成本，同时吊装过程中预埋件容易变形，埋件就位后移动困难且难以控制安装精度。
4、施工方法
施工工艺流程：
4.1BIM合成分解
运用BIM对超大型预埋件进行建模，模拟呈现出实物效果。依据混凝土施工流水划分，钢筋分布及受力情况等对预埋件进行分解。
4.2预埋件分解编号加工
分块首先要满足结构使用要求，切割线不应留置在钢板受力集中部位，同时尽量避开锚件以及钢板下钢筋较密集处。其次分块大小要满足起重能力要求，以降低工程成本。再次单块尺寸不宜过大，防止吊装过程中钢板因自重、风荷载或起吊方式而产生变形。本工程现场配备一台TC6013塔吊，选用的车床最大加工弧度为120度。综合考虑到上述因素，加固材料及φ8500圆环二分之一块的重量约为2.1t，起重点离塔身约30米，此处塔吊起重最大荷载约为3.0t，满足起重要求。
将预埋件钢板分为若干块、统一编号（如图4所示），采用数控等离子切割机裁板，各分块之间留V形槽口，坡口要满足设计和焊接要求，保证焊接后等强连接的效果。V形坡口形状简单，但在焊接过程中应控制埋件变形。
4.3现场预拼装、分块加固再分解
预拼装是指在施工现场临时空地对预埋件进行放线定位，将预埋件进行实地拼装。将4块预埋件按照顺序依次放置在地面上，通过施加外力如千斤顶等使4块四分之一埋件严格按照定位线布置。完全定位后进行相邻板块焊接，因考虑到分部吊装，1和3、2和4坡口处采用3根φ25钢筋帮焊以便拼装后再进行分解，其他坡口处严格按照要求满焊。除上述焊接外，圆环上下半部分别增加三道横向及竖向支撑龙骨（50x70方钢管，支撑龙骨主要起定位圆心和加固圆环作用，在吊装和拼装时保证圆环不变形）。完成上述工作后，将1和3、2和4处帮焊钢筋进行切割，将整个预埋圆环分为上下两个部分。
预埋件钢板表面依照设计要求留置孔径为φ22钢筋焊接孔、孔径为φ20排气孔（间距1米）、孔径为φ80混凝土浇灌孔和振捣孔（间距2米）。待圆环整体拼装后进行分区域加固（上半部1和2，下半部3和4），确保圆环自身变形控制在技术要求范围内。
4.4分部吊装
在埋件安装前，先将墙体混凝土浇筑到埋件底标高，浇筑前在墙体内预埋6根φ25螺栓主要起圆环预埋件的调证位置及固定作用，其余每块相邻预埋件部位安装4根φ25螺栓，主要用于保证接茬处钢板焊接时不发生错位。对已分解为上下部的圆环按照顺序依次吊装，待下半部买件临时定位固定后，再吊装上半部，最后统一进行加固定位。
4.5组装加固、校对
在进行下部和上部预埋件吊装拼接时，利用三台经纬仪进行二维定位。焊接加固和模板安装的同时，持续对预埋件进行监测，以保证二维定位的准确性。
4.6组织验收
经自检合格后，通知监理进行验收。验收包括预埋件的位置、加固措施和模板支撑牢固性。
4.7混凝土浇筑
为减少混凝土浇筑时产生的冲击力对预埋件的影响，预埋件所在墙体分两次浇筑混凝土，即先浇筑下半部分，再浇筑上半部分。在混凝土浇筑过程中应注意以下事项：
4.7.1混凝土原材料要求和易性、坍落度等各项指标在进行浇筑之前进行各项参数的、搅拌，确保符合设计要求。
4.7.2混凝土浇筑应自预埋件加固点较密集处向较少处推移，保证埋件下混凝土浇筑密实。
4.7.3混凝土浇筑时严格按照分层浇筑、振捣充分、不允许漏振或过分振捣，以提高混凝土密实度和预埋件与混凝土间紧密结。
4.7.4根据浇筑方量，合理规划、确保一次性浇筑完 。
4.8信息收集反馈
模板拆除后，再次复核预埋件的位置偏差，并绘制在施工图纸上，反馈给设备安装厂家，以便设备加工和安装。
表1 预埋圆环位置偏差实测值汇总
预埋件加工、预拼装和分块吊装加固是整个施工工序中的关键工序，也是难点，对预埋件完成成果起着决定性的作用。在上述工序中，预埋件加工过程中要严格按照图纸尺寸，预拼装和吊装加固时应加强过程测量，并进行反复复核，以确保施工过程的精准度。
5、质量控制
5.1施工验收时，应对模板、钢筋的安装中对预埋件的标立、中心线位置、各预埋件相对位置及板平整度的允许偏差都要反复校核。
5.2浇筑过程中埋件坐标精度要严格控制。混凝土浇筑前对埋件位置进行复测，确定埋件精度满足要求。在混凝土浇筑过程和浇筑完成后，监测埋件的位置和相对位置，如出现细微偏差，立即停止混凝土的泵送，可采用千斤顶调整好埋件的位置，满足设计误差方可继续进行混凝土的浇筑。
6、应用情况
在超大预埋件施工过程中，采用分块加工、整体拼装加固、拆分安装、再次拼装加固、分层浇筑的方法，能利用现场现有垂直运输机械起重能力，避免投入大型专业吊装设备。应用BIM技术，选取合理的分块方案和焊接顺序，可以控制焊接变形，保证预埋件的平整度及轴线位移符合设计要求。浇筑混凝土过程中，全程监测预埋件位置，及时纠偏。以上施工方案克服了混凝土浇筑时对预埋钢件产生的冲击，确保了环形预埋钢板周围的混凝土振捣充分、无孔洞形成。目前该特种消音设备已经安装完成，并运行平稳，预埋钢板施工的高精度与高质量得到多方一致认可，此方案与工艺值得推荐与推广应用。
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