设备与基础的连接方法研究

黄静 赵中海

【摘 要】机械设备安装质量的好差，将直接影响项目能否正常运营，坚固的设备基础可以保证安装精度和设备正常运转。本文主要讨论了设备与基础的连接方法。

【关键词】设备；基础；连接方法

Research on the connection method of the equipment and infrastructure

Huang Jing，Zhao Zhong-hai

（Zhejiang billion Ha Construction Co.， Ltd Shengzhou Zhejiang 312400）

【Abstract】Good mechanical equipment installation quality is poor， the project will directly affect the normal operation of whether the device can guarantee a solid basis for the installation accuracy and normal operation of equipment. This paper discusses the equipment and infrastructure connection method.

【Key words】Equipment；Foundation；Connection Method

在很多工程项目中，有各种机械设备需要安装，机械设备安装质量的好差，将直接影响项目能否正常运营，每台机械设备均应有一个坚固的基础，以承受设备本身的重量、载荷和传递设备运转时产生的摆动、振动力。坚固的设备基础可以保证安装精度和设备正常运转。本文主要讨论了设备与基础的连接方法。

1. 设备基础的功能

（1）把设备牢固固定在需要的位置上。

（2）承受设备的全部重量和工作时产生的振动力、动力，并把这些力均匀地传递到土壤中去。

（3）吸收和隔离设备运转时产生的振动，防止发生共振现象。

2. 基础检验的主要方法

基础施工完成后必须经过必要的检验方可进行机械设备的安装，尤其是振动大、转速高、重型设备的基础。

（1）基础施工单位应提供设备基础质量合格证明书：主要检查其混凝土配比、混凝土养护及混凝土强度是否符合设计要求。

（2）如果对设备基础的强度有怀疑，可用回弹仪或钢珠撞痕法等对基础的强度进行复测。

（3）对基础的外观检查：主要察看基础表面有无蜂窝、麻面等质量缺陷。

（4）对基础的位置、几何尺寸的测量检查：检查的主要项目有基础的坐标位置，不同平面的标高，平面外形尺寸，凸台上平面外形尺寸，凹穴尺寸，平面的水平程度，基础的铅垂程度，预埋地脚螺栓的标高和中心距，预埋地脚螺栓孔的中心位置、深度和孔壁铅垂程度，预埋活动地脚螺栓锚板的标高、中心位置、带槽锚板和带螺纹锚板的水平程度等。

（5）对重型设备基础的预压试验是为了防止重型设备安装后由于基础的不均匀下沉造成设备安装的不合格而采取的预防措施。基础预压试验的预压力应不小于设备满负荷运转作用在设备基础上力的总和，观测基准点应不受基础沉降的影响，观测点在基础周围不少于均布的四点。观测应定时并应直到基础基本稳定为止。观测期间应有详细记录。

对安装水平要求不太高的重型设备在安装前不做基础预压试验，而只在设备试运转时进行基础的沉降观测，其方法如上所述。

3. 设备与基础的连接方法

设备与基础的连接是将机械设备牢固地固定在设备基础上，以免发生位移和倾覆。同时可使设备长期保持必要的安装精度，保正设备的正常运转。

设备与基础的连接方法主要是采用地脚螺栓连接并通过调整垫铁将设备找正找平，然后灌浆将设备固定在设备基础上。

3.1 地脚螺栓。

地脚螺栓一般可分为固定地脚螺栓、活动地脚螺栓、胀锚螺栓和粘接地脚螺栓。

（1）固定地脚螺栓。

又称为短地脚螺栓，它与基础浇灌在一起，用来固定没有强烈振动和冲击的设备。其长度一般为100～1000mm，头部做成开叉形、环形、钩形等形状，以防止地脚螺栓旋转和拔出。

固定地脚螺栓在安装时有一次灌浆和二次灌浆。一次灌浆即是预埋地脚螺栓，关键是螺栓定位准确。预埋地脚螺栓的一般定位方法包括模板定位、与钢筋网分别焊接固定等。

对于重要设备的预埋地脚螺栓，安装单位应提前介入，避免出现问题。二次浇灌法是在基础预先留出地脚螺栓孔，安装设备时穿上地脚螺栓，然后把地脚螺栓浇灌在预留孔内。

（2）活动地脚螺栓。

又称长地脚螺栓，是一种可拆卸的地脚螺栓，用于固定工作时有强烈振动和冲击的重型机械设备。这种地脚螺栓比较长，或者是双头螺纹的双头式或者是一头螺纹、另一头T字形头的T型式。

活动地脚螺栓有时要和锚板一起使用，锚板可用钢板焊制或铸造成型，中间有穿螺栓或不使螺栓旋转的孔。活动地脚螺栓敷设的要点是：螺栓孔内不灌浆；双头式要拧紧；T字式要注意T字的方向，保证与锚板长方孔成90°交角。

（3）胀锚地脚螺栓。

胀锚地脚螺栓中心到基础边沿的距离不小于7倍的胀锚地脚螺栓直径；钻孔时应防止钻头与基础中的钢筋、埋管等相碰；安装胀锚地脚螺栓的基础强度不得小于10 MPa；钻孔处不得有裂缝；钻孔直径和深度应与胀锚螺栓相匹配。

（4）粘接地脚螺栓。

近年应用的一种地脚螺栓，其方法和要求与胀锚地脚螺栓基本相同。在粘接时应把孔内杂物吹净，并不得受潮。粘接方法要符合粘接材料的规定。

在地脚螺栓敷设过程中，一旦出现问题而又不能及时发现并解决，会给设备安装质量造成隐患。活动地脚螺栓和预埋地脚螺栓的检查应在设备安装前进行，预留孔地脚螺栓的检查应在设备就位后地脚螺栓灌浆前进行。检查应按国家现行规范《机械设备安装工程施工及验收通用规范》的规定进行。

（5）地脚螺栓常见质量通病。

地脚螺栓中心位置超差；地脚螺栓标高超差（包括偏高和偏低）；地脚螺栓在基础内松动；地脚螺栓与水平面的垂直度超差。

3.2 垫铁。

垫铁的作用是把设备的重量传递给基础，又可以通过调整垫铁的厚度将设备找平。

3.2.1 垫铁的种类和用途。

垫铁有平垫铁、斜垫铁、开孔垫铁、开口垫铁、钩头成对斜垫铁、调整垫铁、调整螺钉等。

（1）平垫铁和斜垫铁：此类垫铁的规格已标准化，斜垫铁分A型和B型两种。A型斜垫铁的代号是斜1A～斜6A，B型斜垫铁的代号是斜1B～斜6B。平垫铁（C型）的代号是平1～平6。平垫铁和斜垫铁的表面一般不进行精加工，如有特殊要求的机械设备（如离心式压缩机、汽轮发电机等），应进行精加工，加工后的结合面还应进行刮研。大量的机械设备的找平找正都使用平垫铁和斜垫铁。

（2）开口垫铁和开孔垫铁：作为设备支座（支腿）下的可调整支撑，安装在金属结构或地平面上，用于支撑面积较小的设备。其开孔、开口的大小比地脚螺栓直径大2～5 mm，其宽度应比设备底脚稍宽，长度应比设备底脚长20～40 mm，厚度根据实际要求而定。

（3）钩头成对斜垫铁：多用于不需要设置地脚螺栓的金属切削机床上（如磨床）。其钩头的厚度一般为15 mm，钩头的高度一般为10 mm，斜度一般为1/10～1/20，其他尺寸根据实际而定。

（4）调整垫铁：一般用于精度要求较高的金属切削机床（如精密车床、磨床、龙门刨床等）的安装中。调整垫铁分为螺栓调整垫铁和球面调整垫铁。螺栓调整垫铁又分为二块调整垫铁（由垫座、调整螺栓、调整块组成）和三块调整垫铁（由垫座、调整螺栓、调整块、升降块组成）。球面调整垫铁（由垫铁底座、调整楔、螺栓、螺母、球面垫圈等组成）具有结构紧凑、使用方便、安全可靠等优点，但结构较复杂。

（5）调整螺栓：一般是随设备带来的，用调整螺栓调整设备的水平度十分方便。

3.2.2 垫铁总面积的确定。

垫铁总面积可按下式计算：

ACQ1+Q2R

式中：A——垫铁面积mm2；

C——安全系数，宜取1.5～3；

Q1——由于设备等的重量加在该垫铁组上的负荷（N）；力；

Q2——由于地脚螺栓拧紧所分布在该垫铁组上的压力（N），可取螺栓的许可抗拉力；

R——基础或地坪混凝土的单位面积抗压强度（MPa），可取混凝土设计强度。

3.2.3 垫铁的放置方法

垫铁的放置方法有标准垫法、十字垫法、筋底垫法、辅助垫法、混合垫法等。

3.2.4 敷设垫铁的注意事项。

（1）在基础上放置垫铁的位置应铲平，使垫铁与基础之间的接触良好。

（2）每一垫铁组应尽量减少垫铁的块数，且不宜超过3块，并少用薄垫铁；放置平垫铁时，最厚的应放在下面，最薄的且不小于2mm放在中间，并应将各垫铁相互用定位焊焊牢，但铸铁垫铁可不焊。

（3）承受负荷的垫铁组，应使用成对斜垫铁，且调平后灌浆前用定位焊焊牢，钩头成对斜垫铁能用灌浆层固定的可不焊。

（4）承受重负荷或有强连续振动的设备宜使用平垫铁。

（5）每一组垫铁应放置整齐平稳，接触良好，设备调平后，每组垫铁均应压紧；对高速运转的设备，用0.05 mm的塞尺检查垫铁之间和垫铁与设备底座之间的间隙时，在垫铁同一断面处从两侧塞入的长度总和不得超过垫铁总长（宽）度的1/3。

（6）设备调平后，垫铁端面应露出设备底面外缘，平垫铁宜露出10～30mm，斜垫铁宜露出10～50mm；垫铁组伸入设备底座底面的长度应超过设备地脚螺栓的中心。

安装在金属结构上的设备调平后，其垫铁均应与金属结构用定位焊焊牢。

（7）设备用调整垫铁调平时，螺纹和滑动面上应涂以水性较好的润滑脂；设备调平后，调整垫铁应还有调整余量；调整垫铁的垫座，应用混凝土灌牢，但不得灌入活动部分。

（8）设备用调整螺钉调平时，不作永久支撑的调整螺钉调平后，设备底座下应用垫铁垫实，再将调整螺栓松开；调整螺钉支撑板的厚度应大于螺栓直径；作为永久性支撑的调整螺钉伸出设备底座底面的长度应小于螺钉直径。

3.2.5 无垫铁施工。

无垫铁施工是一种比较新的施工方法，这种方法在保证施工质量的前提下，可以节约大量钢材。

（1）无垫铁施工要点：无垫铁施工时的设备找平、找正、调标高时，可用斜垫铁、整垫铁、调整螺钉等工具将设备的水平和标高调整到符合要求后，进行第二次灌浆（调整工具处不灌）。待灌浆层强度达到75%以上时，撤出调整工具，然后将留出的位置用灌浆料填实，并再次紧固地脚螺栓，复查设备精度。

（2）无垫铁安装施工要求：根据设备的重量、底座的结构确定临时垫铁、小型千斤顶或调整螺钉的位置和数量；当设备底座上设有安装调整螺钉时，其支撑调整螺钉用的钢垫板上平面的水平度允许偏差不大于1/1000；采用无收缩混凝土灌浆应随即捣实灌浆层；无收缩混凝土及微膨胀混凝土的配合比应符合国家现行规范《机械设备安装工程施工及验收通用规范》规定。

3.2.6 座浆法施工要点。

（1）确定基础安放垫铁位置，将放置垫铁：处的基础表面混凝土铲除，用清水冲洗干净之后，再用压缩空气将积水吹净。

（2）座浆时将木盒（木盒尺寸应比垫铁尺寸大60～80mm）放在垫铁位置上，将座浆混凝土捣实，达到表面平整，并略有出水现象为止。

（3）用水平仪、水准仪调整垫铁的标高和水平度。

（4）座浆混凝土强度达到75%以上时，方可安装设备。

（5）座浆混凝土配制的技术要求和施工方法，应符合国家现行规范《机械设备安装工程施工及验收通用规范》的规定。

3.3 设备灌浆。

（1）灌浆的方法和灌浆料。

设备灌浆分为一次灌浆（设备地脚螺栓孔和设备底座与基础之间的灌浆一次完成）和二次灌浆（设备地脚螺栓孔和设备底座与基础之间的灌浆分两次完成）两种。一次灌浆用于安装精度不高的设备，二次灌浆用于安装精度要求较高的设备。

灌浆料分为细碎石混凝土、无收缩混凝土、微膨胀混凝土、环氧砂浆和其他灌浆料（如CGM高效无收缩灌浆料、RG早强微胀二次灌浆料）等。

（2）设备灌浆要求。

预留孔灌浆前，灌浆处应清洗洁净，灌浆宜采用细碎石混凝土或其他灌浆料，其强度应比基础或地坪的强度高一级，灌浆时应捣实，并不应使地脚螺栓倾斜和影响设备的安装精度。

当灌浆层与设备底座面接触要求较高时，宜采用无收缩混凝土或水泥沙浆。

灌浆层厚度不应小于25mm。仅用于固定垫铁或防止油、水进入的灌浆层，且灌浆无困难时，其厚度可小于25 mm。

灌浆前应敷设外模板，外模板至设备底座面外缘的距离不宜小于60mm。模板拆除后，表面应进行抹面处理。

当设备底座下不需要全部灌浆，且灌浆层承受设备负荷时，应敷设内模板。

参考文献

[1] 张秀德主编.安装工程施工技术及组织管理[M]，北京：中国电力出版社，2002.

[2] 蔡耀恺主编.机电安装工程管理与实务（1级）[M]，北京：中国建筑工业出版社，2004.

[3] 张秀德主编.安装工程施工技术及组织管理[M]，北京：中国电力出版社，2002.

[文章编号]1619-2737（2015）10-20-856

[作者简介] 黄静（1969.10-），女，籍贯：安徽肥东，工作单位：浙江亿厦建设有限公司，职称：助理工程师，研究方向：工程施工管理。