异形群组造流泵基础施工技术*

周志健，李 亮，于海申，李富强，李天赐

(中国建筑第八工程局有限公司华北分公司，天津 300350)

0 引言

大型地震工程模拟研究设施是研究地震机理的科研性工程，能模拟海洋、陆地等环境下的地震效应。在试验水池中安装多组造流泵，对水进行助推加速，形成水流，可最大程度还原水环境中的地震现象。

该试验工艺需较快的水流速度，强大的水流冲击威胁结构棱角，无法采用传统基础结构，异形群组造流泵基础两端呈梭形构造，造流泵进出水口法兰预埋在梭形结构中，两端法兰间安装造流泵，能有效避免水冲击的影响。该基础结构形式在施工中面临诸多难题，如埋件定位、模板支设、混凝土浇筑、连接管安拆等。

1 工程概况

本工程为大型地震模拟研究设施国家重大科技基础设施项目，包括实验中心和仿真中心，位于天津大学北洋园校区内，占地面积10万m2，建筑面积7.6万m2，建成后将成为全球规模最大、功能最全、装备最先进的地震模拟研究设施科研中心。

造流泵基础位于实验中心地下2层，呈梭形群组排列，共48组。安装大型造流泵设备的异形群组造流泵基础结构复杂，含有弧形混凝土结构且带有9°坡度，如图1所示。

图1 异形群组造流泵基础

每组异形基础间安装造流泵设备，造流泵体量大、安装精度要求高。土建施工阶段将造流泵法兰埋件预埋在异形群组混凝土基础中，为使法兰预埋位置精准，便于后期造流泵设备安装，法兰埋件利用连接管相连，待混凝土浇筑完毕后，拆除连接管，连接管位置即造流泵设备安装位置。

2 施工重难点

2.1 法兰埋件定位安装

大型实验室设备中，超大超重型造流泵设备主要由造流泵法兰、连接管、造流泵机组成。设备自重大、精度高，运行过程中产生较大振动，为保证造流泵设备在运行过程中稳定性不变，需将两端进出水口法兰预埋在异形群组混凝土结构基础中。造流泵法兰预埋的难点在于成组成排埋设，法兰间相对位置和安装精度要求严格。

2.2 异形基础模板支设

异形群组造流泵基础施工时，基础端部为弧形结构，类似梭形构造，采用传统模板工艺很难支设梭形混凝土造型。同时，梭形基础坐落于带有坡度的顶板上，导致无法采用标准模板进行支设。若采用普通模板支模，无法满足设计要求的造型和平整度，因此需采用特殊定型的木模板支模。

2.3 混凝土分层浇筑

梭形基础为异形体，结构较复杂，同时梭形基础中预埋重型高精度埋件，采用支架固定埋件会存在较多阴角区域，一次性浇筑混凝土无法保证基础结构密实性。因此需分层浇筑混凝土，首次浇筑将支架固定在混凝土结构中，第2次浇筑将法兰埋件预埋在异形群组造流泵基础内，实现异形混凝土结构群组造流泵基础施工。

3 异形群组造流泵混凝土结构基础施工技术

3.1 埋件高精度定位安装技术

1)采用角钢、H型钢等加工制作法兰支撑架，在支撑架顶端将螺栓与垫板组成标高调节机制，构造如图2所示。

图2 法兰支撑架构造

2)采用十字放样法定位支撑架底部脚板坐标位置，平面定位、标高误差为±3mm，支撑架底部脚板布置如图3所示。

图3 支撑架底部脚板布置

3)安装完成底部脚板后，在脚板上采用十字放样法定位支撑架立柱基准线，将法兰支撑架放置在立柱基准线定位处，通过仪器进行精度调节，并焊接固定(见图4)。

图4 法兰支撑架定位安装

3.2 混凝土分层首次浇筑

异形群组造流泵基础结构复杂，且基础结构中预埋重型法兰。造流泵基础混凝土分2次浇筑，首次浇筑时，混凝土标高在支撑架顶部调节垫板以下，将法兰管支撑架预埋在混凝土中，使支撑架更加稳固。施工缝呈阶梯形，留设在法兰管端头，便于调节垫板标高，易于清理杂物，如图5所示。

图5 首次混凝土浇筑范围

3.3 造流泵法兰管安装工艺

1)造流泵预埋法兰采用支撑架成组安装的方法。每组造流泵管道有1件进水口法兰管A，1件出水口法兰管B，2件连接管C和1件加固管，如图6所示。

图6 单组造流泵管预拼装

每组造流泵管道采用管托+支撑架进行支撑。管托是直接承托法兰管A、法兰管B、加固管的构件，如图7所示。在加工厂内，将管托与造流泵法兰焊接成整体。

图7 管托构造

2)将法兰管吊装至调节完成的支撑架上，安装连接管C及加固管，将法兰管A/B连接为整体，保证各部分法兰管中心在同一水平标高。使用全站仪测量法兰管，通过调节垫板处的螺栓，整体调节法兰管x，y，z方向的偏差。垫板上的调节螺栓如图8所示。

图8 调节螺栓示意

3)使用全站仪监测法兰管整体调节全过程，到达设计定位后，采用对称焊接的形式将管托固定在支架上，安装完成后如图9所示。

图9 造流泵法兰及支撑架安装

3.4 定型异形模板安装法

因梭形造流泵基础位于9°斜坡的顶板上，故定型异形模板加工尺寸、形状较严格。根据梭形造流泵基础端部的半径、角度及顶板坡度，由工厂直接加工生产该异形模板，运输至现场进行支设，形成异形造流泵基础设计形状。定型异形模板支设如图10所示。

图10 定型异形模板支设

3.5 混凝土分层第2次浇筑

混凝土浇筑前，剔除施工缝部位混凝土结构表面浮浆。混凝土浇筑到地下2层结构设计标高时，将进水口法兰管A、出水口法兰管B预埋至混凝土中，如图11所示。

图11 第2次混凝土浇筑区域

3.6 连接管拆除工艺

由于施工现场空间狭小，造流泵基础结构复杂，起重设备无法到达指定部位。采用H型钢焊接成可移动式门式起重机，将手拉葫芦吊挂在门式起重机横梁上拆卸连接管。使用门式起重机+手拉葫芦拆卸连接管，起吊速度慢、可控性高，可有效避免连接管摆动破坏混凝土结构，在异形群组造流泵基础结构内，仅预埋进水口法兰管A、出水口法兰管B，如图12，13所示。

图12 异形群组造流泵基础预埋法兰管

4 实施效果

大型地震工程模拟研究设施项目采用异形群组造流泵基础施工技术，解决高精度埋件定位安装难度大、异形基础结构混凝土施工难等问题，实现梭形混凝土结构施工质量一次成优。

图13 法兰管预埋

工程于2020年7月27日进行异形造流泵基础首次混凝土浇筑，2020年10月21日拆卸全部连接管。现已施工完成异形群组造流泵基础，埋件定位符合设计要求，定型异形模板内混凝土平整度良好，采用门式起重机、手拉葫芦拆卸方式未破坏基础混凝土结构。