袁 陵,钟煌正
(1、散裂中子源科学中心 广东东莞 523808;2、中国科学院高能物理研究所东莞研究部 广东东莞 523803;3、招商局物业管理有限公司东莞分公司 广东东莞 523803)
中国散裂中子源[1]是国家“十一五”期间重点建设的大科学装置,为世界第四台中子源装置,是位于国际前沿的高科技、多学科应用的大型研究平台。本次工程材料中子衍射谱仪项目,是中国散裂中子源为解决我国在材料与装备制造等领域“卡脖子”问题而建设的一个重大应用,项目建设于中国散裂中子源园区内,将依托散裂中子源建设成具有国际先进水平的研究终端装置。
工程材料中子衍射谱仪项目的核心设备是安装在样品中心的超精密设备,但设备自身的调节能力有限,因此对其设备基板(长宽为2.4 m×2.4 m)的安装精度要求非常高,整体平整度偏差要求小于1 mm,远超相关建筑规范规定的2 000 mm 不超过8 mm 的要求,施工难度大。该预埋板的预埋精度直接影响后期设备安装和装置的有效运行,是工程的关键工序,因此急需研究出一种针对较大型预埋板精准预埋施工的新式预埋技术。
新式预埋技术是通过特殊设计的支架体系,达到多级控制、多级准直、逐级消化预埋误差的目的,最终满足设备安装的要求。
预埋板(见图1)的安装精度依靠其支架的设计,本次创新设计的支架体系,可以通过三层定位、三级准直等手段最终满足预埋板超规范标准的预埋精度要求。
图1 预埋板平面Fig.1 Plan of Embedded Slab (mm)
⑴预埋板为铁预制成品,重量大、尺寸大、预埋板定位、水平度等精度要求高;
⑵现场影响因素众多,质量控制难度大;施工过程中,混凝土浇筑[2]、振捣、焊接等都会影响预埋板的安装精度;
⑶新研究的支架体系,不可避免的因素对预埋精度产生影响,用特殊加固使预埋板与调平支架形成一个整体的受力体系[3];
⑷通常预埋板直接焊接到槽钢上或者卡板上钻孔,将预埋件两端插入槽钢或卡板孔中[4-5],此安装方法预埋件位置难以调校,易引起返工;
⑸适用于土建较大预埋板、异形预埋板的高精度预埋施工。
整个预埋板调平体系(见图2)可分为3 层(见图3、图4):定位基座(第1 层)、调平支架(第2 层)、预埋板(第3层)。
图2 支架体系三维模型拆解Fig.2 Support System for 3D Model Disassembly
图3 组合模型Fig.3 Combined Model
图4 支架体系Fig.4 Support System
⑴第1层:定位基座作为整个支架体系的粗调定位层,进行第一次准直和精度调节,其4个点位整体水平度达到常规施工要求即可,为第2层提供安装平台,同时可避免第1层浇筑对钢筋的扰动,减小误差,提高可控性;
⑵第2层:调平支架作为整个支架体系的精调定位层,创新性的采用螺栓丝扣调平的方式,对其16个螺帽点位进行第二次准直和精度调节,其整体水平度偏差需达到1 mm内;
⑶第3 层:预埋板作为精调验收层,预埋板就位后进行整体的第三次准直及调平,将整体平整度误差调到1 mm以内。
4.1.1 定位、放线
首先在垫层上测量放线,如图5⒜所示,确定预埋板的位置,预埋板安装的关键在于定位与调平,为达到预埋精度要求,采用点定位的方案,国家三等水准测量规范。
4.1.2 支架体系安装
根据定位预埋板中心点及4 个角点,放置定位基座,如图5⒝所示,进行一级准直和定位,按相关规范要求调平后与筏板面筋焊接固定,第1层浇筑前,在预埋板的每边需扩大50 mm,再装钉模板,为第2层位置偏差的调节提供条件。
图5 定位、放线与定位基座就位Fig.5 Positioning and by Taking,Positioning Base in Place
调平支架采用剥肋滚压直螺纹控制螺杆[6]插入预埋板的深度,勿超出螺杆螺纹区域,保证支架安装时底部平整,定位基座与调平支架水平接触面点焊固定,勿焊死,便于误差不满足要求时再次调节。
调平支架层,如图6⒜所示:浇筑完定位基座层后,再安装调平支架,进行二级准直,利用螺母的自锁性,使预埋板具备上下调节功能,采用摩擦防松,预埋板下方使用双螺母[7],增加螺纹接触面,从而增大摩擦力矩,进行精调,通过旋拧调节至整体水平度偏差小于1 mm,如图6⒝所示。
图6 调平支架预安装及预埋板安装Fig.6 Leveling Bracket is Pre-installed and Embedded Steel Plate Plateinstallation
预埋钢板就位后即可开始三级准直工作,用全站仪复测预埋钢板4 个角点坐标和中心点坐标、标高复测、板面四角位置的平整度,通过调平螺母进行精调,直至满足要求,完成调平工作。
定位和调平满足设计要求后,调平支架与锚筋、螺母进行满焊[8]固定,现场要采取间歇性焊接,避免烧焊造成钢构变形,焊接固定后需再次对板的位置和标高进行复测,确保精准。
采用比接触面高一个标号的微膨胀混凝土[9],工作要连续进行,不能中断,并尽可能缩短灌浆时间。应从一侧或相邻的两侧多点进行灌浆,直至从另一侧溢出为止,以利于灌浆过程中的排气,不得从四侧同时进行灌浆。引流时,振捣棒注意不对预埋板造成扰动。
施工过程采用拓普康GTS-G02 全站仪、棱镜等设备;最终验收预埋板精度,采用反射球、Leica TDRA6000 全站仪、WILD NL 投点仪等设备,采用SA软件进行三维测量[10],获取待测点的三维坐标。
经第三方检测,样品中心预埋板调平最大误差为0.6 mm,满足设备安装要求。
预埋板表面积越大,调平误差值越难控制,新式预埋技术成功应用于工程材料中子衍射谱仪工程,利用新式预埋技术通过支架体系结合双螺母调节实现高精度预埋的要求,解决了大型的预埋板以传统的基建施工手段很难满足高精度预埋的难题,此技术能广泛应用于施工中,有较高的实用性、可靠性且易于操作,适用异形预埋板,是解决建筑工程中高精度预埋施工难题的有效办法。