汽机基础预埋套管安装精度控制施工技术

王中军WANG Zhong-jun；吴瑜灵WU Yu-ling；刘洪波LIU Hong-bo；范枝波FAN Zhi-bo；赵金龙ZHAO Jin-long

（①中铁建工集团广东有限公司，广州 510000；②广东建科创新技术研究院有限公司，广州 510000）

1 工程概况

某资源热力电厂位于广州市增城区仙村镇碧潭村西南部，建筑物基底拟占地面积46815m2，总建筑面积91709m2。本热力电厂设计日均焚烧处理垃圾量为3000吨，配置4台800吨/日垃圾焚烧炉和2台50MW凝汽式汽轮发电机组，构筑物最大高度130米。汽轮发电机厂房运转层用于安装汽轮发电机等重要大型设备，属于发电厂土建工程的核心部分[1]。发电机组所在汽机间的基础的施工是资源热力电厂建设中的重点和难点[2]，其预埋件的精度直接影响汽轮机的正常安装。

本项目汽机间共配置2台50MW凝汽式汽轮发电机组，汽轮机的额定转速5500r/min，发电机的额定转速为3000r/min，汽机间基础需施工众多的预埋件，数量约在200个左右，主要包含：5根预埋钢管φ152、34根预埋套管φ89、5根平台周边预埋角钢L50、其他梁侧预埋件等。两台汽轮机主要是通过地脚螺栓进行安装，而预埋套管主要用于穿设地脚螺栓，因此，预埋套管埋设要求施工精度很高，是一项非常精细的工作，每道工序必须严格把关，才能确保预埋套管达到设计及规范要求。倘若发生较大偏差后纠偏，将浪费大量的成本和时间，从而严重影响工期。

2 预埋套管定位方法

对于预埋套管施工，常规的定位方法是使用全站仪对预埋洞口进行横向和纵向两个方向上的定位，适用于预埋套管长度较短、数量较少的情况。施工单位在放置预埋件钢套管时采用的传统方法是套设木塞固定法。该方法具体施工步骤为：先进行基础底模安装固定和孔位放样，将木塞固定于基础底模之上，保持木塞间的间距，将钢套管套于木塞之上。该方法施工速度较快，材料成本低，能有效确定套管下口的位置，但无法精准控制套管上口的位置，并且在施工时容易受到外界扰动。因此该方法的预埋套管安装精度较低。

基于上述方法进行改进，在利用全站仪对预埋件孔洞进行多次测量定位后，使用单独定位板代替木塞将预埋套管进行安装固定，该方法所需的螺栓数量较多，套管下口得到了较高的精度控制，但由于套管上口未得到有效的固定，预埋套管在施工时抗侧刚度较低，所以预埋套管整体精度的控制仍旧难以保证[3-5]。

后来邓永星[6]提出角钢整体定位法，该方法具体施工步骤为：梁底模安装固定、孔位放样定位完成后，将角钢按套管外廓线通过铁钉固定于底模之上，并分区域将底部角钢焊接成整体，保证孔与孔间间距。套管上口分区域通过角钢连接成整体，并与不与钢筋相连的支撑脚手管焊接固定。对套管的上下口均用角钢固定，但此方法易受工人操作技术的影响，定位精度不够高，预埋件的固定同样容易受到外部环境的干扰。

针对本工程的预埋套管长度较长、螺栓数量较多、精度要求高的情况，目前也有常用的成熟方法，本文称之为槽钢整体框架定位法，即利用全站仪多次双向定位后，套管下口采用预制铁板固定，套管上口使用槽钢焊接形成的整体定位框架取代传统的单独定位板工艺进行固定[7]。此方法极大程度上提高了螺栓孔洞预埋的精准性和抗干扰能力，施工速度快、精度高。

从多角度、多方位对上述方法进行对比分析：套设木塞固定法的成本最低，但由于施工控制效果最差，安装精度难以完全把控，可能会存在工期延误、工程返工的风险；角钢整体定位法的成本适中，预埋件安装精度一般，由于固定设施不够可靠，可能会受到施工引起的扰动，出现套管偏移的问题；槽钢整体框架定位法的成本比另外两组略高，但槽钢在安装完成后可进行回收利用，预埋件可实现高精度安装，工期得以严格保证。因此本项目初步选择采用槽钢整体框架定位法。

3 施工方法的改进

传统的槽钢整体框架定位法的主要施工流程如下：①搭设钢平台→②施工放样→③形成槽钢整体定位框架→④套管下口固定→⑤套管上口定位、微调和固定→⑥安装精度校核及验收。

在对以往的类似工程展开调研后，项目部发现传统的槽钢框架定位法虽然能够保证预埋套管的安装精度，但综合施工成本偏高，其主要原因在于该法通常需要制作钢平台，而钢材的成本远高于木材的价格。在汽轮机基础运转层框架梁底之上设置钢平台主要是为了使其承担预埋套管施工时产生的各种荷载并保证套管定位的准确性，套管等预埋件先通过设置上下两层环板来完成水平方向上的固定，然后竖直方向则支撑在稳定可靠的钢平台上。钢平台可以采用预先埋置的钢板或钢管固定于运转层满堂脚手架上。然而，设置的满堂脚手架可为预埋件的施工提供便利的同时还可充当竖向限位的主要措施，水平方向上的侧移无需通过设置刚度较大的钢结构来限制，钢平台可替换为木平台。因此，本项目对该环节做出了改进，采用木平台代替钢平台作为承载和预埋套管定位的施工平台。

槽钢框架定位法将套管下口固定的常规方法为：将预埋套管插入到铁板的中心孔，并将预埋套管的底面与铁板底面对齐后进行焊接成整体，在梁底模上进行施工放样和位置标识后，采用4×M8的螺栓将铁板固定梁底模的标识位置。套管下口固定的常规方法示意图如图1所示。

由上述可知，套管下口固定的常规方法需要进行焊接和螺栓固定的工序，施工工序较为繁琐。为解决上述问题，本项目对套管下口固定方法进行了进一步的改进：首先，制作好带卡扣的PVC托盘，PVC托盘的尺寸根据预埋套管大小确定，一般取：L（不含卡箍的PVC托盘直径）=D（预埋套管直径）-30mm，卡扣的水平尺寸为20mm，卡扣的数量通常为4个，对称均匀设置于托盘圆周，托盘的其他尺寸见图2所示；在梁底模上进行施工放样和位置标识后，利用自攻螺丝或铁钉将PVC托盘固定于梁底模的标识位置，然后将预埋套管插入到PVC托盘中，卡扣由于受到预埋套管的挤压，对其产生反作用力，套管下口因此而被牢牢固定。

4 施工技术要点

本项目对传统的槽钢整体框架定位法进行了改进，同时也带来施工技术要点的改变，下文将对改进后的方法技术要点进行详细的阐述，为以后类似的工程提供相应的施工经验。

4.1搭设木平台 汽轮机、发电机等重要大型设备主要安装在汽机基座运转层上部，其施工质量对机组的安全运行起到了至关重要的作用，而木平台则需依据预埋件的分布情况和重量均匀布置在运转层框架梁之上，然后利用满堂脚手架进行固定和支撑。

4.2施工放样 若要保证预埋套管中心位置准确性，首先应保证轴线的准确性。汽机基础框架梁底模铺设固定后，通过全站仪放出汽轮发电机中心线以及各编号对应的轴线，确认无误后将轴线弹于梁底模板上。然后根据设计图纸尺寸初步确定每个预埋套管的中心点，然后测量中心点至轴线距离、点与点间距、对角线间距，再次做细微调整，直至上述距离误差均小于2mm最终确定孔中心，孔中心确定后，直接以与预埋套管同型号钢管为模具将套管外轮廓用红油漆喷涂于梁底模之上。

4.3槽钢整体定位框架形成 在框架柱绑扎钢筋阶段，注意框架柱钢筋的避让，设置并固定一根槽钢柱，柱高略低于预埋套管长度。槽钢梁按照套管间距先做好标记，然后对标记的位置进行开孔，开孔的直径比预埋套管直径大10mm，即每边预留5mm调节，然后在每个孔洞附近、槽钢上翼缘位置对称焊接四块钢板，然后在每块钢板上焊接M12螺母（螺母上配置匹配的螺栓）。待槽钢梁加工完毕后，利用吊机将其吊至预定的位置，然后将槽钢梁与槽钢柱、槽钢梁与槽钢梁之间通过焊接的方式进行连接。焊接槽钢形成整体框架时，对全部焊缝进行外观缺陷及几何尺寸检查，其外观可见缺陷及几何尺寸偏差须符合三级焊缝合格标准要求。

4.4套管下口固定 将PVC托盘对准红油漆标记后，并使用卷尺进行误差校正，通过自攻螺丝或铁钉固定于梁底模之上。此外，值得注意的是，在钢筋安装过程中，应适当调整主筋间距以避开预埋套管位置，这样可以大大减小后期预埋套管安装时钢筋调整工作量。完成PVC托盘在梁底模上的固定工作后，将预埋套管垂直插入PVC托盘的中心孔，检查预埋套管下口是否因卡扣给予的挤压力而固定。若预埋套管下口未能进行固定，检查PVC托盘卡扣的完整情况和回弹力，若出现损坏，则及时更换性能良好的PVC托盘。

4.5套管上口定位、微调和固定 将预埋套管穿过槽钢梁开孔处，放置在模板上标记的轮廓线内，开始调整预埋套管垂直度，分两次调整到位。首先用水平尺检测，当气泡居中后将套管下口临时固定。第二次借用脚手架作为固定点，用细绳拉出汽轮机的中心线和轴线，通过调节M12螺栓的长度以调节套管平面位置，调整套管上口中心点至轴线距离、点与点间距、对角线间距直至误差均小于3mm，调节完成后拧紧四个对称布置的螺栓进行套管上口的固定。

4.6安装精度校核及验收 在预埋套管、地脚螺栓安装完成后，利用汽轮机的中心线和轴线拉出细绳进行精度校核，使得安装的误差在规范设计的范围内，若不满足设计要求，应对预埋套管整体进行微调，直至误差达到设计范围之内。

4.7地脚螺栓的保护 在地基基础施工和地脚螺栓安装完成后，需采取措施对地脚螺栓进行保护。可采取的措施主要有：①在地脚螺栓外露的丝扣上涂上一层润滑油，并用塑料薄膜或其它防水材料进行隔绝，以免在混凝土浇注时，螺纹被工程泥浆所污染，从而造成螺帽不能旋紧。②在混凝土支承面上铺设覆盖层，以确保支承表面清洁；③在混凝土支座周围设置地脚螺栓警示架，并附有警示，不得碰撞锚杆等。

5 应用效果

在广州某资源热力电厂的建设中，汽机间预埋套管采用改进后的槽钢整体框架定位法进行安装，项目部组织参建各方对各预埋套管、地脚螺栓的定位进行验收，预埋套管和地脚螺栓的偏差均在允许偏差范围内，验收通过率为100%，汽轮机也顺利完成组装。与常规的方法相比，本项目采用木平台代替钢平台作为保持整体稳定性的施工平台，采用PVC托盘代替带孔钢板进行预埋套管的固定，改进后的这两个环节由于需要的预埋件较少，预制构件加工和操作工艺也相对简便，工期方面也得到了缩短。与同规模、同类型的工程项目进行对比，改进后的施工方法比常规的方法提前了9天的工期。因此，改进后的方法在保障安装质量和安全的情况下，能够起到材料成本、人工成本以及提高施工速度的有利效果。

6 结语

本工程对常规的槽钢整体框架定位法进行了改进，并将其运用到汽机间基础预埋套管的安装中，实现了两台汽轮式发电机的精准安装，预埋套管、地脚螺栓地安装误差达标率100%。相比常规的方法，本项目提出的改进方法，实现了工期的缩短和成本的节约，在保证施工质量的同时也取得了较好的经济效益。本文从以往施工方法的分析中提出新的解决方案，详细介绍了该施工方法的操作要点和技术措施，以供类似工程参考使用。