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反力墙与反力台座加载孔加工和安装施工工法
1 前 言
工程结构实验室中，反力墙与反力台座是进行各种的拟静力或拟动力试验的重要设施。预埋于反力墙与反力台座混凝土中的加载孔，误差控制严格。对加载孔的加工和安装质量进行控制，将是保证反力墙与反力台座施工质量的关键。
在福州大学工程结构实验室的反力墙与反力台座加载孔加工和安装之前，我公司技术中心组织技术攻关和方案论证，设计了系列专用模具，用于加载孔的加工和安装。减少了加载孔的加工和安装误差，保证了加载孔的施工质量，并形成“反力墙与反力台座加载孔加工和安装施工工法”， 该工法是我公司反力墙与反力台座施工技术国家发明专利的核心组成部分。该工法已在工程中成功应用，技术可靠，操作便利，效益明显，符合节能环保，具有推广应用价值。

2 工法特点
2.0.1 该工法针对反力墙与反力台座精度要求高、误差控制严格的特点而制定。设计了系列专用模具，包括加载孔焊接成型模具、校正模具、安装模具以及配套的组合支架，用于加载孔的加工和安装。采用加载孔焊接成型模具和校正模具，能有效控制加载孔的加工误差；采用加载孔安装模具，可有效减少加载孔的安装误差。
2. 0.2 以往多采用加载孔加工后单件安装，或者多件整体焊接并吊装就位，误差调整后，再进行钢筋和预应力筋的施工。这些施工方法难度大，返工多，效率低。本工法设计的系列专用模具，用于加载孔的加工和安装，使钢筋和预应力筋可同时交叉施工，加快了施工进度，保证了加载孔的安装质量，节约了资金和劳动力的投入。避免了以往反力墙与反力台座施工中普遍存在的施工效率低，质量保证困难的突出问题。
2. 0.3 目前国内拟建大型反力墙与反力台座较多。本工法的成功应用，为拟建类似项目提供重要参考，具有推广应用价值。

3 适用范围
适用于工程结构实验室中，反力墙与反力台座加载孔的加工和安装的施工。

4 工艺原理
设计了系列专用模具，用于加载孔的加工和安装，使加载孔可成批加工和安装，显著提高加载孔的加工和安装速度，有效减少加载孔的加工和安装误差。达到确保质量，节约成本，提高效益的目的。

5 施工工艺流程及操作要点
5.1 工艺流程
5.1.1 加载孔加工工艺流程
施工准备

加载孔的设计改进

加载孔焊接模具
加载孔模具设计制作
加载孔校正模具

加载孔加工焊接

加载孔误差校正

加载孔锁接码焊接

加载孔成品验收

图5.1.1 加载孔加工工艺流程
5.1.2 反力台座加载孔安装工艺流程

施工准备

反力台座加载孔轴线放样

反力台座模板面定位木饼

加载孔安装模具
加载孔就位安装
加载孔定位标志

加载孔位置调整

纵横角钢与短钢筋
加载孔整体拉接
周边拉接预防侧移

加载孔调整后固定

反力台座加载孔安装验收

图5.1.2 反力台座加载孔安装工艺流程
5.1.3 反力墙加载孔安装工艺流程
施工准备

加载孔连接预埋件检查

反力墙加载孔轴线放样

加载孔安装模具
加载孔就位安装
加载孔组合支架标志

加载孔位置调整

纵横角钢与短钢筋
加载孔整体拉接
加载孔固定斜撑架

加载孔调整后固定

反力墙加载孔安装验收

图5.1.3 反力墙加载孔安装工艺流程

5.2 操作要点
Ⅰ 反力墙与反力台座加载孔加工操作要点
5.2.1 施工准备工作
1 在加载孔上预先焊接锁接角码，以便通过等边角钢把加载孔整体固定，减少加载孔的位移偏差，保证加载孔准确定位。
2 确定加载孔加工和安装的误差控制指标，具体要求：加载孔的长度，两端头钢板的平行度，锁接角码的相互平行或垂直度，以及加载孔中心与两端头钢板的垂直度误差均应小于0.3mm。
3 确定加载孔焊接模具和校正模具的制作精度，具体要求：焊接模具定位卡槽的平行或垂直度误差小于0.3mm（见图5.2.1-1）；校正模具的校正柱与校正板的垂直度误差小于0.3mm，校正柱直径偏差小于0.3mm（见图5.2.1-2）。

图5.2.1-1 加载孔设计与改进示意图

图5.2.1-2 加载孔成品示意图
5.2.2 加工操作要点
1 把加工好的端头钢板卡在加载孔焊接成型模具的定位槽中，旋转螺杆端头把钢板卡紧后，方可进行施焊作业。先交叉点焊定位，分多次对称焊接成型，以减少焊接变形（见图5.2.2-1）。

图5.2.2-1 加载孔焊接加工
2 利用加载孔校正模具，对加载孔进行垂直度校正。校正作业时，要检查加载孔端头钢板与校正板之间是否紧密，如有间隙应校正，确保孔中心与两端头钢板的垂直度符合要求。最后利用车床修平端头钢板，合格的加载孔长度偏差均应小于0.3mm（见图5.2.2-2）。

图5.2.2-2 加载孔校正模具

Ⅱ 反力台座加载孔安装操作要点
5.2.3 施工准备工作
1 确定反力台座加载孔安装模具的制作精度，具体要求：安装模具的平整度偏差小于0.3mm，安装模具孔中心距离偏差小于0.3mm，安装模具孔径误差小于0.3mm。
2 反力台座加载孔安装前，对反力台座模板和支撑体系的强度、刚度和稳定性复核，进行荷载模拟受力试验（可采用与拟浇筑钢筋混凝土等质量的砂袋进行堆载试验，掌握反力台座模板各项控制指标在堆载的变化，为误差控制提供依据）。
5.2.4 安装操作要点
1 进行反力台座加载孔轴线放样，加载孔定位标志设置于反力台座剪力墙位置，加载孔定位标志是安装加载孔的固定参照，也是加载孔轴线放样和复测，安装时检测加载孔的同心度和加载孔端头钢板平整度的参照（见图5.2.4-2c）。
2 利用加载孔安装定位模具，在模板面进行木饼定位，加载孔下端卡在木饼上，可确定加载孔下端端头钢板的精确位置（见图5.2.4-1）。

图5.4.2-1 用定位模具在模板面定位木饼
3 利用定位模具，确定加载孔上端的平整度；利用定位塞子，确定加载孔的同心度（见图5.2.4-2）。

图5.2.4-2 反力台座加载孔安装定位模具
4 利用角钢把加载孔纵横锁接，并适当利用钢筋条，与加载孔连接角钢焊接，进一步加固加载孔等预埋件，确保混凝土浇筑过程中无位移偏差（见图5.2.4-3）。

图5.4.2-3 反力台座加载孔安装定位模具

Ⅲ 反力墙加载孔安装操作要点
5.2.5 施工准备工作
1 确定反力墙加载孔安装模具的制作精度，具体要求：安装模具的平整度偏差小于0.3mm，安装模具孔中心距离偏差小于0.3mm，安装定位模具孔径误差小于0.3mm。
2 加载孔组合支架的设计、验算和制作。要求加载孔组合支架具有足够强度、刚度和稳定性；安拆方便，调校快捷。
3 按施工进度搭设反力墙加载孔安装用操作脚手架，通过加载孔设置连墙拉接点。
5.2.6 安装操作要点
1 利用测量设备、线锤和斜撑组合支架附带可调装置配合作业，进行加载孔安装定位模具的垂直度调整，线锤应与加载孔安装定位模具上的垂直标记线重合；水平校核时，激光找平线应与水平标记线重合（见图5.2.6-1）。加载孔安装时应从中间开始，往两边流水作业，先安装第一组加载孔，再平移安装模具，进行下一组加载孔安装。
2 加载孔定位后纵横向用角钢整体锁接，并利用钢筋条与加载孔上的锁接角码焊接。纵向角钢下端与预埋角钢焊接，上端与临时斜撑支架固定，组成上下两端固定，无转动，无侧移，具有足够强度和刚度的加载孔组合支架。经过验算的加载孔组合支架能满足模板安装的需要，在反力墙混凝土浇捣过程中不会产生位移偏差。这套组合支架用于加载孔安装，配合加载孔安装模具，用于加载孔的定位和调整；另一套组合支架用于加载孔安装之后的整体固定，以满足模板体系的受力需要（见图5.2.6-2）。
3 加载孔安装检验合格后，方可进行反力墙的模板安装。反力墙模板通过加载孔临时固定组合支架、外侧模板可调斜撑、内侧水平可调支撑、模板内侧紧贴加载孔端头钢板、对拉螺栓的拉结等一系列措施，形成一拉一顶的整体支撑体系，保证反力墙模板的平整度、垂直度和整体稳定性（见图5.2.6-3）。

图5.2.6-1 反力墙加载孔安装定位模具和斜撑支架

图5.2.6-2 反力墙加载孔安装定位模具

图5.2.6-3 反力墙木模板支撑体系

5.3 施工管理及劳动力组织
5.6.1 施工管理
完成反力墙与反力台座加载孔的方案（包括反力墙与反力台座模板和支撑体系等配套方案）的编制、论证、审核、交底等工作。
在实施前组织专家论证，广泛征求各方意见，加强与建设、设计和监理等单位的协调配合。反力墙与反力台座加载孔的加工和安装过程，项目技术负责人应全程跟踪指导；反力墙与反力台座加载孔安装过程，应由项目经理统一指挥。
5.6.2 劳动力组织
以完成第二层25.6m反力墙为例，加载孔安装定位可安排2班从中间往两边作业，每班配备8名熟练钳工。其他工种各1班：包括架子工6名，钢筋工12名，预应力钢筋工12名，混凝土工12名，杂工4名，技术、施工、质量、安全的监督管理人员各2名。

6 材料与设备
6.1 材 料
加载孔材料主要由Ф88.5×4.25mm的无缝钢管，12mm厚的Q345钢板，Ф10mm的钢筋等加工而成。加载孔焊接成型模具、校正模具、安装模具采用Q345钢板加工。模具加肋部分采用L50×5mm等边角钢。反力台座加载孔临时拉接采用L50×5mm等边角钢，反力墙加载孔临时斜撑组合支架由Ф48×3.5mm钢管和L50×5mm等边角钢组成。
6.2 机具设备
表6.2 主要施工机具设备表
序号
设备名称
用途
01
经纬仪
反力墙与反力台座测量放线
02
水准仪
反力墙与反力台座测量放线
03
铅垂仪
反力墙垂直度放线
04
车床、冲床、铣床
加载孔加工
05
电焊机、切割机、冲击钻
加载孔加工和安装
06
游标卡尺、卷尺和线锤
辅助测量和检测

7 质量控制
7.1 质量控制标准及要点
7.1.1 遵守《钢结构设计规范》GB50017-2003、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001、《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB 50204-2002和《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001等相关规范和标准的规定，严格进行质量控制。
7.1.2 编制反力墙与反力台座加载孔专项施工方案，经专家论证，相关单位审核通过后实施。
7.1.3 设计改进的加载孔，请设计单位对受力验算进行审核，经设计等单位审核同意后实施。
7.1.4 所有加载孔及其它预埋件的加工材料应具有出厂合格证及检验单，在加工前组织质量验收。Ф88.5×4.25mm无缝钢管的材质、直径、壁厚应符合质量要求；12mm厚Q345钢板的品种、规格，焊接性能等应符合现行国家标准和设计要求。
7.1.5 加载孔焊接模具、校正模具和安装模具的制作精度应满足误差控制目标，并定期对加载孔焊接模具、校正模具和安装模具进行检测，超过误差控制标准的，校正后方可使用。
7.1.6 反力墙与反力台座模板和支撑体系的强度、刚度和整体稳定应满足要求。反力台座模板和支撑体系的施工质量满足反力台座加载孔施工要求。
7.2 质量控制措施
7.7.1 基本控制项目

表7.7.1 质量检查的基本控制项目表
控制项目
质量要求
检验方法
反力台座加载孔上部端头钢板平整度
≤1.5mm
2m靠尺
反力墙加载孔正面端头钢板平整度
≤1.5mm
2m靠尺
反力台座平整度
平整度误差≤2.5mm
2m靠尺
反力墙垂直度
15m高渐变误差≤10mm
线锤、铅垂仪
加载孔轴线偏差
≤1.5mm
通线
7.7.2 偏差控制项目
  表7.7.2 现场安装检查的偏差控制项目表
项目
允许偏差（mm）
检验方法
加载孔成品
各种指标≤0.5mm
游标卡尺、直尺、三角板
安装模具
各种指标≤0.3mm
游标卡尺、直尺、三角板
组合支架
各种指标≤0.5mm
全站仪、铅锤仪、线锤

8 安全措施
8.0.1 贯彻“安全第一，预防为主”的安全控制方针；杜绝生产过程中的安全事故，保证人员健康安全和财产免受损失。
8.0.2 严格按照各项安全法规、《施工现场临时用电安全技术规范安全技术规范》JGJ 46、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ 33安全技术规程的规定组织施工，施工前应编制有针对性的应急预案。
8.0.3 对作业人员进行安全知识教育，做好安全技术交底，掌握安全操作规程，严禁违章作业。
8.0.4 施工现场临时用电采用TN-S接零保护系统，严格要求使用五芯电缆配电，系统采用“三级配电两级保护”，实行“一机、一闸、一漏、一箱”制度，配电箱进出线设在配电箱下端。
8.0.5 高处施工作业前，检查安全设施是否牢靠；所用工具材料严禁投掷，确保施工安全。

9 环保措施
9.0.1 严格执行《建筑施工现场环境与卫生标准》等规范的绿色施工要求，建立健全工作制度：每星期召开一次“施工现场环境保护”工作例会，总结前一阶段的施工现场环境保护管理情况，布置下一阶段的施工现场环境保护管理工作。建立并执行施工现场环境保护管理检查制度。
9.0.2 每星期组织一次由文明施工和环境保护管理负责人参加的联合检查，对检查中所发现的问题，开出“隐患问题通知单”，各施工班组在收到“隐患问题通知单”后，应根据具体情况，定时间、定人、定措施予以解决，我公司项目部有关部门将监督落实问题的解决情况。
9.0.3 防止施工噪音污染施工现场提倡文明施工，建立健全控制人为噪声的管理制度。避免人为的大声喧哗，增强全体施工人员防噪声扰民的自觉意识。选用低噪声或备有消声降噪设备的施工机械。
9.0.4 废弃物管理施工现场设立专门的废弃物临时贮存场地，废弃物应分类存放，对有可能造成二次污染的废弃物必须单独贮存，设置安全防范措施且有醒目标识。废弃物的运输确保不散撒、不混放，送到政府批准的单位或场所进行处理、消纳，对可回收的废弃物做到再回收利用。
9.0.5 严格遵守社会公德、职业道德和职业纪律，妥善处理周围的公共关系，与工地周边的有关社区单位搞好合作，积极开展共建文明活动，树立良好形象。

10 效益分析
预埋于反力墙与反力台座混凝土中的加载孔数量多，福州大学工程结构实验室的反力墙与反力台座加载孔共计3000多套，加载孔预埋间距均为500mm。以往多采用加载孔加工后单件安装，或者焊接组合成整体后吊装就位，再进行钢筋和预应力筋的施工。这些方法易造成工期拖延，人工、材料和机械等综合费用的增加，质量控制难度大。使用加载孔焊接成型模具、校正模具和加载孔安装模具后，加载孔可成批的加工和安装，精度好、效率高。设计制作加载孔加工和安装的系列模具，一次性投入的费用小于使用模具所节约的人工、材料和机械等综合费用，经济效益显著。
目前国内拟建反力墙与反力台座较多。本工法的成功应用，为拟建类似项目提供重要参考，具有推广应用价值。

11 应用实例
11.0.1 工程实例
福州大学工程结构实验室，建筑面积5670㎡，是目前国内已投入使用的规模最大的工程结构实验室之一。其中的反力墙分长度为25.6m和12.6m两部分，高度均为15m的空腹结构。预埋于反力墙混凝土中的加载孔1798个，单孔最大水平推力为5000kN；预埋于反力台座混凝土中的加载孔1216个，单孔抗拔能力为5000kN。
11.0.2 施工情况
通过设计制作系列模具，使加载孔可成批的加工和安装。反力墙加载孔从中间安装，先安装好第一组加载孔后，平移加载孔安装模具，往两边流水作业。在施工过程中及时总结经验，改进施工工艺，提高了加工和安装质量，加快了施工进度。
11.0.3 施工评价
在福州大学反力墙与反力台座加载孔施工管理过程中,由于较好的控制了加载孔的加工和安装质量，使反力墙与反力台座的表面平整度误差小于1.5mm；反力墙（15m高）垂直度偏差小于10mm；加载孔同心度误差小于1.5mm，加载孔轴线偏差小于1.5mm，满足了设计和使用要求，实现了误差控制目标，并取得了较好的技术效益、经济效益和社会效益（见图11.0.3）。

图11.0.3 结构实验室（试验中的反力墙与反力台座）