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爬锥预埋件施工工法
中国路桥工程有限责任公司
叶成银、周永涛、田斌、蔡景旺、阮坤、尚鑫、祝长春、卞佳、闫文亮
1 前言
传统的建筑工程中，预埋件多采用锚筋与锚板焊接形式，一次性埋入建筑物中，导致了材料浪费，不经济；同时，锚板及部分锚筋位于混凝土保护层内，若不进行凿除，则易形成锈蚀通道影响结构混凝土的耐久性；若进行凿除及修补，则工作量大、影响建筑物的外观。
爬锥是由爬模使用中而来，在国内建筑工程中已使用数年，质量有保证。爬锥应用到预埋件设计，近些年来被大家所结识并逐步开展起来。爬锥预埋件由爬锥、高强螺杆、埋件板、高强螺栓、锚板等组成。与传统预埋件相比，爬锥预埋件具有可拆装、可反复使用、易操作、质量和安全性高等特点。

传统预埋件 爬锥预埋件
图1-1 传统预埋件与爬锥预埋件结构对比示意图
我公司通过湖南澧水特大桥和莫桑比克马普托大桥对爬锥预埋件的设计、施工应用进行研发，形成了本施工工法，取得了明显的经济效益和社会效益。另，为解决爬锥预埋件定位问题，我公司研发并申请了“一种预埋爬锥定位装置”国家实用新型专利（专利号：ZL 20232 0131667.X）。
2 工法特点
2.1 爬锥预埋件承载能力高
爬锥、高强螺栓、高强螺杆及埋件板均为高强材质，构件之间通过螺纹连接，单套构件组合承载能力高，避免了传统预埋件锚筋与锚板间易产生焊接质量问题。
2.2 爬锥预埋件加工及安拆简便
爬锥、高强螺栓、高强螺杆及埋件板为定型产品，可由市场直接采购，现场组拼简朴；预埋件使用完毕，拆除工作仅需拧出高强螺栓、取下锚板及反拧出爬锥即可。
2.3 施工后修复方便、提高了混凝土外观质量
预埋件拆除后，仅留有爬锥孔洞，可采用混凝土修补剂修补，修补后混凝土表观色泽一致。而传统预埋件需大面积凿毛及修补工作，易导致混凝土外观色差及修补质量难保证。
2.4 爬锥预埋件可周转使用，经济性好
爬锥、受力螺栓拆除后可完全周转至其他预埋件中使用；锚板可用于同类型的预埋件，或者其他用途，也达成了一定的周转使用率；因此，具有较好的经济性。
3 合用范围
本工法合用于建筑及桥梁中支架，牛腿，托架，爬模、操作平台，塔吊附墙撑杆、电梯附墙等一系列预埋件施工。
4 工艺原理
本工法的基本原理是通过预埋在混凝土里面的埋件板、高强螺杆和爬锥提供反拉力并将力传递到混凝土结构上；受力螺栓与爬锥连接，以此固定连接锚板；使整个预埋件系统可以提供反力。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
爬锥预埋件施工流程为：预埋件设计→预埋件加工→预埋件埋设→混凝土浇筑→锚板（含架体）安装→预埋件拆除→爬锥孔修复。
5.2 操作要点
5.2.1 预埋件设计
1、 埋件系统由爬锥、受力螺栓、高强螺杆、埋件板及垫圈组成，结构如图5.2.1-1所示。

埋件系统组装
埋件板
高强螺杆
爬锥
受力螺栓
图5.2.1-1 埋件系统结构示意图
市场上埋件系统构件常用材质登记表5.2.1-1：
表5.2.1-1 预埋件系统构件常用材质登记表
序号
结构名称
材质
1
埋件板
铸铁
2
高强螺杆
45#钢
3
爬锥
45#钢
4
受力螺栓
10.9S级
2、埋件系统常规配置，如表5.2.1-2所示。
表5.2.1-2 爬锥埋件系统配置及力学性能登记表
序号
构件系统配置
承载能力（kN）
爬锥
受力螺栓
高强螺杆
埋件板
抗拉
抗剪
1
M24/D20
M24×75
D20，L=40cm
D100
111.5
109.4
2
M36/D25
M36×75
D25，L=40cm
D100
174.2
253.3
3
M42/D26.5
M42×75
D26.5，L=40cm
D100
195.7
347.5
注：抗拉承载能力取决于高强螺杆，抗剪承载能力取决于受力螺栓。
3、 选择爬锥应考虑其与受力螺栓连接的螺纹长度不小于混凝土保护层厚度，以保证拆除爬锥后保护层内无铁件。
4、 根据预埋件所受外力情况进行埋件系统规格、数量，锚板、牛腿等具体设计。
5.2.2 预埋件加工
1、预埋件在加工前，需要对原材料的质量进行检查，重要检查这些材料是否具有出厂合格证，并对外观进行检查，看是否有缺陷、锈蚀等质量问题。由于这些预埋件也许作为受力构件，因此在使用前需要对他们进行必要的力学性能复验及化学成分分析。
2、严格按照施工图纸尺寸及规定下料、加工。高强螺杆切割需采用砂轮机，杜绝采用气割方式。
3、将爬锥、高强螺杆、埋件板安装成套；爬锥孔内抹黄油后拧紧高强螺杆，保证混凝土不流进爬锥螺纹内，爬锥外面用胶带及黄油包裹以便于拆卸，埋件板拧在高强螺栓的另一端，锥面向模板，和爬锥呈反向。
4、锚板采用厚钢板加工，与牛腿（支架等）进行焊接，焊接质量必须达成焊接规范规定。焊接过程中需保证锚板的平整度，在焊接过程中进行洒水降温，防止因焊接过热导致锚板发型扭曲变形现象的产生。
5.2.3 预埋件安装
1、 预埋件位置固定是预埋件施工中的一个重要环节，预埋件的位置不同，其选用的有效固定方法也不同。
1）预埋件位于现浇混凝土顶面时，可选用以下方法：
①对于锚板尺寸小于400×400mm的预埋件定位，采用定位钢板+定位螺母的方式定位。定位钢板选用薄钢板，开孔位置与锚板相同，通过定位螺母固定在高强螺杆与爬锥间。预埋件可直接固定在主筋上，但在浇筑混凝土过程中，需随时观测其位置情况，以便出现问题后及时解决。

图5.2.3-1 顶面埋件系统固定示意图
②对于锚板尺寸大于400×400mm的预埋件定位，采用锚板与埋件系统直接连接安装。预埋件可直接固定在主筋上，锚板应躲开爬锥孔位置开设排气孔，以保证混凝土浇灌的密实性。
2）预埋件位于混凝土侧面时，可选用以下方法：
①对于锚板尺寸小于400×400mm的预埋件定位，采用定位钢板+定位螺母的方式定位。定位钢板选用薄钢板，开孔位置与锚板相同，通过定位螺母固定在高强螺杆与爬锥间。预埋件可直接固定在主筋上。

图5.2.3-2 侧面采用“定位钢板+定位螺母”固定示意图
②对于锚板尺寸大于400×400mm的预埋件定位，采用定位钢板+定位螺栓的方式定位。定位钢板选用薄钢板，开孔与锚板相同，通过定位螺栓固定在爬锥端口。预埋件可直接固定在主筋上，混凝土模板拆除后取下定位螺栓及定位钢板，进行锚板安装。该方法在混凝土保护层内留有薄槽口，需通过补刷修补剂修复。

图5.2.3-3 侧面采用“定位钢板+定位螺栓”固定示意图
③对于锚板尺寸大、安装精度高的预埋件定位，可按照施工图纸将埋件系统用安装螺栓或定位螺栓固定在模板上。此方法对模板有一定的损伤。

图5.2.3-4 侧面模板固定示意图
3）当预埋件位于混凝土底面时，可采用定位钢板+定位螺母的方式定位。定位钢板选用薄钢板，开孔位置与锚板相同，通过定位螺母固定在高强螺杆与爬锥间。预埋件可直接固定在主筋上，定位钢板尺寸较大时需开设下料孔，以保证混凝土浇灌的密实性。
2、依据施工图纸计算预埋件安装位置，通过全钻仪及钢卷尺放样预埋件。
3、预埋件不得与主筋相碰，且应设立在主筋内侧；预埋件不应突出于混凝土表面，也不应大于构件的外形尺寸；预埋件位置偏差应符合规定。
4、埋件系统安装后，需用土工布对爬锥孔进行封堵，用透明胶布包裹端头，以防止浇筑过程中水泥浆进入锥孔。
5.2.4 混凝土浇筑
1、 在检查模板、钢筋、预埋件等均合格后，方可浇筑混凝土。如发现预埋件在混凝土浇筑过程中位移，应停止浇筑，查明因素，妥善解决，并注意一定要在混凝土初凝前重新固定好预埋件。
2、混凝土在浇筑过程中，振动棒应避免与预埋件直接接触，在预埋件附近，需小心谨慎，边振捣边观测预埋件，及时校正预埋件位置，保证其不产生过大位移。
5.2.5 锚板（含支撑架体）安装
1、 模板拆除后复测爬锥的实际位置，检查与施工图纸位置的偏差。若爬锥安装位置与施工图纸位置偏差较大，应按照实际位置开设锚板孔，以保证锚板与埋件系统间有效连接，保证预埋件的整体受力规定。若存在个别爬锥安装位置与施工图纸位置有较小偏差，可对锚板孔进行扩孔，加垫一定厚度垫板，垫板与锚板间焊接，选用加长受力螺栓进行固定。
2、 锚板上受力螺栓逐个施拧到位，若发现埋件系统安装有倾斜，受力螺栓需加设弹簧垫圈，以防止螺栓受力松动。预埋件在施工过程中，应定期检查螺栓的松紧。
3、 若牛腿、支架等采用现场焊接，需保证焊接过程中不损伤受力螺栓，焊接过程中需采用措施防止锚板变形，焊缝质量需满足规范规定。
5.2.6 预埋件拆除
1、预埋件使用完毕后，逐个拆除受力螺栓，取下锚板，使用专用卸具将爬锥反拧取出。
2、取出后的受力螺栓及爬锥，进行表面清理及涂油，分类存放以备周转使用。
5.2.7 爬锥孔修复
1、预埋拆除完毕后，将爬锥孔里面的胶带凿出，并用水进行润湿。
2、采用专用的混凝土修复剂对爬锥孔进行封闭，修复剂色泽尽量调节与混凝土外观色泽一致，以保证爬锥孔修复后混凝土表观无色差。
6 材料与设备
表6-1 爬锥系统预埋件施工重要材料配置表
序号
材料名称
规格型号
重要用途
1
埋件板
直径100mm
锚固高强螺杆
2
高强螺杆
直径20mm、25mm、26.5mm，粗牙
连接爬锥、埋件板
3
爬锥
M24、M36、M42，与高强螺杆连接头为粗牙，与高强螺栓连接头为细牙
连接高强螺栓、高强螺杆
4
定位螺栓
M24、M36、M42定制螺栓
选用件，定位爬锥
5
安装螺栓
M24、M36、M42普通螺栓
选用件，定位爬锥
6
定位钢板
6mm厚钢板
选用件，定位爬锥
7
定位螺母
粗牙丝口
选用件，定位爬锥
8
受力螺栓
10.9S级M24、M36、M42高强螺栓
连接爬锥，固定预埋钢板
9
锚板
25mm厚钢板
焊接承重预埋件
10
混凝土修补剂
SikaGrout-212（西卡混凝土修复剂）
孔洞修补

7 质量控制
7.1 建立健全质量保证体系，做好技术交底和操作人员培训，每道工序安排专人负责，技术人员跟班作业。
7.2 施工中保证预埋件位置混凝土表面平整，混凝土内部必须振捣密实；假如预埋位置结构无钢筋或钢筋较少，应增长防裂钢筋，增长混凝土的抗剪能力。
7.3 锚板螺栓需拧紧，螺栓无漏掉，保证连接的可靠性和稳定性；锚板与牛腿、支架等之间焊接需满足焊接施工规范规定。
7.4 爬锥预埋件属于临时结构，预埋件位置误差不得超过一下规定：中心位移±2cm，水平标高±1cm。
8 安全措施
8.1 按照施工方案规定布设现场施工安全防护设施，贯彻安全措施后方可开工。
8.2 施工人员进场，需通过安全教育培训，参与安全技术交底；特种作业人员需持证上岗；作业人员需配备劳保防护用品；施工过程中，定期召开安全工作会议，定期组织现场安全检查。
8.3 施工临时用电应符合国家现行标准《施工现场临时用电安全技术规程》（JGJ46）的规定。用电装置都必须装漏电开关，电焊机，塔吊等必须做好可靠的接地装置，下班后必须切断一切用电装置的电源，大容量电气设备必须配备电箱，一机一闸或单独配置电源，防止过载，严禁非电工在配电箱内乱拉、乱接电线。
8.4 施工机械的使用应符合国家现行标准《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33）的规定。
8.5 起吊前应有专人检查吊点、吊钩、索具、电源及吊装系统，起吊时应速度均匀，下落时应低速稳放。
8.6 施工现场配备足够灭火器并保持有效，电焊区域应严格做好防火工作，油漆、涂料由专人负责，施工现场及库区严禁烟火。
8.7 吊装设备下严禁站人。
8.8 风力大于6级时，应停止吊装作业。
9 环保措施
9.1 施工过程中的环境保护应满足国家现行标准《建筑施工现场环境与卫生标准》（JGJ46）的有关规定。
9.2 施工期间应控制噪声，应合理安排施工时间，并应减少对周边环境的影响。
9.3 施工区域应保持清洁。
9.4 钢结构安装现场剩下的废料和余料应妥善分类收集，并应统一解决和回收运用，不得随意搁置、堆放。
9.5 生活区应设立醒目的环境卫生宣传标牌。
10 效益分析
以莫桑比克马普托大桥为例分析此工法的效益：
10.1 经济效益
与传统预埋件施工相比，爬锥预埋件承载能力高，大幅度减少了预埋件数量，节约了施工材料；爬锥、受力螺栓可周转使用，减少了材料费用的投入；爬锥预埋件施工简朴，与传统预埋件相比，大幅度减少了人工成本。施工过程中，仅材料及人工成本费用节约了53.8万元。
10.2 质量效益
莫桑比克马普托大桥图纸设计混凝土保护层厚度大，业主及监理规定保护层内不得有铁件，以避免形成锈蚀通道影响结构混凝土的耐久性。与传统预埋件相比，爬锥预埋件拆除后，仅留有爬锥孔洞，可采用混凝土修补剂修补，修补质量好，修补后混凝土表观色泽一致；避免了传统预埋件需大面积凿毛及填补槽口混凝土，现场施工质量难控制、混凝土外观色泽难一致。
10.3 安全效益
莫桑比克马普托大桥主桥及引桥多为高墩高塔。与传统预埋件相比，爬锥预埋件安拆及修复施工简便，作业时间短、安全风险小；而传统预埋件需大量高空凿除及修复工作，且凿除及修复工作多运用塔吊或吊车提吊吊篮操作，施工安全风险大。
11 工程实例
11.1 张花高速澧水特大桥花垣岸塔柱工程
澧水特大桥为张家界至花垣高速公路上的一座特大型悬索桥，桥位地处张家界永定区与湘西自治州永顺县的交界处，横跨澧水河峡谷，大桥主桥采用单跨简支钢桁架悬索桥，主缆跨径布布置为（200+856+190）m。花垣岸索塔采用双柱式门式框架结构，由扩大基础、塔座、塔柱和横梁（上横梁、下横梁）组成；塔高123.192m，上下横梁间高差达88.395m。
该工法在花垣岸主塔塔吊、电梯，主塔液压爬模，上下横梁支架牛腿，操作平台等工程中得到了充足应用。
本工法应用时间为2023年7月至2023年3月。
11.2 莫桑比克马普托大桥南主塔、南锚锭及南引桥工程
马普托大桥是莫桑比克首都马普托市跨越马普托湾的第1座跨海大桥，大桥主桥采用单跨钢箱梁悬索桥，主缆跨径布置为（260+680+284）m，是目前非洲在建最大跨径悬索桥。南主塔采用门形框架结构，由上塔柱、下塔柱、上横梁、下横梁和塔座构成，塔柱高132.1m。南锚锭为重力式基础结构，由锚锭基础、锚块、前锚室及散索鞍支墩组成。南引桥为35跨T梁结构，其中S1-27墩为方形墩身，墩高14.2-50.3m。
该工法在马普托大桥塔吊、电梯、塔梯附墙，主塔液压爬模，锚锭及引桥悬臂模板，上下横梁、盖梁支架，检修通道，操作平台等工程中得到了充足应用。
本工法应用时间为2023年9月至2023年11月。