大型设备基础施工工法.doc

大型设备基础施工工法
大型设备基础施工工法

1 前言
排列在国内第四、国际第十一的大型设备基础——洛阳一拖锻造厂热模锻车间EXY 12500锻压机基础单个长14.675m，宽10.6m，厚5.65m（标高－8.15~－2.5），混凝土量773m3，二次灌浆为30 m3。施工过程中不允许留施工缝，混凝土应连续浇筑。基础－5.9 m下有一800×950（1150）水槽，增加了支模难度。特别是十二根外径为31.5 mm的套管，每根长4.91m，重663kg，对位置及垂直度偏差要求严格（将来固定上部设备基础用），一旦位置及垂直度偏差超过工艺要求，整个基础就将报废，后果不堪设想。
为了保证大型设备基础的施工质量和预埋件的准确位置，我们认真编制了详细的施工方案，经过与建设单位多次的讨论、研究、论证、进一步完善，确定大体积混凝土施工方案，最后形成大型设备基础施工工法。
2 工法特点
    采用钢骨架结构形式，有利于吊模支拆，钢筋绑扎固定混凝土浇捣。更有利于大型套管固定，埋件安放，防止轴线位移。
    采用机砖砌筑围护墙体，即可减少外模支护又可保湿，对大体积混凝土内外温差的控制非常有利。混凝土体内采用循环水降温，表面覆盖草袋及塑料布，即保湿又保温，有效防止大体积混凝土裂缝。
    将数据处理和信息反馈技术应用于施工，利用监控测温指导施工，确保施工安全、快速。
3 适用范围
大型设备基础、特别是一次浇捣不允许留施工缝、结构复杂且各种预埋管件、螺栓、预留孔洞、截面尺寸、垂直度、平整度要求非常精确的设备基础。
4 工艺原理
深基坑围护墙体与基坑内钢骨架连接成整体，增加强度、刚度和稳定性，便于模板、钢筋、埋件施工。特别对关键部位（套管）的安装、精度更为有利。
大体积混凝土施工采用内部循环水、外部保湿有效降低内外温差，防止混凝土裂缝。
5    施工工艺流程及操作要点
5.1  施工工艺流程
施工准备→轴线、标高控制→砼垫层施工→围护墙体、钢骨架焊接→模板支撑、绑扎钢筋→安装埋件、精调套管→混凝土施工→二次浇筑。
             设备基础施工工艺图

5.2    操作要点
5.2.1    施工准备
1）熟悉和审查图纸
  检查图纸和资料是否齐全，会审图纸、搞清图纸相互间有无错误和矛盾，核对平面尺寸、标高；掌握设计内容及各项技术工艺要求。
2）组织并配备施工所需的各项专业技术人员、管理人员和技术工人，组织安排好作业班次。建立技术责任制和质量保证体系。
3）施工前进行详细的技术交底，做到施工班组能够吃透图纸。
4）各项施工器具、模板的准备。
5.2.2轴线标高的控制
   由于设备基础面积大，结构复杂，测量直接关系到施工的速度和质量，因此对施工测量要求非常严格。组建测量小组，建立健全测量管理制度。建立施工控制网，选用精密仪器对平面位置、标高、沉降观测严格观察控制。
   平面控制点定位致关重要。以厂房轴线为准用直接测法，进行测设平面控制桩。经过闭合后达到要求精度，即为平面控制标桩。并据此测量设备基础的中心线及主要控制线。控制点测定后，在地面上用砼浇筑成300×300×1000mm桩，顶面覆以200×200×4mm钢板，板面上刻十字作为桩点标志，并砌筑窨形式加以保护。在主骨架角钢上下弹十字刻度线，每次拉尺必须用拉力器。
标高控制应在施工现场设置三个水准点，以控制和引测建筑物标高，并构成闭合图形，以便闭合校验。实际测设时，应用精度不低于S3级水准仪。水准标高应由三处上引测，以便相互校核。三处用钢尺向下引测投点后，把水准仪架设到施工层面，核测三点误差在3mm以内，再以引测点在施工层上抄测标高。
5.2.3、砂石褥垫层、垫层
砂石褥垫层：砂石褥垫层的比例为砂：石=4：6，其中砂为中砂，石子的粒径控制在0.5～10mm内，人工摊平。施工时虚铺厚度230mm，然后用平板振动器压实至设计厚度200mm。用水准仪测量垫层面的标高控制平整度。
基础垫层：垫层混凝土搅拌按配合比严格控制，搅拌时间不少于90s，坍落度10～30mm。混凝土浇筑后用插入式振动棒振捣，利用大刮杠刮平，用水准仪复测标高。当混凝土初凝时用铁抹子压平、木抹子搓毛然后安放预埋件。
5.2.4围护砖砌体
基坑四周用M5水泥砂浆370墙砌筑，高度从垫层上表面到±0.00。
5.2.5骨架焊接
基础内设置多道型钢骨架，主框架槽钢U12与垫层上的埋件焊接，横间距用∟50×5角钢焊接。
5.2.6模板支护、钢筋绑扎
1）模板的搭设必须掌握基础的几何尺寸，保证平面位置的准确。
2）模板应具有足够的强度、刚度及稳定性，能可靠的承受新浇混凝土的重量、侧压力。浇筑前应检查承重架及加固支撑扣件是否拧紧。
3）模板的安装误差应严格控制在允许范围内，超出允许值必须校正。
4）支模前应由专人进行配板设计并放样，余留量由缝模调整。
5）模板及其支撑均应落到实处，不得有“虚”脚出现。安拆均设专人负责。
6）为防止混凝土在硬化过程中与模板粘结影响脱模，在浇筑混凝土之前应在清理过的模板表面上涂刷隔离剂，对隔离及的基本要求是：不粘结、易脱落、不污染墙体、易于操作、易清理、无害于人体、不腐蚀模板。
7）安装模板时需有保护措施，模板就位时，应把钢筋绑扎好。钢筋很容易损伤面板，这是需有施工人员在现场扶住模板，轻轻将钢筋就位避免损伤模板。
8）浇筑振捣混凝土时，振动棒不能直接碰到模板上，避免磨损模板，同时振捣时间要按规范操作。
5.2.7套管施工
预埋套管是基础的核心，套管平面位置及垂直度的精度要求很高。
1) 采用槽钢制作格构柱，见附图。
2）在混凝土垫层上预埋埋件，焊接格构柱。
3）格构柱与主框架相连。
4）在格构柱下部，根据套管底标高焊一钢板。
5）套管吊起后，搁置在钢板上，调整到位后点焊固定。
6）调整顶部平面位置，调整到位后点焊固定。
7）经复测，满足精度要求后与角钢焊牢。
5.2.8.大体积混凝土施工
大体积混凝土施工的关键在于预防混凝土裂缝的发生。造成大体积混凝土的裂缝主要有三种：即主要应力引起的结构裂缝；次应力引起的裂缝；温度变形应力引起的裂缝。施工中只要解决混凝土凝固过程中所释放水化热产生的较大温度变异而形成的温度收缩应力导致裂缝，因此有效地控制浇筑后混凝土的内外温差，减少混凝土的温度应力，使之不超过混凝土的极限抗拉强度，是防止裂缝产生的关键。
1）优化配合比，采用低水化热的水泥、掺加粉煤灰和外加剂；
2）混凝土浇筑采用斜面自然分层流淌、连续到顶的施工方法。根据混凝土形成的坡度，在浇筑带的前后各布置两台φ50振动器，通过混凝土的流淌及振捣作用，达到均匀铺摊的效果。上一层混凝土浇捣必须在下一层混凝土初凝之前进行，振捣时间（15~30s）以混凝土表面呈现浮浆和不再下沉为宜。浇筑时应特别注意插筋、预埋件位置的正确。
3）混凝土表面处理：基础最上面一层混凝土浇筑后，在初凝前采用二次振捣，复振后用长刮尺刮平，然后用木抹子反复搓压3~4遍，直到表面密实。最后一遍用铁抹子抹平，同时严格控制标高。
4）进行内部循环水降温：在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，减低混凝土内部最高温度。冷却水在混凝土刚浇筑完开始进行，以减少初期由于水泥水化热温升所形成的最高温度。冷却管采用φ50的钢管，共布置三排，进出口错开。为了保证水流畅通，现场安装2台水泵（1台备用）抽水。
5）计算混凝土表面覆盖保温材料的厚度，按要求对混凝土进行覆盖、浇水养护。待测得混凝土中心温度开始上升时，在其混凝土表面覆盖1层塑料薄膜2层草袋，草袋上再覆盖1层塑料薄膜。
6）为掌握大体积混凝土的温度和降温的变化规律以及材料在现场实际条件中的温度影响，必须对混凝土进行温度检测控制。现场布置8个测温点，测温管用25mm镀锌钢管制作，测温点布置分底、中和表面，长度按测温管孔的深度而定，镀锌钢管封底。为了不使异物进入管内，测温管上端戴上管帽，测温时管内始终保持有100mm水，以保持水和混凝土温度相一致，且随混凝土的温度变化而变化，通过测温来调整养护层厚度，保证内外温差不超过25℃。待混凝土终凝后直至混凝土中心温度与大气温度之差≤25℃时才能取消保温措施
7）认真做好混凝土的测温工作，混凝土浇筑后1~6天每3小时测温1次，以后每6小时测一次，直到温度持续稳定。根据测温情况，必要时采取相应措施保证内外温差不超过25℃。
5.2.9.二次浇灌混凝土
基础混凝土一次浇捣量很大且高度深，容易出现温度裂缝并且设备埋件难固定易偏差。
二次浇灌混凝土前应用∟50×5角钢与埋件及平台钢架焊牢，防止砼浇筑过程钢梁上浮、漂移。
安装必要的模板、支撑，严密补缝达到不移位、不漏浆、不透水，但要留出排气孔。
清理干净灌浆区域，去除油脂、松散材料和灰尘。砼的表面应凿毛，钢板、钢筋表面应用钢丝刷刷净。
灌浆前24h里对成型的混凝土进行浸泡，浇灌开始时把浮水清除干净，使混凝土表面成干饱和状态。
灌浆可使用漏斗操作，对于平面部位应始终由一边灌注，直到四周开始溢出；灌注地角螺栓时应用套筒，将漏斗胶管插到筒底，用套筒灌满后再由一边灌铁板底面。灌完后用锤击的方法检查有无空洞。
灌浆完成后，暴露面必须压光，并及时用湿麻袋覆盖、洒水保温养护。养护时间按设计要求，无要求按规范执行。浇筑层厚度不得超过规定值，当厚度大于规定值时，必须按供应商的要求分层浇筑。
5.3    劳动力组织情况表  
序号    工种    所需人数    备注
1    管理人员    3    
2    技术人员    5    
3    钢筋工    8    
4    木工    12    
5    混凝土工    20    
6    电焊工    5    
7    杂工    10    
合计        63    
6 材料与设备
原材料的选择
水泥：商品混凝土选用42.5矿渣硅酸盐水泥配制，浇筑前通过试配优化配合比，减少混凝土中水泥的用量。
粗骨料：采用颗粒级配5~25mm连续级配的碎石，其抗压强度大于150N/mm2,含泥量小于1％，针、片状颗粒含量小于10％。
细骨料：选用细度模数2.3～3.0的中砂，含泥量小于2％。
粉煤灰及外加剂：加入掺量为水泥重量10～30％的Ⅰ级粉煤灰，改善混凝土的和易性。同时掺加一定比例的外加剂（如：JM系列的缓凝型减水剂等），以降低混凝土的水化热，使混凝土的温升值进一步得到降低同时也提高了混凝土的可泵性。
机械设备表
序号    设备名称    设备型号    单位    数量    用途    备注
1    砼输送泵    30 m3/h    台    2    砼浇筑    一台备用
2    砼搅拌运输车    7m3    台    8    砼运输    
3    振动棒    φ50　　    套    6    振捣    三套备用
4    通风机    18 m3/min    台    2    基坑通风    
5    加压泵    50mm    台    2    循环水    一台备用
6    电焊机    32KV.A    台    2    骨架焊接    
7    钢筋弯曲机    GW40    台    1    钢筋加工    
8    钢筋切断机    GJ40    台    1    钢筋加工    
9    挖掘机    0.4 m3    台    1    土方开挖    
10    砂浆机    400L    台    1    粉刷    
11    低压灯    36V    盏    10    照明    

7 质量控制
必须按照设计图纸及现行的规范规程施工。做好材料的检验工作，钢筋、水泥要有出厂合格证及复试报告，砂、石要有材质检验报告。不合格材料禁止使用。
混凝土必须按试验室出具的配合比严格计量，其误差必须控制在规范允许范围之内。
每项工序开始前施工员要认真向操作班组进行书面技术交底，双方要签字。
做好测量放线工作，严格控制轴线位置、水平标高。
做好自检、预检工作。专职质检员要做好钢筋、模板的检查验收，并及时请有关部门检查验收，办理隐蔽验收记录的签字手续。
基础允许偏差
序号    检查项目    允许偏差
（mm）    检查方法
1    预留孔、槽、坑尺寸    ＋10    用钢尺
2    预埋地脚螺栓套管中心距    ±3    用钢尺
3    预埋地脚螺栓套管上部标高    ＋4    水准仪检查
4    预埋地脚螺栓套管垂直度    ≤3    铁线坠
5    预埋螺栓孔与基础中心线    ±5    经纬仪
6    基础平面主要尺寸（长、宽）    ±15    用钢尺
7    基础顶柱高    -15    水准仪
8    主机轴线偏差    5    经纬仪

8    安全措施
8.1 认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况＆工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。
8.2施工现场按符合防火、防坠落、防触电等安全规定健全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。
8.3氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置。
8.4施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。
8.5电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其架设在专用电杆上。
8.6施工现场使用的手持照明灯使用36V安全电压。
8.7室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。
8.8建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。
9    环保措施
9.1在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府有关环境保护的法律、法规和规章，加强对工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、废弃物等的控制和治理，接受相关部门的监督检查。
9.2 对商品混凝土运输车采取有效措施避免污染道路，进出厂区时对车辆进行清洗。
9.3设置专门排水沟排除混凝土的降温循环水、养护用水以及施工废水。
10     效益分析
工程中混凝土施工采用粉煤灰、减水剂、膨胀剂等“双掺”、“三掺”技术，循环热水替代搭设暖棚，节约保温材料费用，共节约资金3.1万元。
社会效益：工程质量得到甲方的好评，为公司赢得信誉，对承接后续的任务奠定基础。工程投入使用可减少进口大型汽车，有利我国大型汽车生产与开发。
11  应用实例
采用本工法施工的洛阳一拖锻造厂热模锻车间EXY 12500锻压机基础单个长14.675m，宽10.6m，厚5.65m（标高－8.15~－2.5），混凝土量773m3，二次灌浆为30 m3。基础本身厚度较大，最厚处5.65m，最薄处2.5m，且施工过程中不允许留施工缝，混凝土应连续浇筑。基础－5.9 m下有一800×950（1150）水槽，增加了支模难度。特别是十二根外径为31.5 mm的套管，每根长4.91m，重663kg，对位置及垂直度偏差要求严格（将来固定上部设备基础用），一旦位置及垂直度偏差超过工艺要求，整个基础就将报废，后果不堪设想。各种预留孔、槽、坑的尺寸偏差、预埋地脚螺栓套管的不垂直度、中心偏差、标高等要求严格。工程开工时间2005年6月12日，竣工时间2005年9月3日。基础施工完成后，经现场检查，整个设备基础平面位置、标高、预埋件位置符合设计精度要求，未发现影响混凝土质量的裂缝，整体效果较好，得到甲方的好评，同时也并取得了良好的经济效益，节约3.1万元。
洛阳中信重机公司的“6.5×18m龙门镗铣床”设备基础，尺寸为31×13×4.5m，施工时间2005年6月15日~9月30日，基础混凝土1800m3。
采用本工法施工的大型基础完工后，经多方相关人员检查验收，整个设备基础混凝土质量内实外光，强度、尺寸、标高、预埋件符合设计标准的要求，整体效果较好，得到建设单位的肯定，同时也并取得了良好的经济效益，节约各项费用4.8万元。
洛阳新区中心体育场桅杆平衡索基础，基础深度为9m，尺寸分别是：J1底板尺寸为20000×14000mm，顶部尺寸为2000×2000 mm，混凝土1600m3；J2底板为13000×7000 mm，顶部尺寸为1500×1500mm，混凝土800m3。C35混凝土，预埋钢骨支架重量近5t、3t。施工时间2006年8月~10月，基础施工完成后，经相关人员检查，整个设备基础尺寸、标高、预埋件位置符合设计标准的要求，混凝土质量良好，整体效果较好，得到新区建设指挥部的肯定，并取得了良好的社会效益和经济效益，节约各项费用6.5万元。