500KV變電站工程預(yù)埋螺栓外架固定施工工法

1、 預(yù)埋螺栓外架固定施工工法廣東威恒輸變電工程有限公司李汝文、張尚林、陳兆春1 前言隨著對電網(wǎng)建設(shè)要求的逐步提升，500kVfe壓等級變電站施工中500kV勾架基礎(chǔ)施工時間過長、基礎(chǔ)施工質(zhì)量難保證等問題越加受到重視，如何有效縮短構(gòu)架基礎(chǔ)施工工期，解決構(gòu)架基礎(chǔ)施工中由于預(yù)埋螺栓預(yù)埋安裝時間過長導(dǎo)致基礎(chǔ)施工工期長、預(yù)埋螺栓預(yù)埋精度不足等問題，是目前需要引起關(guān)注和解決的問題。500kV構(gòu)架基礎(chǔ)主體施工過程主要包括：鋼筋制作安裝、模板安裝、預(yù)埋螺栓施工以及混凝土澆筑工程。傳統(tǒng)方法中預(yù)埋螺栓安裝施工難度大、無標準施工方法，造成耗費時間長，導(dǎo)致整個構(gòu)架基礎(chǔ)施工工期長；另外由于預(yù)埋螺栓預(yù)埋精度難以保證，往往導(dǎo)

2、致構(gòu)架基礎(chǔ)施工質(zhì)量難保證，甚至對后續(xù)鋼構(gòu)架施工質(zhì)量造成影響，且傳統(tǒng)方法中預(yù)埋螺栓施工過程對螺栓的固定通常要耗費大量的鋼材、使用焊接方法進行固定也造成能源的大量消耗，已不能滿足國家對建筑施工中節(jié)材、節(jié)能環(huán)保的要求。針對此等現(xiàn)狀，我公司于2013年對“預(yù)埋螺栓外架固定法”科技項目進行立項研究。我們通過對傳統(tǒng)構(gòu)架基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓固定安裝方法的不足做出針對性的優(yōu)化完善， 設(shè)計了一種新型的外架組裝式預(yù)埋螺栓固定架，使其符合快捷高效、節(jié)能環(huán)保的要求。本工法項目中所研制的“一種適用于構(gòu)架基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓固定的外架式固定架”已獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局授予實用新型專利權(quán)，專利號：ZL201420459443.2。本工法的關(guān)鍵

3、技術(shù)于 2014 年 11 月經(jīng)廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳鑒定，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。工法特點2.0.1 研制了外架組裝式預(yù)埋螺栓固定架，固定架完全獨立于基礎(chǔ)外，使用標準組件組裝形式，組件間使用螺栓連接固定，固定架組件連接螺栓孔采用長孔通孔形式，設(shè)置了預(yù)埋螺栓位置微調(diào)工具。2.0.2 本工法的工具能適用于不同尺寸的構(gòu)架基礎(chǔ)施工。2.0.3 本工法基本上無需焊接，節(jié)能環(huán)保。2.0.4 本工法的工具于基礎(chǔ)施工完成后能拆卸重復(fù)利用，節(jié)約材料。2.0.5 設(shè)置了預(yù)埋螺栓位置微調(diào)工具，方便預(yù)埋螺栓位置調(diào)節(jié)，保證螺栓預(yù)埋精度。適用范圍本工法適用于500kV、220kV變電站工程含預(yù)埋螺栓的構(gòu)架基礎(chǔ)施工，也可廣泛應(yīng)

4、用于有 地腳螺栓設(shè)計的設(shè)備基礎(chǔ)施工中。本工法對預(yù)埋螺栓外架固定法的操作步驟、技術(shù)要點、安 全注意事項、危險點分析等方面內(nèi)容進行了詳細的規(guī)范，用于指導(dǎo)其施工作業(yè)。工藝原理預(yù)埋螺栓固定架外架式原理由于本項目研究理念中的一個關(guān)鍵是節(jié)材，預(yù)埋螺栓固定架組件于基礎(chǔ)施工后要求能拆 除重復(fù)利用，因此其形式采用獨立于混凝土基礎(chǔ)外的外架式形式。考慮到基礎(chǔ)施工過程中基礎(chǔ)外圍工作平臺設(shè)置的需要以及盡量減小預(yù)埋螺栓固定架使用 過程中對其他施工的影響，固定架的豎向主要支撐桿件由位于基礎(chǔ)柱內(nèi)部空間的四條豎向槽 鋼立桿（立桿）組成（見圖4.1-1 ）。位于基礎(chǔ)立柱中的預(yù)埋螺栓由帶螺栓孔的短槽鋼（螺栓 固定組件）固定，立桿與

5、螺栓固定組件之間由兩條縱向橫桿（橫桿 1）及四條橫向橫桿（橫桿 2）相互連接（見圖4.1-2 ）。其中橫桿均位于構(gòu)架基礎(chǔ)上部，由此構(gòu)成一個完全獨立于構(gòu)架基 礎(chǔ) 外的整體。圖4.1-1 預(yù)埋螺栓固定架剖面圖八黃八一 1-_橫桿2圖4.1-2 預(yù)埋螺栓固定架俯視圖預(yù)埋螺栓固定架多尺寸適用原理結(jié)合固定架組件間螺栓連接的連接方式，通過把各組件的螺栓連接螺栓孔設(shè)計成長孔、 通孔形式，各組件之間相對位置能按具體構(gòu)架基礎(chǔ)的尺寸通過相互間連接螺栓孔位置的改變 進行調(diào)節(jié)，這樣就能使預(yù)埋螺栓固定架可應(yīng)用于不同尺寸的基礎(chǔ)施工中。見圖 4.2-1和圖 4.2-2 。圖4.2-1有通孔設(shè)計的固定架組件圖4.2-2固定架

6、組件間相對位置按具體基礎(chǔ)尺寸調(diào)節(jié)螺栓預(yù)埋精度控制原理在本項目中預(yù)埋螺栓固定架上增加了螺栓位置微調(diào)工具，見圖 4.3。該裝置主要有兩部分 組成，分別為固定在預(yù)埋螺栓固定架橫桿2上面的螺栓固定環(huán)，以及固定環(huán)平面上的微調(diào)螺絲 裝置，在預(yù)埋螺栓安裝過程中的微調(diào)階段，只需要通過測量確定目前預(yù)埋螺栓的位置偏差， 通過簡單計算確定位置微調(diào)工具上微調(diào)螺栓的調(diào)節(jié)方向與距離，然后對微調(diào)螺絲進行簡單調(diào)節(jié) 就能完成預(yù)埋螺栓的高精度微調(diào)工作。很好地解決了以往 500kV勾架基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓安裝過程中 缺少螺栓位置調(diào)節(jié)工具、螺栓預(yù)埋精度難保證的問題。圖4.3預(yù)埋螺栓位置微調(diào)工具施工工藝流程及操作要點工藝流程工藝流程如圖5.1

7、所示圖5.1施工工藝流程圖操作要點施工前期準備(1)材料準備1)地腳螺栓及螺栓架：螺栓外觀、絲芽質(zhì)量及長度質(zhì)量應(yīng)符合要求，并與螺栓架進行 組裝。2)檢查預(yù)埋螺栓固定架組件有無破損、變形，檢查組件連接用螺栓有無破損滑絲等問 題，確保預(yù)埋螺栓固定架使用過程中的穩(wěn)固及精確度。（2）技術(shù)準備1）施工前應(yīng)做好圖紙會審及施工方案的審批。2）使用預(yù)埋螺栓外架固定法進行構(gòu)架基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓固定安裝施工前，需結(jié)合構(gòu)架基礎(chǔ) 設(shè)計尺寸及預(yù)埋螺栓設(shè)計標高、位置，計算確認外架組裝式預(yù)埋螺栓固定架各組件搭設(shè)組裝 方案，包括立桿位置、橫桿1標高、橫桿相對立桿位置、橫桿2相對橫桿1位置、螺栓固定組件 相對橫桿2位置，見圖5.2.

8、1 。并繪制相應(yīng)的搭設(shè)簡圖以指導(dǎo)實際施工。圖5.2.1固定架組件相對位置圖3）有針對性地做好技術(shù)交底工作，技術(shù)人員、作業(yè)人員應(yīng)充分領(lǐng)會施工圖紙、施工方 案及作業(yè)指導(dǎo)書。基礎(chǔ)底板固定埋件施工（見圖5.2.2 ）在這個過程中，要注意為了加強螺栓固定架在構(gòu)架基礎(chǔ)混凝土澆筑前固定預(yù)埋螺栓的穩(wěn) 定性，防止立桿位置產(chǎn)生變動，因此需在基礎(chǔ)底板混凝土澆筑前鋼筋綁扎階段在預(yù)埋螺栓固 定架的四個立柱底部的位置預(yù)埋固定埋件，待底板混凝土澆筑完成，預(yù)埋螺栓固定架組裝架 設(shè)的時候通過立柱與這些預(yù)埋件的焊接來加強固定立柱及整個螺栓固定架的位置。圖5.2.2基礎(chǔ)底板立桿底部固定埋件預(yù)埋螺栓固定架立桿安裝在構(gòu)架基礎(chǔ)柱鋼筋綁扎

9、施工的同時，就可同步進行預(yù)埋螺栓固定架四根立柱的安裝，立 柱安裝時注意其中兩個立柱槽鋼高度平面要往同一方向向外，對面兩立柱則與之成軸對稱安 裝，以確保兩個橫桿1與立柱連接安裝后能保持同一軸對稱，見圖 5.2.3-1。立柱底部與基礎(chǔ) 底板施工中預(yù)埋的預(yù)埋件進行焊接固定，相鄰立柱間通過螺栓固定件及剪刀斜撐相互連接加 強整體性，見圖5.2.3-2。立桿安裝時要輔以經(jīng)緯儀等儀器觀測確保立桿安裝豎直。圖5.2.3-1立桿及連接斜撐安裝圖5.2.3-2剪刀斜撐通過連接螺栓與立桿連接橫桿1安裝（見圖5.2.4 ）在構(gòu)架基礎(chǔ)上連梁鋼筋綁扎完成后，就能把橫桿1與立桿通過螺栓連接件進行連接，并適當(dāng)以點焊輔助確保連

10、接牢固性。橫桿1與立桿連接時要輔以水準儀等儀器觀測確保橫桿安裝高 度達到經(jīng)計算需安裝高度要求并均嚴格于同一水平面上。圖5.2.4 橫桿1安裝橫桿2安裝（見圖5.2.5 ）然后進行橫桿2與橫桿1的連接，按設(shè)計要求進行放線確定預(yù)埋螺栓的位置，然后橫桿 2根據(jù)預(yù)埋螺栓的位置通過通孔調(diào)節(jié)與橫桿1之間的相對位置并在到位后通過螺栓連接件進行 連接固定。圖5.2.5 橫桿2安裝5.2.6螺栓固定組件安裝（見圖 5.2.6-1、圖5.2.6-2 ）然后是螺栓固定組件與橫桿2的連接安裝，通過測量放線確定8個螺栓固定組件在基礎(chǔ)縱 向方向上的位置并在橫桿2上的相應(yīng)位置通過螺栓連接組件進行連接固定。圖5.2.6-1

11、螺栓固定組件安裝圖5.2.6-2螺栓固定組件詳圖5.2.7預(yù)埋螺栓微調(diào)及位置復(fù)測（見圖 5.2.7-1 、圖5.2.7-2 ）最后就是基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓在預(yù)埋螺栓固定架上的微調(diào)，通過測量放線確定各個預(yù)埋螺栓的 準確位置及目前位置誤差，通過調(diào)節(jié)預(yù)埋螺栓位置微調(diào)工具上的調(diào)節(jié)螺栓限位裝置至符合要 求位置，再對預(yù)埋螺栓進行移動使預(yù)埋螺栓位置符合設(shè)計要求。為保證預(yù)埋螺栓位置安裝精 度，在進行微調(diào)后要再次對各預(yù)埋螺栓位置進行放線拉線復(fù)核，確保安裝精度。圖5.2.7-1 螺栓微調(diào)工具圖5.2.7-2預(yù)埋螺栓位置拉線復(fù)核5.3 勞動力組織（見表5. 3）勞動力組織情況表表5.3序號人員分工所需人數(shù)職責(zé)1施工員1負責(zé)

12、現(xiàn)場施工總安排與指揮2測量員1負責(zé)測量放線確定固定架組件及預(yù)埋螺栓位置3安裝人員6進行固定架的連接安裝、預(yù)埋螺栓在固定架上的安裝6材料與設(shè)備6.1施工器具見表6.1施工器具表6.1在舁 廳P工具名稱規(guī)格（型號）單位數(shù)量備注1外架組裝式預(yù)埋螺栓固定架/套12固定架連接用螺栓8mm套13水準儀GOL32D臺14全站儀GTS-102N臺15套筒扳手16mm只66開口扳手16mm只6在舁 廳P工具名稱規(guī)格（型號）單位數(shù)量備注7氮弧焊機WSE-250臺17質(zhì)量控制質(zhì)量標準10kV500kV輸變電及配電工程質(zhì)量驗收及評定標準 南方電網(wǎng)Q/CSG 411002-2012建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標準（GB 5

13、0300-2013）建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB 50202-2002）電力建設(shè)施工質(zhì)量驗收及評價規(guī)程 第1部分：土建工程（DL/T 5210.1-2012 ）質(zhì)量控制按照設(shè)計施工圖，圖紙會審、設(shè)計變更通知進行施工。認真組織好圖紙會審和技術(shù)交底卡，使施工人員明確設(shè)計意圖和技術(shù)要求。實行三級以上工程檢查驗收為中心的有效質(zhì)量控制體系，相應(yīng)建立一系列的管理制度。“三檢”制度即班組自檢、施工技術(shù)員負責(zé)、安質(zhì)部及項目總工終檢?！叭龣z”合格后，驗 槽、隱蔽工程尚需會同建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理等單位驗收并記錄，才能繼續(xù)下道工序的施工。組織現(xiàn)場施工人員進行施工方案及措施的交底，并按所確定施工方案及措施組織施

14、 工。嚴格遵守和執(zhí)行現(xiàn)行有關(guān)的施工和驗收規(guī)范，質(zhì)量檢驗及評定標準。嚴格執(zhí)行項目部的各項管理制度，實行質(zhì)量跟蹤制度，加強監(jiān)督檢查。嚴格執(zhí)行原材料、半成品、成品的檢查驗收和復(fù)檢制度?，F(xiàn)場施工技術(shù)人員及值班員必須認真負責(zé)，并做好施工記錄，做到施工完，資料齊全澆筑混凝土前檢查鋼筋位置是否正確，振搗混凝土?xí)r防止碰動鋼筋，對已安裝好的預(yù) 埋件（螺栓）進行澆筑前的復(fù)測，進一步的核對?；A(chǔ)模板支撐系統(tǒng)要予以充分考慮。澆注混凝土?xí)r應(yīng)在預(yù)埋件（螺栓） 周邊均勻下料預(yù)埋件（螺栓）安裝完畢嚴禁踩踏、碰撞，在澆筑過程中不得踩踏、振動器不得碰撞 預(yù)埋件。拆模后預(yù)埋件涂上面漆，并進行型號標識（螺栓涂上黃油后，采用保護帽蓋住

15、）8安全措施8.0.1現(xiàn)場建立安全管理小組，設(shè)立以項目經(jīng)理作為安全第一責(zé)任人，安全主管作為安全主要責(zé)任人的管理模式，堅持“安全第一、預(yù)防為主”的工作方針。8.0.2進入施工現(xiàn)場必須戴好安全帽、穿工作服，遵守現(xiàn)場安全守則。8.0.3做好新工人的入場“三級”安全教育，著重各級考核制度，貫徹安全管理制度。施工單位對管理人員、班組民工進行定期的安全教育工作，樹立員工的安全意識，培養(yǎng)他們防范、抵御威脅的自保能力。8.0.4各班組每周定期進行安全活動，作好活動記錄，活動記錄應(yīng)由項目經(jīng)理、安全主管當(dāng)天進行檢查簽名。安全員做好日常安全檢查。8.0.5使用用電設(shè)備前要檢查電源電壓和漏電開關(guān)，電線是否良好，機械運

16、轉(zhuǎn)是否正常，設(shè)備移動時，不能硬拉電線，更不能在鋼筋和其他銳利物上拖拉，防止割破拉斷電線而造成觸電傷亡事故。8.0.6夜間作業(yè)需布置好照明燈具。8.0.7構(gòu)支架基礎(chǔ)較深，基坑開挖完成后，及時采用欄桿進行圍蔽，并掛設(shè)標識牌。8.0.8作業(yè)過程中的安全技術(shù)設(shè)施，發(fā)現(xiàn)有缺陷和隱患時，必須及時解決，危及人身安全時，必須立即停止作業(yè)。9環(huán)保措施9.0.1 現(xiàn)場材料必須指定地點分門別類存放整齊，堆放平穩(wěn)。組裝用連接螺栓、墊片等小件物品要設(shè)立專門存放箱，防止散亂掉落生成金屬廢料。9.0.2 施工中必須消除煙塵、灰塵的飄灑，現(xiàn)場禁止一些焚燒物料的行為，消滅現(xiàn)場的“白色污染”。9.0.3 預(yù)埋螺栓外架固定法工具施

17、工中要注意保護，防止損壞，于基礎(chǔ)施工完成后要及時拆卸以便重復(fù)利用，節(jié)約材料。9.0.4 加強進場員工的環(huán)境保護教育、加強環(huán)境保護意識，把環(huán)境保護意識貫徹到每一位員工行為規(guī)范中，施工現(xiàn)場做到工完料清。及時對拆卸的預(yù)埋螺栓固定架組件進行回收，避免損壞造成材料浪費。效 益 分 析經(jīng)濟效益現(xiàn)以 500kV 縱江 （東縱）變電站工程為例，該工程共有27 個 500kV 構(gòu)架基礎(chǔ)（其中 3 個為聯(lián)合 基礎(chǔ) ） ，即有 30 組預(yù)埋地腳螺栓（每組 16 根地腳螺栓） ，采用新型預(yù)埋地腳螺栓固定架 3 組，完成預(yù)埋地腳螺栓工作用了 15 工日，其施工成本分析如下表10.1-1 ：采用預(yù)埋螺栓外架固定施工工法的

18、施工成本分析表表10.1-1在舁 廳P單價（元）數(shù)量總額（元）1新型固定架折舊3,5603組10,6802水準儀折舊1201臺1203施工員280/人*工日1人*15工日4,2004測量員280/人*工日1人*15工日4,2005安裝人員350/人*天6人*15工日31,500共計50,700 元若采用內(nèi)置式預(yù)埋螺栓固定架施工，安裝完成一般需30工日，其施工成本分析，如表10.1-2 所示：采用內(nèi)置式預(yù)埋螺栓固定架的施工成本分析表表10.1-2在舁 廳P單價（元）數(shù)量總額（元）1固定架消耗鋼材4.3/kg8,640kg37,1522水準儀折舊1201臺1203施工員280/人*工日1人*30工

19、日8,4004測量員280/人*工日2人*30工日16,8005安裝人員350/人*天9人*30工日94,500共計156,972 元由此可見，采用本工法比傳統(tǒng)內(nèi)置式預(yù)埋螺栓固定架在材料消耗上節(jié)約了鋼材，人力投 入上節(jié)省了約1/3,工期縮短了 15工日，可見具有明顯優(yōu)勢，施工成本也因此低得多，節(jié)省鋼 材及用工費用10萬元，應(yīng)用本工法施工僅為傳統(tǒng)內(nèi)置固定架施工工藝成本費用的 32.3%,而 如在標準化設(shè)計的500kV變電站工程推廣，其經(jīng)濟效益將更為可觀。社會效益緩解工期壓力采用新型預(yù)埋螺栓外架式固定架及預(yù)埋螺栓外架固定施工工法不但大大降低了施工成 本，而且其安裝精度高，大大減少了過去由于地腳螺栓安裝精度不足導(dǎo)致構(gòu)架安裝困難甚至 返工的風(fēng)險。由于構(gòu)架施工往往是變電站工期的關(guān)鍵路徑，因此其地腳螺栓的安裝是直接影 響到工程投產(chǎn)的關(guān)鍵工序。在500kV縱江（東縱）變電站工程中，新型預(yù)埋螺栓外架式固定 架及預(yù)埋螺栓外架固定法的應(yīng)用，最終幫助工程工期提前 15天，為工程提前投產(chǎn)打下良好的 基礎(chǔ)。而500kV縱江（東縱）變電站若能提前15天投產(chǎn)將極大地改善東莞地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)， 解決當(dāng)?shù)仉娏Α翱ú弊印眴栴}，為東莞地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展