500KV变电站工程预埋螺栓外架固定施工工法

1、 预埋螺栓外架固定施工工法广东威恒输变电工程有限公司李汝文、张尚林、陈兆春1 前言随着对电网建设要求的逐步提升，500kVfe压等级变电站施工中500kV勾架基础施工时间过长、基础施工质量难保证等问题越加受到重视，如何有效缩短构架基础施工工期，解决构架基础施工中由于预埋螺栓预埋安装时间过长导致基础施工工期长、预埋螺栓预埋精度不足等问题，是目前需要引起关注和解决的问题。500kV构架基础主体施工过程主要包括：钢筋制作安装、模板安装、预埋螺栓施工以及混凝土浇筑工程。传统方法中预埋螺栓安装施工难度大、无标准施工方法，造成耗费时间长，导致整个构架基础施工工期长；另外由于预埋螺栓预埋精度难以保证，往往导

2、致构架基础施工质量难保证，甚至对后续钢构架施工质量造成影响，且传统方法中预埋螺栓施工过程对螺栓的固定通常要耗费大量的钢材、使用焊接方法进行固定也造成能源的大量消耗，已不能满足国家对建筑施工中节材、节能环保的要求。针对此等现状，我公司于2013年对“预埋螺栓外架固定法”科技项目进行立项研究。我们通过对传统构架基础预埋螺栓固定安装方法的不足做出针对性的优化完善， 设计了一种新型的外架组装式预埋螺栓固定架，使其符合快捷高效、节能环保的要求。本工法项目中所研制的“一种适用于构架基础预埋螺栓固定的外架式固定架”已获得国家知识产权局授予实用新型专利权，专利号：ZL201420459443.2。本工法的关键

3、技术于 2014 年 11 月经广东省住房和城乡建设厅鉴定，达到国内领先水平。工法特点2.0.1 研制了外架组装式预埋螺栓固定架，固定架完全独立于基础外，使用标准组件组装形式，组件间使用螺栓连接固定，固定架组件连接螺栓孔采用长孔通孔形式，设置了预埋螺栓位置微调工具。2.0.2 本工法的工具能适用于不同尺寸的构架基础施工。2.0.3 本工法基本上无需焊接，节能环保。2.0.4 本工法的工具于基础施工完成后能拆卸重复利用，节约材料。2.0.5 设置了预埋螺栓位置微调工具，方便预埋螺栓位置调节，保证螺栓预埋精度。适用范围本工法适用于500kV、220kV变电站工程含预埋螺栓的构架基础施工，也可广泛应

4、用于有 地脚螺栓设计的设备基础施工中。本工法对预埋螺栓外架固定法的操作步骤、技术要点、安 全注意事项、危险点分析等方面内容进行了详细的规范，用于指导其施工作业。工艺原理预埋螺栓固定架外架式原理由于本项目研究理念中的一个关键是节材，预埋螺栓固定架组件于基础施工后要求能拆 除重复利用，因此其形式采用独立于混凝土基础外的外架式形式。考虑到基础施工过程中基础外围工作平台设置的需要以及尽量减小预埋螺栓固定架使用 过程中对其他施工的影响，固定架的竖向主要支撑杆件由位于基础柱内部空间的四条竖向槽 钢立杆（立杆）组成（见图4.1-1 ）。位于基础立柱中的预埋螺栓由带螺栓孔的短槽钢（螺栓 固定组件）固定，立杆与

5、螺栓固定组件之间由两条纵向横杆（横杆 1）及四条横向横杆（横杆 2）相互连接（见图4.1-2 ）。其中横杆均位于构架基础上部，由此构成一个完全独立于构架基 础 外的整体。图4.1-1 预埋螺栓固定架剖面图八黄八一 1-_横杆2图4.1-2 预埋螺栓固定架俯视图预埋螺栓固定架多尺寸适用原理结合固定架组件间螺栓连接的连接方式，通过把各组件的螺栓连接螺栓孔设计成长孔、 通孔形式，各组件之间相对位置能按具体构架基础的尺寸通过相互间连接螺栓孔位置的改变 进行调节，这样就能使预埋螺栓固定架可应用于不同尺寸的基础施工中。见图 4.2-1和图 4.2-2 。图4.2-1有通孔设计的固定架组件图4.2-2固定架

6、组件间相对位置按具体基础尺寸调节螺栓预埋精度控制原理在本项目中预埋螺栓固定架上增加了螺栓位置微调工具，见图 4.3。该装置主要有两部分 组成，分别为固定在预埋螺栓固定架横杆2上面的螺栓固定环，以及固定环平面上的微调螺丝 装置，在预埋螺栓安装过程中的微调阶段，只需要通过测量确定目前预埋螺栓的位置偏差， 通过简单计算确定位置微调工具上微调螺栓的调节方向与距离，然后对微调螺丝进行简单调节 就能完成预埋螺栓的高精度微调工作。很好地解决了以往 500kV勾架基础预埋螺栓安装过程中 缺少螺栓位置调节工具、螺栓预埋精度难保证的问题。图4.3预埋螺栓位置微调工具施工工艺流程及操作要点工艺流程工艺流程如图5.1

7、所示图5.1施工工艺流程图操作要点施工前期准备(1)材料准备1)地脚螺栓及螺栓架：螺栓外观、丝芽质量及长度质量应符合要求，并与螺栓架进行 组装。2)检查预埋螺栓固定架组件有无破损、变形，检查组件连接用螺栓有无破损滑丝等问 题，确保预埋螺栓固定架使用过程中的稳固及精确度。（2）技术准备1）施工前应做好图纸会审及施工方案的审批。2）使用预埋螺栓外架固定法进行构架基础预埋螺栓固定安装施工前，需结合构架基础 设计尺寸及预埋螺栓设计标高、位置，计算确认外架组装式预埋螺栓固定架各组件搭设组装 方案，包括立杆位置、横杆1标高、横杆相对立杆位置、横杆2相对横杆1位置、螺栓固定组件 相对横杆2位置，见图5.2.

8、1 。并绘制相应的搭设简图以指导实际施工。图5.2.1固定架组件相对位置图3）有针对性地做好技术交底工作，技术人员、作业人员应充分领会施工图纸、施工方 案及作业指导书。基础底板固定埋件施工（见图5.2.2 ）在这个过程中，要注意为了加强螺栓固定架在构架基础混凝土浇筑前固定预埋螺栓的稳 定性，防止立杆位置产生变动，因此需在基础底板混凝土浇筑前钢筋绑扎阶段在预埋螺栓固 定架的四个立柱底部的位置预埋固定埋件，待底板混凝土浇筑完成，预埋螺栓固定架组装架 设的时候通过立柱与这些预埋件的焊接来加强固定立柱及整个螺栓固定架的位置。图5.2.2基础底板立杆底部固定埋件预埋螺栓固定架立杆安装在构架基础柱钢筋绑扎

9、施工的同时，就可同步进行预埋螺栓固定架四根立柱的安装，立 柱安装时注意其中两个立柱槽钢高度平面要往同一方向向外，对面两立柱则与之成轴对称安 装，以确保两个横杆1与立柱连接安装后能保持同一轴对称，见图 5.2.3-1。立柱底部与基础 底板施工中预埋的预埋件进行焊接固定，相邻立柱间通过螺栓固定件及剪刀斜撑相互连接加 强整体性，见图5.2.3-2。立杆安装时要辅以经纬仪等仪器观测确保立杆安装竖直。图5.2.3-1立杆及连接斜撑安装图5.2.3-2剪刀斜撑通过连接螺栓与立杆连接横杆1安装（见图5.2.4 ）在构架基础上连梁钢筋绑扎完成后，就能把横杆1与立杆通过螺栓连接件进行连接，并适当以点焊辅助确保连

10、接牢固性。横杆1与立杆连接时要辅以水准仪等仪器观测确保横杆安装高 度达到经计算需安装高度要求并均严格于同一水平面上。图5.2.4 横杆1安装横杆2安装（见图5.2.5 ）然后进行横杆2与横杆1的连接，按设计要求进行放线确定预埋螺栓的位置，然后横杆 2根据预埋螺栓的位置通过通孔调节与横杆1之间的相对位置并在到位后通过螺栓连接件进行 连接固定。图5.2.5 横杆2安装5.2.6螺栓固定组件安装（见图 5.2.6-1、图5.2.6-2 ）然后是螺栓固定组件与横杆2的连接安装，通过测量放线确定8个螺栓固定组件在基础纵 向方向上的位置并在横杆2上的相应位置通过螺栓连接组件进行连接固定。图5.2.6-1

11、螺栓固定组件安装图5.2.6-2螺栓固定组件详图5.2.7预埋螺栓微调及位置复测（见图 5.2.7-1 、图5.2.7-2 ）最后就是基础预埋螺栓在预埋螺栓固定架上的微调，通过测量放线确定各个预埋螺栓的 准确位置及目前位置误差，通过调节预埋螺栓位置微调工具上的调节螺栓限位装置至符合要 求位置，再对预埋螺栓进行移动使预埋螺栓位置符合设计要求。为保证预埋螺栓位置安装精 度，在进行微调后要再次对各预埋螺栓位置进行放线拉线复核，确保安装精度。图5.2.7-1 螺栓微调工具图5.2.7-2预埋螺栓位置拉线复核5.3 劳动力组织（见表5. 3）劳动力组织情况表表5.3序号人员分工所需人数职责1施工员1负责

12、现场施工总安排与指挥2测量员1负责测量放线确定固定架组件及预埋螺栓位置3安装人员6进行固定架的连接安装、预埋螺栓在固定架上的安装6材料与设备6.1施工器具见表6.1施工器具表6.1在舁 厅P工具名称规格（型号）单位数量备注1外架组装式预埋螺栓固定架/套12固定架连接用螺栓8mm套13水准仪GOL32D台14全站仪GTS-102N台15套筒扳手16mm只66开口扳手16mm只6在舁 厅P工具名称规格（型号）单位数量备注7氮弧焊机WSE-250台17质量控制质量标准10kV500kV输变电及配电工程质量验收及评定标准 南方电网Q/CSG 411002-2012建筑工程施工质量验收统一标准（GB 5

13、0300-2013）建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB 50202-2002）电力建设施工质量验收及评价规程 第1部分：土建工程（DL/T 5210.1-2012 ）质量控制按照设计施工图，图纸会审、设计变更通知进行施工。认真组织好图纸会审和技术交底卡，使施工人员明确设计意图和技术要求。实行三级以上工程检查验收为中心的有效质量控制体系，相应建立一系列的管理制度。“三检”制度即班组自检、施工技术员负责、安质部及项目总工终检。“三检”合格后，验 槽、隐蔽工程尚需会同建设、设计、监理等单位验收并记录，才能继续下道工序的施工。组织现场施工人员进行施工方案及措施的交底，并按所确定施工方案及措施组织施

14、 工。严格遵守和执行现行有关的施工和验收规范，质量检验及评定标准。严格执行项目部的各项管理制度，实行质量跟踪制度，加强监督检查。严格执行原材料、半成品、成品的检查验收和复检制度。现场施工技术人员及值班员必须认真负责，并做好施工记录，做到施工完，资料齐全浇筑混凝土前检查钢筋位置是否正确，振捣混凝土时防止碰动钢筋，对已安装好的预 埋件（螺栓）进行浇筑前的复测，进一步的核对。基础模板支撑系统要予以充分考虑。浇注混凝土时应在预埋件（螺栓） 周边均匀下料预埋件（螺栓）安装完毕严禁踩踏、碰撞，在浇筑过程中不得踩踏、振动器不得碰撞 预埋件。拆模后预埋件涂上面漆，并进行型号标识（螺栓涂上黄油后，采用保护帽盖住

15、）8安全措施8.0.1现场建立安全管理小组，设立以项目经理作为安全第一责任人，安全主管作为安全主要责任人的管理模式，坚持“安全第一、预防为主”的工作方针。8.0.2进入施工现场必须戴好安全帽、穿工作服，遵守现场安全守则。8.0.3做好新工人的入场“三级”安全教育，着重各级考核制度，贯彻安全管理制度。施工单位对管理人员、班组民工进行定期的安全教育工作，树立员工的安全意识，培养他们防范、抵御威胁的自保能力。8.0.4各班组每周定期进行安全活动，作好活动记录，活动记录应由项目经理、安全主管当天进行检查签名。安全员做好日常安全检查。8.0.5使用用电设备前要检查电源电压和漏电开关，电线是否良好，机械运

16、转是否正常，设备移动时，不能硬拉电线，更不能在钢筋和其他锐利物上拖拉，防止割破拉断电线而造成触电伤亡事故。8.0.6夜间作业需布置好照明灯具。8.0.7构支架基础较深，基坑开挖完成后，及时采用栏杆进行围蔽，并挂设标识牌。8.0.8作业过程中的安全技术设施，发现有缺陷和隐患时，必须及时解决，危及人身安全时，必须立即停止作业。9环保措施9.0.1 现场材料必须指定地点分门别类存放整齐，堆放平稳。组装用连接螺栓、垫片等小件物品要设立专门存放箱，防止散乱掉落生成金属废料。9.0.2 施工中必须消除烟尘、灰尘的飘洒，现场禁止一些焚烧物料的行为，消灭现场的“白色污染”。9.0.3 预埋螺栓外架固定法工具施

17、工中要注意保护，防止损坏，于基础施工完成后要及时拆卸以便重复利用，节约材料。9.0.4 加强进场员工的环境保护教育、加强环境保护意识，把环境保护意识贯彻到每一位员工行为规范中，施工现场做到工完料清。及时对拆卸的预埋螺栓固定架组件进行回收，避免损坏造成材料浪费。效 益 分 析经济效益现以 500kV 纵江 （东纵）变电站工程为例，该工程共有27 个 500kV 构架基础（其中 3 个为联合 基础 ） ，即有 30 组预埋地脚螺栓（每组 16 根地脚螺栓） ，采用新型预埋地脚螺栓固定架 3 组，完成预埋地脚螺栓工作用了 15 工日，其施工成本分析如下表10.1-1 ：采用预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 厅P单价（元）数量总额（元）1新型固定架折旧3,5603组10,6802水准仪折旧1201台1203施工员280/人*工日1人*15工日4,2004测量员280/人*工日1人*15工日4,2005安装人员350/人*天6人*15工日31,500共计50,700 元若采用内置式预埋螺栓固定架施工，安装完成一般需30工日，其施工成本分析，如表10.1-2 所示：采用内置式预埋螺栓固定架的施工成本分析表表10.1-2在舁 厅P单价（元）数量总额（元）1固定架消耗钢材4.3/kg8,640kg37,1522水准仪折旧1201台1203施工员280/人*工日1人*30工

19、日8,4004测量员280/人*工日2人*30工日16,8005安装人员350/人*天9人*30工日94,500共计156,972 元由此可见，采用本工法比传统内置式预埋螺栓固定架在材料消耗上节约了钢材，人力投 入上节省了约1/3,工期缩短了 15工日，可见具有明显优势，施工成本也因此低得多，节省钢 材及用工费用10万元，应用本工法施工仅为传统内置固定架施工工艺成本费用的 32.3%,而 如在标准化设计的500kV变电站工程推广，其经济效益将更为可观。社会效益缓解工期压力采用新型预埋螺栓外架式固定架及预埋螺栓外架固定施工工法不但大大降低了施工成 本，而且其安装精度高，大大减少了过去由于地脚螺栓安装精度不足导致构架安装困难甚至 返工的风险。由于构架施工往往是变电站工期的关键路径，因此其地脚螺栓的安装是直接影 响到工程投产的关键工序。在500kV纵江（东纵）变电站工程中，新型预埋螺栓外架式固定 架及预埋螺栓外架固定法的应用，最终帮助工程工期提前 15天，为工程提前投产打下良好的 基础。而500kV纵江（东纵）变电站若能提前15天投产将极大地改善东莞地区的电网结构， 解决当地电力“卡脖子”问题，为东莞地区经济的发展