超长超高强度特大型地脚锚栓群安装
李忠阳 雷志强
【摘要】本文通过昆明市地标建筑昆明春之眼商业中心工程主塔钢结构超长超高强度的柱脚锚栓群的安装方法，着重讲述超长超高强度特大型地脚锚栓群整体快速安装的一种创新思路及实施效果。为后续类似工程提供借鉴和参考。
【关键词】超长超高强度;地脚锚栓群;快速;整体安装
1. 工程简介
昆明春之眼商业中心项目，位于云南省昆明市，是一个集商务、购物、居住、观光为一体的大型城市综合体项目，建成之后将是昆明主城区核心区一个标志建筑，主塔楼高度407米，为昆明第一高楼、云贵高原多频地震带第一高楼，因此被比作“春城的眼睛”。
图1 ?春之眼商业中心项目效果图
项目地处云贵高原地震带，抗震设防烈度8度，为确保结构安全，外框设置了六根巨型钢柱及翼墙，整个核心筒布置满钢板剪力墙，由于项目地处软土区，为了确保基础安全，主塔底板厚度达5.5m，整个底板浇筑了2.4万方混凝土，为确保主体结构与地基基础的可靠连接及抗震设防要求，主塔钢构件埋件采用采用超长、超高强度锚栓连接，强度为835级，最大直径为75mm，长度达7m，单根重量达289kg，总锚栓数量1692根。为国内地脚锚栓使用强度最高、长度最长，使用最集中的地脚锚栓群。
图2 ?高强度地脚锚栓群模型大样图
2. 施工重点、难点分析
2.1 工期要求
高强锚栓材质特殊，制造工艺特殊，加工周期长，2019年1月13日才能全部送达现场，根据现场的施工进度安排，2019年1月26日，必须浇筑混凝土，由于主塔钢筋量达4000t，为确保工序施工进度，高强度地脚锚栓的预埋工作必须在2019年1月20日完成，且高强锚栓必须在底板底筋绑扎完成后才可开始施工，预计底筋绑扎完成时间为2019年1月15日，也就是说留给我们施工的时间只有5天，单根锚栓最重达289kg，人工无法完成安装，必须利用施工机械进行安装，由于此时土建已开始作业，汽车吊等施工机械作业及其困难，施工组织协调难度极大，必须使用现场的两台塔吊进行安装，根据项目部测算，单独完成一根高强锚栓的安装需要10～15分钟，整个主塔高强锚栓总数1692颗，安装完成需要180小时，而现场塔吊还需要各个专业交叉使用，预计整个主塔安装完成需要13天。如何在5天的时间内安装完成高强锚栓，成为摆在项目部所有人员面前的第一个难题，也是确保项目履行的一个重点。
2.2 安装精度要求
高强度地脚锚栓安装精度要求高，偏位处理难度大，普通地脚锚栓一旦发生偏位，只能采取现场利用铰刀等机械扩孔工具进行扩孔，高强锚栓对应的柱底板核心筒为80mm，外框100mm后，现场进行扩孔，不具备可行性。根据设计要求，直径75mm（端部90mm）的高强锚栓相对应柱底板孔径为100mm，直径50mm（端部60mm）的高强锚栓相对应柱底板孔径为70mm，也就是说底板开孔仅比高强锚栓直径宽10mm，而单根高强锚栓长度达7m，因此如何确保高强锚栓安装精度是本工程的一个难点，也是涉及整个结构安全的重点。
2.3 安装难度大
安装难度大，普通高强锚栓采用中部及端部10mm定位板进行固定，而高强锚栓采用杆体端部墩粗工艺，及两端大中间小，定位板的开孔必须大于端部才能穿入，端部比中间杆体大“10～15mm”，且高强锚栓下端位于底板地面钢筋上层150mm，导致普通定位板丧失其作用，而且高强锚栓材质特殊，不允许焊接，因此如何对高强锚栓的安装进行固定，是一大难点，也是确保高强锚栓安装的一个重点。
3. 施工方案选择
3.1定位方案选择
3.1.1方案一：普通锚栓定位
根据以往工程普通锚栓施工经验进行分析，由于高强锚栓墩粗工艺，定位板孔径比高强锚栓杆体大15mm以上，无法进行有效定位，因此需要采用定位卡板对每根高强锚栓进行固定，且需先将锚栓穿入后方可进行施工。
该方案：
（1）优点：有类似施工经验，便于控制安装精度。
（2）缺点：施工周期長，交叉作业多，施工协调难度大。
3.1.2方案二：优化定位
根据普通锚栓的施工方法进行优化，将定位板移至上下端部，利用螺母进行有效固定，由于杆体长，为保证侧向刚度，在中间加设临时支撑，利用U型卡对锚栓进行固定。
该方案：
（1）优点：可以有效解决锚栓定位问题，U型卡施工相比较定位卡板施工更方便。
（2）缺点：措施费用相对增加较大。
通过分析，结合施工进度要求、高强锚栓工艺特殊要求，采用方案二。
3.2安装方案选择
3.2.1方案一：原位散装
提前将高强锚栓支架在锚栓位置现行进行固定，然后利用塔吊及施工机械将高强锚栓单根进行插入，考虑施工进度需要，现场安排汽车吊下基坑板面进行辅助作业，根据施工进度需要，至少安排三台汽车吊才可满足施工需要。
该方案：
（1）优点：有类似施工经验，施工相对简单。
（2）缺点：施工周期长，交叉作业多，施工协调难度大，且现场不可控因素太多。
3.2.2方案二：整体拼装、分片安装
在施工场地外侧安排预拼装场地，将高强锚栓分区分片进行预拼装，拼装完成后，整体吊装就位。
该方案：
（1）优点：拼装时可选用汽车吊进行拼装，避免塔吊作业的紧张，同时不占用筏板施工场地，减小施工协调难度。
（2）缺点：精度要求高，增加措施费用。
综合考虑施工进度要求，施工精度要求，从确保履约为前提，采用方案二。
3.3穿孔率控制方案选择
3.3.1方案一：与底板整体安装
将柱底板单独摘出与高强锚栓一起安装，混凝土浇筑完成后，将柱身与底板在现场进行焊接。
该方案：
（1）优点：可确保穿孔率100%。
（2）缺点：现场焊接量大，焊接质量不可控，焊接变形大。
3.3.2方案二：与首节柱整体安装
在方案1的基础上进行优化，将首节柱直接与高强锚栓安装在一起，首节巨柱及高强锚栓单块重200t。
该方案：
（1）优点：确保穿孔率，现场焊接量也不大。
（2）缺点：需增加大量的安装措施固定锚栓及钢柱，安全风险极大。
3.3.3方案三：按实测后开孔
加强柱脚锚栓的整体定位，混凝土浇筑完成后，将高强锚栓的实测数据反馈至加工厂，加工厂按照高强锚栓的实际测量数据开设柱底板的孔。
该方案：
（1）优点：确保穿孔率，现场焊接量不增加，也不增加措施材料投入。
（2）缺点：首节柱加工紧张。
通过对工期、质量要求、履约保证及首节柱安装要求等综合分许，采用方案三。
3.4施工方案的最终确定
将高强锚栓的定位板移动至上下端部，定位板开孔按照设计坐标在加工厂进行开孔，安装支架在地面进行整体组装焊接，将高强度锚栓在地面与支架进行整体拼装固定，中间采用U型卡进行辅助定位，地面预拼装后分片整体进行安装，整体校正，确保高强锚栓分区整体安装精度，然后对高强锚栓进行单根抽检，确保精度。混凝土浇筑完成后将高强锚栓的实际测量数据反馈至加工厂，加工厂按照实测数据进行柱底板开孔。
4. 方案实施
4.1 安装支架制作
安装支架主要由立柱、斜撑、横撑、上下定位板组成，在地面进行拼装组焊。支架主体、斜撑与下定位板将与高强锚栓一起整体浇筑至混凝土内，故均采用焊接连接，上定位板在混凝土浇筑完成后可拆除回收，上部定位板与立柱可采用立柱穿定位板，采用销轴固定的方式，也可以直接焊接固定，后期切除。上下定位板按照设计的高强锚杆位置进行开孔，开孔孔径为高强锚栓锚杆直径+2mm，以确保高强锚栓穿孔及精确定位。
4.2 高强锚栓安装
支架制作完成后，在地面进行高强锚杆安装工作。
上下端固定方式，高强锚栓每端配置两个螺母，将两颗螺母置于定位板上下两端，可调节与紧固，避免焊接。
高强锚栓长度达7m，中间必须加设横撑，横撑采用槽钢制作（侧向安装），在高强锚杆相邻位置开孔，通过U型卡将高强锚栓与横撑固定。
图5 ?高强锚杆地面拼装
图6 ?锚栓支架整体安装
4.3 整体安装
高强锚栓在支架安装完成后，将高强锚栓与支架利用塔吊整体吊装至预定区域进行安装，安装时斜撑与底板钢筋进行有效固定，由于底板抗震钢筋不允许焊接，斜撑底板采用U型卡与基础底板钢筋固定。
4.4 整体校正
提前在支架上设置控制点，对整个支架进行整体测量校正，由于定位板开孔直径为d+2mm，可以确保高强锚栓的精度，加快施工速度。同时在后续混凝土浇筑过程中能有效的进行锚栓的空间位置复核。
4.5 验收
及地脚锚栓安装完成后，通过高精度全站仪对支架的控制点进行复测，整体校正，然后抽检地脚锚栓的空间坐标，复核完成，由建设单位、监理单位、总包单位、施工单位联合验收。
图7 ?各参加单位联合验收
4.6 巨柱安裝
混凝土浇筑完成后，及时对锚栓进行复测，将高强锚栓的实测空间坐标按反馈至加工厂，加工厂根据实测数据进行柱底板开设。经过现场的实际安装检验，现场未出现柱底扩孔情况，现场实际安装穿孔率100%，安装精度得到保证。
图8 ?巨柱安装
图9 ?巨柱安装
图10 ?巨柱安装
5. 总结
春之眼商业中心项目是云贵高原多频地震带的第一高楼，项目使用为超长超高强度锚栓群是国内地脚锚栓使用强度最高、长度最长，使用最集中的地脚锚栓群，具有材质、工艺特殊，工期紧张，现场施工环境受限的工程特点，经过现场的各种施工方案的综合分析评比，最终确定了以上施工方法。该方法的实施满足了项目提出的各项要求，节约施工工期，严格控制了安装的精度。同时希望本工程超长超高强度的地脚锚栓群施工技术运用，能为类似工程的施工提供参考和借鉴。
参考文献
[1] GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范
[2] GB50755-2011 钢结构工程施工验收规范
[3] JGJ 99-2015 高层民用建筑钢结构技术规程
（作者单位：中建二局安装工程有限公司）
【中图分类号】TU606
【文献标识码】A
【文章编号】1671-3362（2019）11-0059-03
