異形群組造流泵基礎施工技術*

周志健，李 亮，于海申，李富強，李天賜

(中國建筑第八工程局有限公司華北分公司，天津 300350)

0 引言

大型地震工程模擬研究設施是研究地震機理的科研性工程，能模擬海洋、陸地等環境下的地震效應。在試驗水池中安裝多組造流泵，對水進行助推加速，形成水流，可最大程度還原水環境中的地震現象。

該試驗工藝需較快的水流速度，強大的水流沖擊威脅結構棱角，無法采用傳統基礎結構，異形群組造流泵基礎兩端呈梭形構造，造流泵進出水口法蘭預埋在梭形結構中，兩端法蘭間安裝造流泵，能有效避免水沖擊的影響。該基礎結構形式在施工中面臨諸多難題，如埋件定位、模板支設、混凝土澆筑、連接管安拆等。

1 工程概況

本工程為大型地震模擬研究設施國家重大科技基礎設施項目，包括實驗中心和仿真中心，位于天津大學北洋園校區內，占地面積10萬m2，建筑面積7.6萬m2，建成后將成為全球規模最大、功能最全、裝備最先進的地震模擬研究設施科研中心。

造流泵基礎位于實驗中心地下2層，呈梭形群組排列，共48組。安裝大型造流泵設備的異形群組造流泵基礎結構復雜，含有弧形混凝土結構且帶有9°坡度，如圖1所示。

圖1 異形群組造流泵基礎

每組異形基礎間安裝造流泵設備，造流泵體量大、安裝精度要求高。土建施工階段將造流泵法蘭埋件預埋在異形群組混凝土基礎中，為使法蘭預埋位置精準，便于后期造流泵設備安裝，法蘭埋件利用連接管相連，待混凝土澆筑完畢后，拆除連接管，連接管位置即造流泵設備安裝位置。

2 施工重難點

2.1 法蘭埋件定位安裝

大型實驗室設備中，超大超重型造流泵設備主要由造流泵法蘭、連接管、造流泵機組成。設備自重大、精度高，運行過程中產生較大振動，為保證造流泵設備在運行過程中穩定性不變，需將兩端進出水口法蘭預埋在異形群組混凝土結構基礎中。造流泵法蘭預埋的難點在于成組成排埋設，法蘭間相對位置和安裝精度要求嚴格。

2.2 異形基礎模板支設

異形群組造流泵基礎施工時，基礎端部為弧形結構，類似梭形構造，采用傳統模板工藝很難支設梭形混凝土造型。同時，梭形基礎坐落于帶有坡度的頂板上，導致無法采用標準模板進行支設。若采用普通模板支模，無法滿足設計要求的造型和平整度，因此需采用特殊定型的木模板支模。

2.3 混凝土分層澆筑

梭形基礎為異形體，結構較復雜，同時梭形基礎中預埋重型高精度埋件，采用支架固定埋件會存在較多陰角區域，一次性澆筑混凝土無法保證基礎結構密實性。因此需分層澆筑混凝土，首次澆筑將支架固定在混凝土結構中，第2次澆筑將法蘭埋件預埋在異形群組造流泵基礎內，實現異形混凝土結構群組造流泵基礎施工。

3 異形群組造流泵混凝土結構基礎施工技術

3.1 埋件高精度定位安裝技術

1)采用角鋼、H型鋼等加工制作法蘭支撐架，在支撐架頂端將螺栓與墊板組成標高調節機制，構造如圖2所示。

圖2 法蘭支撐架構造

2)采用十字放樣法定位支撐架底部腳板坐標位置，平面定位、標高誤差為±3mm，支撐架底部腳板布置如圖3所示。

圖3 支撐架底部腳板布置

3)安裝完成底部腳板后，在腳板上采用十字放樣法定位支撐架立柱基準線，將法蘭支撐架放置在立柱基準線定位處，通過儀器進行精度調節，并焊接固定(見圖4)。

圖4 法蘭支撐架定位安裝

3.2 混凝土分層首次澆筑

異形群組造流泵基礎結構復雜，且基礎結構中預埋重型法蘭。造流泵基礎混凝土分2次澆筑，首次澆筑時，混凝土標高在支撐架頂部調節墊板以下，將法蘭管支撐架預埋在混凝土中，使支撐架更加穩固。施工縫呈階梯形，留設在法蘭管端頭，便于調節墊板標高，易于清理雜物，如圖5所示。

圖5 首次混凝土澆筑范圍

3.3 造流泵法蘭管安裝工藝

1)造流泵預埋法蘭采用支撐架成組安裝的方法。每組造流泵管道有1件進水口法蘭管A，1件出水口法蘭管B，2件連接管C和1件加固管，如圖6所示。

圖6 單組造流泵管預拼裝

每組造流泵管道采用管托+支撐架進行支撐。管托是直接承托法蘭管A、法蘭管B、加固管的構件，如圖7所示。在加工廠內，將管托與造流泵法蘭焊接成整體。

圖7 管托構造

2)將法蘭管吊裝至調節完成的支撐架上，安裝連接管C及加固管，將法蘭管A/B連接為整體，保證各部分法蘭管中心在同一水平標高。使用全站儀測量法蘭管，通過調節墊板處的螺栓，整體調節法蘭管x，y，z方向的偏差。墊板上的調節螺栓如圖8所示。

圖8 調節螺栓示意

3)使用全站儀監測法蘭管整體調節全過程，到達設計定位后，采用對稱焊接的形式將管托固定在支架上，安裝完成后如圖9所示。

圖9 造流泵法蘭及支撐架安裝

3.4 定型異形模板安裝法

因梭形造流泵基礎位于9°斜坡的頂板上，故定型異形模板加工尺寸、形狀較嚴格。根據梭形造流泵基礎端部的半徑、角度及頂板坡度，由工廠直接加工生產該異形模板，運輸至現場進行支設，形成異形造流泵基礎設計形狀。定型異形模板支設如圖10所示。

圖10 定型異形模板支設

3.5 混凝土分層第2次澆筑

混凝土澆筑前，剔除施工縫部位混凝土結構表面浮漿?；炷翝仓降叵?層結構設計標高時，將進水口法蘭管A、出水口法蘭管B預埋至混凝土中，如圖11所示。

圖11 第2次混凝土澆筑區域

3.6 連接管拆除工藝

由于施工現場空間狹小，造流泵基礎結構復雜，起重設備無法到達指定部位。采用H型鋼焊接成可移動式門式起重機，將手拉葫蘆吊掛在門式起重機橫梁上拆卸連接管。使用門式起重機+手拉葫蘆拆卸連接管，起吊速度慢、可控性高，可有效避免連接管擺動破壞混凝土結構，在異形群組造流泵基礎結構內，僅預埋進水口法蘭管A、出水口法蘭管B，如圖12，13所示。

圖12 異形群組造流泵基礎預埋法蘭管

4 實施效果

大型地震工程模擬研究設施項目采用異形群組造流泵基礎施工技術，解決高精度埋件定位安裝難度大、異形基礎結構混凝土施工難等問題，實現梭形混凝土結構施工質量一次成優。

圖13 法蘭管預埋

工程于2020年7月27日進行異形造流泵基礎首次混凝土澆筑，2020年10月21日拆卸全部連接管?，F已施工完成異形群組造流泵基礎，埋件定位符合設計要求，定型異形模板內混凝土平整度良好，采用門式起重機、手拉葫蘆拆卸方式未破壞基礎混凝土結構。