黄秋筠

（广东省建筑工程机械施工有限公司 广州 510500）

0 引言

中国散裂中子源一期工程是目前中国最大的科学装置之一，是探索物质超微观世界的理想探针。中子不易获得，此前世界上只有英国、美国、日本拥有3台散裂中子源［1］。中国散裂中子源作为我国首台脉冲式散裂中子源，对工艺设备安装精度要求非常高，对基建工程施工精度及成品精度的要求，超过了现行的国家规范，无可借鉴的工程建设案例，建造技术难度高、风险大。

工程位于广东省东莞市大朗镇，总建筑面积69648m2，主装置区由深14～28 m、总长680 m 的地下隧道结构及与之相连的6 座地面建筑组成［2］。目前国内尚未有关于靶站密封筒群锚预埋施工技术的研究报道，本文重点研究密封筒高精度群锚预埋的施工技术。

1 工程概况

密封筒为靶站提供一个密闭的环境，防止靶站内部活化的气体和液体向靶站谱仪大厅扩散和渗漏［3］。密封筒直径9.6 m，高度3.8 m，总重约40 t，筒体由72根锚杆与混凝土地基连接成一个整体，如图1所示。

图1 锚杆位置分布图Fig.1 Distribution of Bolt Position

2 技术难点及解决思路

2.1 技术难点

由于密封筒重量大、底座锚杆孔精度高，为保证密封筒的安装质量，设计要求72 根锚杆采用预埋方式，而且位置精度要求非常严格，以保证密封筒的安装质量。

密封筒底座锚杆GB/T 799-800 M36×2 080 共72个，螺纹规格为M36，性能等级为4.8 级，螺纹长度b=94 mm、公称长度l=2 080 mm，如图2所示。经表面发黑处理的地脚螺栓，24 根均布在直径φ6 350 处，48根均布于直径φ8 180 处，如图1所示。锚杆中心线的位置度公差为φ10，锚杆埋入混凝土740 mm，伸出混凝土面1 340 mm。预埋后锚杆上端对应的绝对标高是海拔42.385 m，预埋后高度误差±5 mm。

图2 锚杆大样Fig.2 Bolt Sample

72 根锚杆位置精度、垂直度要求非常高，且混凝土浇筑过程中易发生位移和歪斜，所以按传统直埋地脚螺栓的施工方法，难以保证该工程锚杆的精度要求［4］。

2.2 解决思路

本工程创新性地研制了高精度的定型套架，相较于直埋锚杆的施工方法，它易于操作，可靠性高，可防止浇筑过程中锚杆出现倾斜和移动，实现72 根锚杆定位的精准性［5］。

套架根据锚杆的位置特别定制而成［6］。先校正套架的位置及水平精度，再预埋螺栓。螺栓预埋在套架中，保证了螺栓位置的精准性。在校正无误后，焊接模具与支架形成整体（见图3），再次复测，无误后即可浇筑混凝土。

图3 定型套架Fig.3 Shaping Kit

3 主要施工工艺

密封筒底座锚杆采用预埋方式，其预埋位置的准确性，直接关系到密封筒安装的质量。为保证其位置精确要求，对于密封筒底座锚杆预埋采用定型套架法，以加快施工进度和保证安装质量。主要施工工艺为：施工放样→定型套架制作→定型套架安装→定型套架调整固定→锚杆安装→锚杆调整固定→锚杆位置精度复核→混凝土浇筑［7］。

3.1 施工放样

密封筒基础的混凝土分2 层浇筑，在第1 层混凝土浇筑前，根据图纸在现场确定相关支撑和连接件的平面位置和高程［8］。

3.2 制作定型套架

套架采用12 mm 厚钢板，按密封筒底座锚杆埋设位置分别向内、外侧各外放100 mm，外径φ8 380，内径φ6 150，并把环形板分为8 等分进行精加工，在相应的位置精确放样定好定位孔，定位孔采用落地镗进行镗孔，其中心位置与设计中心位置相同，孔内径比设计地脚螺栓外径稍大，图4为定型套架环形钢板制作实况。套于套架内的螺栓，其最大位移偏差可控制在2 mm 内，确保各锚杆间中心位移达到施工预控目标：锚杆中心线的位置度公差为φ10。制作完成后，严格复查孔的位置和直径大小。

图4 环形板Fig.4 Annular Plate

环形板拼缝采用1 115 mm×200 mm 长方形12 厚钢板焊接到环形钢板上，在其上面钻10 个孔，孔的直径为φ30，用于拼装钢套架时螺母进行紧固。将φ28 钢筋伸入倒数第2 层混凝土，作为斜撑支撑定型套架［9］。同时分别在锚杆四周预埋角钢，用于固定锚杆下端及定位钢板（见图5）。

图5 预埋固定大样Fig.5 Embedded Fixed Sample

3.3 定型套架安装

钢套架共分成8 块，经工厂试拼合格后，分块进行编号，做好缓冲保护及固定措施后运往现场。

先在场外吊起①号环形钢板，使用经纬仪控制环形钢板的轴线偏差、高精度水准仪控制环形钢板的水平精度，将钢板与预埋好的钢筋斜撑点焊固定，必要时增加钢板固定支撑。接着按同样的方法安装②号环形钢板，并与①号环形钢板用螺栓进行拼接，直至完成⑧号环形钢板安装。

在环形钢板上的切向和径向焊接带花兰φ10 圆钢（见图6），一端焊于环形钢板上，一端焊于锚杆的螺母上，用于调整和固定锚杆上端的位置。

图6 切向和径向焊接带花兰圆钢Fig.6 Tangential and Radial Welded Band Hualan Round Stee

3.4 锚杆安装精准控制技术

找出预埋钢板4 个角的精确位置，并作为定位钢板就位的数据依据。待定位钢板精确就位，将定位钢板与预埋好的角钢点焊牢固。图7为锚杆定位套架剖面图。

图7 锚杆定位套架剖面图Fig.7 Bolt Positioning Sleeve Profile

锚杆就位后，初调锚杆顶标高，通过使用千斤顶调整锚杆下口、水准仪复核锚杆上口标高，辅助采用旋转螺母微调标高的方式，实现控制锚杆精度的目的［10］。最后对长锚杆水平位置进行微调。以靶站靶心为基准点，用全站仪对72 根锚杆的位置进行复核，通过转动定型套架环板上的花兰，把锚杆调整至精确的位置上。

3.5 混凝土浇筑

在进行浇筑混凝土前，再次用全站仪和高精度水准仪复核锚杆的位置和标高精度，如有偏差，则调节锚杆上口的花兰及上下口的螺母来微调锚杆的位置和标高精度，直至精度符合设计要求，方可进行浇捣工作。在浇捣过程中，需要时刻注意锚杆位置的位移问题，严禁振捣棒碰到预埋件，避免使锚杆的位置偏移。一旦发现，要及时解决处理，且在混凝土终凝前纠正位置。

4 结束语

高精度群锚的预埋施工技术成功应用于中国散裂中子源一期工程中，采用该技术使得密封筒的安装一次吊装就位，相较于直埋锚杆的施工方法，它易于操作，可靠性高，可防止浇筑过程中锚杆出现倾斜和移动，实现72 根长锚杆预埋后绝对位置与相对位置的精度，满足锚杆中心线的位置度公差为φ10、预埋后高度误差±5 mm 的定位要求，本研究成果可在一些精度要求高的设备安装中推广使用。