第二章 设备基础 基础类型及要求 地脚螺栓 垫铁 无垫铁安装及座浆法

第二章教学目标及要求: 1、掌握一些基本概念，如单块式基础、大块式基础、垫铁、 死地脚螺栓、活地脚螺栓、无垫铁安装、座浆法等； 2、熟悉、了解基础与地脚螺栓出现偏差后的处理方法。 第二章重点: 1、设备基础应具备的基本条件； 2、地脚螺栓的安装方法及偏差处理方法； 3、垫铁的放置方法。 第二章难点：无垫铁安装与座浆法。

第二章各节教学内容学时安排： 第一节基础的类型及要求（学时分配：1学时） 第二节地脚螺栓（学时分配：1学时） 第三节垫铁（学时分配：1学时） 第四节无垫铁安装与座浆法（学时分配：0.5学时） 第二章教学内容的深化和拓展： 设备基础 地脚螺栓 垫铁 第二章教学手段及教学过程中应注意问题： 手段：采用多媒体课件教学 应注意问题：教学过程中应展示设备基础、地脚螺栓、垫铁 的实物图片

2.1 基础类型及要求 一、设备基础应具备的基本条件： 1、强度 2、刚度 3、稳定性 4、尺寸精度 下面给大家展示几张有关基础的图片

乙烯精馏塔基础

大 型 电 机 基 础

汽 轮 机 基 础

锅炉钢架立柱基础

汽轮机辅助设备基础

二、基础类型 （一）按基础的用料分 1、素混凝土基础: 水泥、砂子、石子 2、钢筋混凝土基础：水泥、砂子、石子 + 钢筋骨架和钢筋网 1、素混凝土基础: 水泥、砂子、石子 2、钢筋混凝土基础：水泥、砂子、石子 + 钢筋骨架和钢筋网 （二）按基础承受的不同载荷性质分 1、静载荷基础：静置设备基础（塔、罐、压力容器类） 2、动载荷基础：运转设备基础（机械设备类） （三）按基础结构外型分 1、单块式基础：与其它基础或厂房基础无关 2、大块式基础：与其它基础或厂房基础相连

单块式基础

大块式基础

三、基础的主要技术要求 1、基础重心与设备重心应尽量在同一铅垂线上 2、基础标高、位置和尺寸必须符合工艺及技术条件要求 3、基础轴线、预留孔、预埋件的位移误差必须符合规范要求 4、基础表面不能有露筋、裂缝 5、静载荷P≥100N/mm2 时, 混凝土基础内要放两层钢筋网加固 6、高精度设备或本身振动大的设备，必须敷设防振层 7、 基础表面有坡度时，坡度应正确，无倒坡现象 8、 遭受化学液体或侵蚀性水分影响的基础，应敷设防护水泥

四、设备基础尺寸和位置要求 设备基础尺寸与位置及质量要求，应符合《钢筋混凝土 工程施工及验收规范》 （一）基础尺寸允许偏差（P9，表2-1） 1、基础标高及平面尺寸误差 2、基础凹凸部分标高误差 3、基础凹凸部分平面尺寸误差 4、基础沟道孔穴标高及平面尺寸误差 这四种误差请看下面图示：

（二）基础偏差的处理 1、基础出现偏差有两种情况： （1）基础标高不符合设计要求 （2）地脚螺栓位置偏移 2、处理偏差的方法： （1）基础过高或过低时：铲低表面或再补灌混凝土。 （2）基础中心位置偏差大时：改变地脚螺栓的位置。 （3）地脚螺栓的偏差：(一次灌浆前） 偏差小时：用气焊枪烤红螺栓，矫正到正确位。 偏差大时：可挖出来重新埋设或割断，中间焊上一块 钢板，钢板的厚度等于偏差的尺寸。

五、设备基础的强度检验（抗压强度） （一）中、小型基础的强度检查：钢球撞痕法 （二）大型基础的强度检查：加压的重量为设备重量的1.25～1.5倍，时间为 3—5天。

某 大 型 电 机 基 础 检 查 表 电机 名称 图号 技术负 责人 检查人 日期 序号 检查项目 允许误差 调查结果 处理对策 备注 1   图号 技术负 责人 检查人 日期 序号 检查项目 允许误差 调查结果 处理对策 备注 1 混凝土表 面状态 没有裂纹、剥落等异常 2 基础孔 内部没有残留物 要将水完全除去 3 地脚锚板设定精度 埋深≤±5mm 倾斜度 ≤5/100mm内 请对照基础尺寸图 4 基础螺栓孔尺寸/孔距 ±3mm＜1m ±5mm 5 螺栓孔深度 使用A型锚螺栓 6 坑深 ±20mm之内 定子移动允许间距 7 基础平面高度 图纸指定值＋0~－20mm之内 8 地下有无渗水 没有渗水 某 大 型 电 机 基 础 检 查 表

2.2 地脚螺栓 一、地脚螺栓的种类及选用 （一）种类 1、死地脚螺栓（短地脚螺栓，长度一般为100～1000mm） 2.2 地脚螺栓 一、地脚螺栓的种类及选用 （一）种类 1、死地脚螺栓（短地脚螺栓，长度一般为100～1000mm） 2、活地脚螺栓（长地脚螺栓，可拆卸，长度一般为1～4m） （二）选用 1、地脚螺栓直径＜设备底座上地脚螺栓孔直径 2、地脚螺栓长度应按施工图规定选用，如无规定时按下式确定： 式中：L— 地脚螺栓的长度（mm）；D— 地脚螺栓的直径（mm）； S— 垫铁高度、机座和螺母厚度以及预留余量（2—3牙）的总和(mm)。

二、地脚螺栓的敷设及安装 （一）死地脚螺栓的敷设方法 1、一次浇灌法：预先埋入地脚螺栓，与基础同时浇灌，地脚 螺栓用固定板定位。 2、二次浇灌法：将地脚螺栓放入预留孔内进行一次灌浆后， 在安装设备时穿上地脚螺栓，用水泥砂浆把 地脚螺栓与设备底座浇灌死。

地脚螺栓敷设方法

用固定板固定好地脚螺栓后，在浇灌混凝土 前，应对地脚螺栓的中心距、垂直度和标高进行测量和检查。

一次、二次灌浆示意图 二次灌浆实例

                                                                                          二次灌浆实例                                                                 

（二）活地脚螺栓的敷设方法 安装设备之前先将锚板敷设好；在安装地脚螺栓时螺栓孔内不要浇灌混凝土，以便于设备的调整或更换地脚螺栓；螺栓下端如是螺纹，安装时要拧紧，螺栓下端是T字形的，安装时，应保证其与锚板的长方孔成90°交角。

（三）地脚螺栓受力分析 安装时应保证铅垂度，其允 差为1/100。 1、正确安装地脚螺栓所受的应力为：

3、螺栓所受的应力为： 2、倾斜安装的地脚螺栓所受的拉力为： 4、 螺栓所受的弯曲应力为： 5、 则螺栓所受总应力为： ∵ F1＞F，∴螺栓很容易破坏或断裂，同时水平分力FN的作用会使机座沿水平方向转动，使设备不易固定而改变位置，造成事故。 如螺栓倾斜α＝5°时，应力σ增加约10倍。

地脚螺栓发生偏差后，常见的有以下处理方法： 三、地脚螺栓的检查及问题处理 地脚螺栓发生偏差后，常见的有以下处理方法： （一）地脚螺栓中心偏差的处理 1、 中心偏移量＜10㎜（M＜24～30㎜） 2、 中心偏移量=10～30㎜（M＜30㎜） 3、 螺距间距有偏差时 4、 大螺栓发生偏差时（M＞30㎜）

中心偏移量＜10㎜（M＜24～30㎜）时：

中心偏移量=10～30㎜（M＜30㎜）时： （㎜）

螺距间距有偏差时： （㎜）

大螺栓发生偏差时（M＞30㎜） （㎜）

（二）地脚螺栓标高偏差的处理（P18，图2-19、2-20） 1、螺栓过高：割去高出部分再套罗纹。 2、螺栓偏低：烤红、拉长、拉细处加固。 3、螺栓标高过低（＞15mm） ：切断，另焊一新制螺栓、加固

拧紧时将螺栓拔活时的处理：在螺栓上焊纵、横两个U型钢筋。 （三）地脚螺栓在基础内松动的处理 拧紧时将螺栓拔活时的处理：在螺栓上焊纵、横两个U型钢筋。 （四）活地脚螺栓偏差处理： 弯曲法矫正和将地脚螺栓取出来处理。

四、紧固地脚螺栓的注意事项 （一）紧固地脚螺栓时，螺母下面应放垫圈； （为什么？） （二）螺栓拧紧顺序 螺栓拧紧时应从设备中间开始，然后向两边交错对角 进行，同时用力要均匀；拧紧次序如下图：

（三）紧固地脚螺栓的力矩查表确定或参照公式确定 1、低碳钢材料的地脚螺栓查表 2、其它材料的地脚螺栓用下面公式计算： 式中：M—拧紧力矩（N·m）； σs—材料的屈服点Mpa M表—表中查出的拧紧力矩（N·m） （四）紧固地脚螺栓时应使用标准长度的扳手，M30以上的螺 栓允许加套管增加扳手的长度 《宝二电厂锅炉基础直埋地脚螺栓安装架施工工艺》 http://www.ncpe.com.cn/tjzyw/lwxd/lw020139.htm

力 矩 扳 手 实 物 图 片 中空型力矩扳 加力扳手（力矩放大器） 电动力矩扳手

力 矩 扳 手 使 用 实 例 （液压力矩扳手）

手动力矩扳手

2.3 垫 铁 一、何谓垫铁及铺设垫铁的目的 （一）何谓垫铁？ 垫铁是设备安装找正找平用的工具，它放置在设备底座与基础之间。 2.3 垫 铁 一、何谓垫铁及铺设垫铁的目的 （一）何谓垫铁？ 垫铁是设备安装找正找平用的工具，它放置在设备底座与基础之间。 （二）铺设垫铁的目的： 1、使设备标高和安装水平达到设计规定的精度要求； 2、增强设备在基础上的稳定性； 3、将设备重量均匀地传递到基础上； 4、便于二次灌浆。

二、垫铁的种类、形式、规格及要求 （一）按材料分 （二）按形状分 （1）铸铁垫铁（h=20mm） （2）钢垫铁（h=0.3—20mm） 1、平垫铁 2、斜垫铁 3、开口垫铁 4、开孔垫铁 5、钩头成对斜垫铁 6、调整垫铁

基础垫铁种类

一对斜垫铁 斜垫铁与平垫铁

开口及开孔垫铁

钩头成对斜垫铁

两块调整垫铁 调整垫铁

三、垫铁的要求及敷设垫铁时应注意事项 （一）垫铁的数量和面积确定 1、垫铁的总面积： （ ） 1、垫铁的总面积： （ ） 式中： A—垫铁的总面积（㎝2）； Q1—设备总重量（KN）； Q2—地脚螺栓总拧紧力（一般取地脚螺栓的抗拉强度值MPa） S—地脚螺栓的有效面积； R—垫铁钢材的挤压强度Mpa。 C—安全系数，一般取1.5～3； 2、垫铁组数确定：原则上每个地脚螺栓应有1～2 组垫铁 式中：Z—垫铁的组数； K—有效接触系数（0.65～0.85） A—垫铁的总面积； A1—每组垫铁的面积。

垫铁组数不符合要求

（二）垫铁的放置方法 1、标准垫法

乙烯精馏塔基础的标准垫法

2、十字形垫法—适用于小型设备、螺距较近

3、筋底垫法：垫在设备上有筋板的下面

4、辅助垫法—适用于螺距过大，中间需加一组辅助垫铁

汽轮机轴承座辅助垫法

5、混合垫法—根据设备底座形状和地脚螺栓间距 大小而定

（三）敷设垫铁时应注意事项 1、放垫铁位置处表面要铲平，垫铁与基础的接触面积要均匀； 2、垫铁放在地脚螺栓两侧，与螺栓边缘的距离50～150㎜； 3、垫铁间间距一般为70～100㎝，过大时，中间应增加垫铁； 4、垫铁应露出设备外边缘20～30㎜； 5、每组垫铁的高度30～100㎜； 6、每组垫铁块数≤3块； 7、拧紧地脚螺栓时，每组垫铁拧紧程度要一致； 8、设备找正找平后，钢板垫铁要电焊固接在一起。

发电机轴承座、台板、垫铁

发电机轴承座、台板、垫铁

（四）灌浆层的质量要求 1、灌浆应在5℃以上进行（水加温时，水温＜ 60℃） 2、设备精平后，24小时内必须完成灌浆 3、灌浆时模板到设备底座外缘的距离为：(高度视具体情况而定) （1）中小型设备：60～80㎜，在拆除模板后，应抹粉灰裙 （2）大型设备：80～100㎜，上表面应有斜度以防油、水流向设备底座。 4、对设备底座灌浆层的要求： 需承受主载荷时，其厚度＞25㎜ ；只起固定作用时，其厚度＜25㎜ 5、灌浆层不得有裂缝、蜂窝、麻面等缺陷 6、灌浆层与设备底座要求紧密接触时，其接触面间无空隙，接触均匀。

2.4 无垫铁安装与座浆法 一、无垫铁安装 在设备安装过程中，设备的找正、找平、 （一）什么是无垫铁安装？ 2.4 无垫铁安装与座浆法 一、无垫铁安装 （一）什么是无垫铁安装？ 在设备安装过程中，设备的找正、找平、 找标高仍然用斜垫铁、调整垫铁、调整螺栓等 工具来调整设备的安装水平和标高，当调整工 作完毕，地脚螺栓拧紧之后，立即进行二次灌 浆，在养护期满后，便将调整用的垫铁、调整 螺栓拆掉然后将空出的位置灌满砂浆，并再次 拧紧地脚螺栓，同时进一步复查设备的安装水 平、标高、中心线有无变化。这一施工过程称 为无垫铁安装。

（二）无垫铁灌浆材料的配合比和要求 （三）无垫铁施工注意事项 1、材 料：水泥、砂子、铝粉、水 1、材 料：水泥、砂子、铝粉、水 2、配合比：水泥:砂子:水:铝粉=1 : 2 : 0.4 : 0.004 3、要 求：砂浆的水灰比要小，水灰比的粘湿程度为当用 手捏砂浆时能捏成块，而没有水分挤出，手放 开后能慢慢散开，砂浆达到这样要求后，方可 进行二次灌浆。 （三）无垫铁施工注意事项 1、调整垫铁的组数由设备的形状、地脚螺栓间距确定; 2、放垫铁处基础应铲平； 3、调整垫铁下面应垫上平垫铁；

4、设备的找正找平无规定时用一般的斜垫铁、调整垫铁调整； 5、设备二次灌浆层厚度≥100㎜； 6、设备底座为空心时，应灌满砂浆； 7、设备找正找平后，先将地脚螺栓拧紧再进行二次灌浆； 8、灌浆前，应在垫铁周围安放模板以便灌浆后取出垫铁； 9、二次灌浆层达到一定强度后，才允许抽出垫铁； 10、垫铁取出后，应复查设备精度（用小于2㎜的不锈钢薄板调整） 参考资料： 书名：《化工机器安装工程施工及验收通用规范》 （HG 20203-2000） 作者： 中国工程建设标准化协会化工工程委员会

座浆法是在混凝土基础施工完后，定出设备垫铁的位置， 二、座浆法 （一）什么是座浆法？ 座浆法是在混凝土基础施工完后，定出设备垫铁的位置， 并考虑地脚螺栓预留孔位置，铲除安放垫铁处的表面混凝土， 再安放模箱，浇灌不收缩水泥砂浆，根据垫铁标高要求安装垫 铁，待养护达到要求后，即可进行设备安装。 座浆法是一种比较新的安装工艺，近年来在机械设备安装 工程中，常采用座浆法施工，如大型电机的安装。

座浆法安装电机基础垫板

座浆法安装电机基础垫板

（二）座浆法材料、配合比 1、材 料：砂子、石子、水泥、水等 2、配合比： (有下面三种） 1、材 料：砂子、石子、水泥、水等 2、配合比： (有下面三种） （1） 强度等级为62.5水泥∶砂子∶石子∶水＝1∶1∶1∶0.37 （2） 防收缩剂∶水泥∶砂子∶水＝1∶1∶1∶0.4 （3） 水泥∶砂子∶石子∶水＝1∶1∶1∶适量 （水泥用膨胀水泥及高标号水泥） （4） 用水量：一般为水泥用量的（37—40）% （质量分数）

（三）座浆法施工步骤 1、铲除安放垫铁处的表面混凝土，用水冲洗干净，再用压 缩空气吹去积水； 2、座浆时将模盒放在安装垫铁的位置上，用砂浆将里面捣 实，使表面平整，并略有出水现象为止。模盒尺寸、座 浆层厚度及要求见后边的图； 3、用水平仪测垫铁标高和水平偏差，如达不到要求可改变 垫铁下面的砂浆厚度； 4、座的砂浆达到标准强度36小时即可安装设备； 5、垫铁每组用三块，其中平垫铁一块，斜垫铁两块。

座浆法施工模盒尺寸

座浆法安装示意图

第二章复习思考题： 1、设备基础的基本要求是什么？ 2、地脚螺栓偏差处理方法有哪些？ 3、每组垫铁的块数？放置方法？ 4、什么是无垫铁安装？什么是座浆法？