深基坑地下结构逆作法钢管柱定位装置和定位施工方法与流程

本发明涉及定位施工技术领域，具体涉及深基坑地下结构逆作法钢管柱定位装置和定位施工方法。

背景技术：

深基坑地下室结构逆作法中，通常建筑的结构柱需要在基坑开挖前先进行施工。当结构柱采用钢管柱形式时，其整体结构为基坑底部设灌注桩，基坑底以上设钢管立柱，钢管立柱插入底部灌注桩约3m。为确保地下室结构的安全，逆做法施工对钢管柱的平面定位、垂直允许偏差要求极高，其中平面定位误差不超过±10mm，垂直度允许偏差不超过l/300。

对于钢管立柱的施工方法，一般根据场地条件、桩径、桩长等因素综合选择，现有的施工方法主要有立柱与钢筋笼整体吊放定位法和全回转全套管钻机定位法，其中，立柱与钢筋笼整体吊放定位法常见于基坑临时支撑施工，如用于永久性逆作法的立柱施工，则难以满足作为结构柱的钢管立柱对平面位置精度与垂直度的要求，而全回转全套管钻机定位法主要针对管径较大的钢立柱(d＞1.0m)，且该设备对场地的要求较高，需提前硬化场地，这些因素使得该方法对于管径不大于1.0m的钢立柱定位施工，综合经济效益不明显。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的第一目的是提供深基坑地下结构逆作法钢管柱定位装置，适用于管径不大于1.0m的钢立柱的定位，定位操作简单，可以对钢立柱进行精准定位，满足深基坑逆作法中对定位的要求。

本发明的第二目的是提供深基坑地下结构逆作法钢管柱定位施工方法，操作简单，施工人员容易掌握。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：

深基坑地下结构逆作法钢管柱定位装置，其包括底座、活动设于底座上的支撑架以及设于支撑架上的定位组件和作业平台，所述作业平台设于定位组件上方，所述定位组件活动设于支撑架上，所述底座上开设有与桩孔直径相配合的第一作业孔，所述作业平台上开设有供钢管立柱穿过的第二作业孔，所述定位组件包括定位平台、开设于定位平台上的第三作业孔以及与定位平台铰接的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和第二盖板分别铰接于第三作业孔两相对的侧边，所述第一盖板靠近第二盖板的一侧设有第一缺口，所述第二盖板靠近第一盖板的一侧设有第二缺口，当所述第一盖板和第二盖板盖设第三作业孔时，所述第一缺口和第二缺口构成与钢管立柱直径相匹配的定位孔。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：

深基坑地下结构逆作法钢管柱定位施工方法，其包括如下步骤：

步骤一、钻桩孔；

步骤二、吊放定位装置的底座至桩孔上方；

步骤三、吊放钢筋笼至桩孔内；

步骤四、吊放支撑架至底座上；

步骤五、钢管立柱定位，测量桩孔中心点并移动定位平台使第三作业孔的中心与桩孔圆心位于同一竖直线上；

步骤六、吊放钢管立柱使钢管立柱穿过定位装置进入至桩孔内；

步骤七、固定定位装置和钢管立柱；

步骤八、向钢管立柱中灌注混凝土成桩；

步骤九、移除定位装置。

其中，步骤二中，吊放所述底座前，先整理并压实桩孔周围的场地，然后将所述底座吊放至所述桩孔处，使底座的第一作业孔的中心与桩孔的圆心处于同一竖直线上。

其中，步骤四中，将所述支撑架的基座放置于底座上后，测量并调整支撑架的基座的位置，使支撑架的基座处于水平状态。

其中，步骤六中，将钢管立柱吊放入桩孔前，先打开定位平台上的第一盖板和第二盖板，然后将钢管立柱依次从第一作业孔、第三作业孔和第二作业孔放至桩孔内设计标高的位置，接着关闭第一盖板和第二盖板，并检验钢管立柱的水平位置和竖向标高。

其中，步骤七中，采用多点焊接的方法分别对所述定位平台和支撑架、支撑架和底座以及钢管立柱和定位平台进行固定。

其中，步骤八中，灌注混泥土前，先将灌注导管吊至作业平台上，然后将灌注导管向下插入钢管立柱和桩孔内，接着将灌注斗吊放至灌注导管上并与灌注导管上端连接，最后再向灌注斗和灌注导管内输送混凝土。

其中，安装好灌注导管和灌注斗后，先在灌注斗内安装用于封堵灌注斗排料口的盖板，然后向灌注斗内输送混凝土至灌注斗内的混泥土量满足初灌要求后，再移除盖板使灌注斗内的混凝土通过灌注导管灌入桩孔内，完成混凝土初灌，拆除灌注斗，向灌注导管内输送混凝土直至完成钢管立柱内的混凝土灌注。

其中，完成混凝土初灌后，先停止灌注3.5-4.5h，再进行钢管立柱内的混凝土灌注。

其中，步骤八中，完成混凝土初灌后，每往钢管立柱中灌注2.5-3.5m长度的混凝土后，向钢管立柱和桩孔的孔壁之间回填碎石，所述碎石为粒径在2-4cm的级配石。

本发明的有益效果是：

该定位装置设有底座，可以为上部的支撑架提供一个稳定的基础，使得整个支撑架的安放更加安全稳定，而且能够适应各种不利的场地；该定位装置的体积较小，自重较轻，能够在施工场内使用吊车进行吊装转移，方便了对定位装置进行转移；

本发明提供深基坑地下结构逆作法钢管柱定位装置及施工方法，适用于管径不大于1.0m的钢立柱的定位，定位操作简单，可以对钢立柱进行精准定位，满足深基坑逆作法中对定位的要求，平面定位误差不超过±10mm，垂直度允许偏差不超过l/300。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的底座的结构示意图；

图3是本发明的施工流程图。

附图标记说明：1、底座；11、第一作业孔；2、支撑架；21、基座；22、立柱；23、支架；24、横梁；25、加强杆；26、斜梁；31、定位平台；32、第三作业孔；33、第一盖板；331、第一缺口；34、第二盖板；341、第二缺口；4、作业平台；41、第二作业孔；5、合页；6、手拉把手；7、爬梯；8、护栏。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

实施例1

深基坑地下结构逆作法钢管柱定位装置，如图1所示，其包括矩形的底座1、活动设于底座1上的支撑架2以及设于支撑架2上的定位组件和矩形的作业平台4。所述作业平台4设于定位组件上方，所述定位组件活动设于支撑架2上。

其中，如图2所示，所述底座1上开设有与桩孔直径相配合的第一作业孔11。具体的，为了方便加工，所述第一作业孔11为正方形孔，所述第一作业孔11的边长等于或略大于桩孔的直径。

具体工作时，作业人员先将桩孔周围的地面整理平整，然后将底座1安放范围内的地面压实，最后采用吊车吊起底座1并将底座1吊放至桩孔位置处，并使底座1的第一作业孔11的中心点与桩孔的圆心重合，完成底座1的初步定位，然后根据设计的标高，将钢筋笼吊放至桩孔内。

其中，所述支撑架2包括底部的矩形基座21、下端分别固定设于矩形基座21四个直角处的四根立柱22和分别连接矩形基座21两相对侧边的两个“t”型支架23，四根所述立柱22的上端连接作业平台4，所述定位组件设于两个支架23上。

具体的，所述基座21的长宽与底座1的长宽相等，支架23包括两端分别与相邻两根立柱22固定连接的横梁24以及两端分别连接横梁24和基座21的竖直加强杆25，所述定位组件活动设于横梁24上。

具体工作时，利用吊车将支撑架2吊放至底座1上，并使支撑架2的基座21四周与底座1的四周对齐放置，然后用水平仪测量支撑架2的水平度，并进行位置调整使支撑架2呈水平状态。调整时，可根据水平仪的测量结果在支撑架2基座21和底座1的之间相应的位置垫沙土或混泥土，将支撑架2位置较低的地方根据需要垫高使支撑架2最终呈水平状态，有利于提高后续对钢管立柱22的定位精确度。加强杆25的设置，有利于提高整体结构强度，使定位组件在对钢管立柱22进行定位时不易发生震动，提高定位准确性。

为了进一步提高支撑架2的整体强度以及作业平台4的稳定性，所述支撑架2还包括两端分别连接作业平台4和立柱22的斜梁26，所述斜梁26、作业平台4和立柱22围合成三角形，三角形结构更加稳定，更加有利于提高作业平台4的稳定性。

其中，所述作业平台4上开设有供钢管立柱22穿过的第二作业孔41，具体的，为方便加工，所述第二作业孔41为正方形孔，且所述第二作业孔41的边长大于钢管立柱22的直径，方便工作人员对钢管立柱22进行定位与观察。

其中，所述定位组件包括活动设于支架23上的定位平台31、开设于定位平台31上的第三作业孔32以及与定位平台31铰接的第一盖板33和第二盖板34，所述第一盖板33和第二盖板34分别铰接于第三作业孔32两相对的侧边，所述第一盖板33靠近第二盖板34的一侧设有第一缺口331，所述第二盖板34靠近第一盖板33的一侧设有第二缺口341，当所述第一盖板33和第二盖板34盖设第三作业孔32时，所述第一缺口331和第二缺口341构成与钢管立柱22直径相匹配的定位孔。

具体工作时，工作人员先对钢管立柱22的进行定位，工作人员在作业平台4上通过全站仪棱镜测量钢管立柱22的中心点，然后根据测量结果调整定位平台31的位置，使定位平台31上的第三作业孔32的中心点与钢管立柱22的中心点重合，处于同一竖直线上，完成钢管立柱22的定位工作。接着打开第一盖板33和第二盖板34，然后采用吊车将钢管立柱22吊放至支撑架2上方，并下放钢管立柱22，使钢管立柱22的下端依次穿过第二作业孔41、第三作业孔32和第一作业孔11后进入桩孔内的钢筋笼内，使钢管立柱22下放至设计标高，最后关闭第一盖板33和第二盖板34，由于第一缺口331和第二缺口341构成与钢管立柱22直径相匹配的定位孔，因此，此时第一盖板33和第二盖板34靠近钢管立柱22的侧壁抵接钢管立柱22，使钢管立柱22不易发生倾斜。当钢管立柱22准确就位后，为确保后续操作时定位组件和支撑架2不发生移位，将定位平台31和横梁24进行焊接固定，同时将支撑架2的基座21和底座1焊接固定，为方便后续分离定位平台31和支撑架2以及基座21和底座1，焊接方式采用多点固定焊接方法，其焊接面积较小，方便拆卸，使该装置可根据需要进行多次使用，节约成本。

具体的，所述第一盖板33和第二盖板34均通过合页5与定位平台31可拆卸连接。合页5连接方式使第一盖板33和第二盖板34分别与定位平台31可拆卸连接，工作人员可以根据钢管立柱22的直径设计具有不同直径尺寸的第一缺口331的第一盖板33，及与第一盖板33相对称的第二盖板34，当对不同直径的钢管立柱22进行定位时，可通过合页5将不同规格的第一盖板33和第二盖板34进行更换，使该装置可以适用于对多种直径的钢管立柱22进行定位，适用范围更广。

进一步地，为了便于工作人员打开或更换第一盖板33和第二盖板34，所述第一盖板33和第二盖板34的上表面均设有手拉把手6。

进一步地，为了方便工作人员上下作业平台4，所述支撑架2设有爬梯7，所述爬梯7从支撑架2的底部向作业平台4设置。

为了提高该装置的安全性，保护工作人员的安全，有效避免工作人员从作业平台4上跌落，所述作业平台4上设有护栏8，所述护栏8沿所述作业平台4边沿周向设置，所述护栏8靠近爬梯7的一侧设有供作业人员上下作业平台4的通道。

具体的，所述护栏8的高度大于1.2m，更有利于提高该装置的安全性。

实施例2

深基坑地下结构逆作法钢管柱定位施工方法，如图3所示，其包括如下步骤：

步骤一、钻桩孔；

步骤二、吊放定位装置的底座1至桩孔上方；

步骤三、吊放钢筋笼至桩孔内；

步骤四、吊放支撑架2至底座1上；

步骤五、钢管立柱22定位，测量桩孔中心点并移动定位平台31使第三作业孔32的中心与桩孔圆心位于同一竖直线上；

步骤六、吊放钢管立柱22使钢管立柱22穿过定位装置进入至桩孔内；

步骤七、固定定位装置和钢管立柱22；

步骤八、向钢管立柱22中灌注混凝土成桩；

步骤九、移除定位装置。

其中，步骤一的具体操作为：由专业的测量工程师测量桩位的中心点，然后采用旋挖钻机钻桩孔。具体的，土层采用钻筒，岩层采用截齿钻头，并采用泥浆护壁。当桩孔达到设计标高后，对桩孔采用旋挖掏渣钻头捞渣清孔。

其中，步骤二的具体操作为：吊放所述底座1前，先整理并压实桩孔周围的场地，然后采用吊车将所述底座1吊放至所述桩孔处，使底座1的第一作业孔11的中心与桩孔的圆心处于同一竖直线上或重合。

其中，步骤三的具体操作为：用吊车将钢筋笼吊放至灌注桩桩孔处，并按设计标高位置安放，并在桩孔开口处设置吊筋将钢筋笼固定于相应的高度位置，避免浇灌混凝土时钢筋笼发生晃动或位移，影响钢管立柱22的准确性。

其中，步骤四的具体操作为：利用吊车将所述支撑架2的基座21吊放至底座1上进行安放，安放时将支撑架2的基座21的四周与底座1的四周对齐，然后用水平仪测量支撑座的基座21的水平度，并调整支撑架2的基座21的位置，使支撑架2的基座21处于水平状态，有利于提高定位装置的定位精确性，使定位装置能对钢立柱22进行精准定位，满足深基坑逆作法中对定位的要求。

其中，步骤五的具体操作为：

(1)现场测量工程师在操作平台上架立全站仪棱镜，对立柱22中心点进行放样，全站仪棱镜立杆点即为立柱22中心点，然后保持全站仪棱镜不移动，利用竖直细杆将全站仪棱镜立杆点坐标引到可调节定位平台31，最后用卷尺测量定位平台31的第三作业孔32的中心点与竖直细杆引导点的距离；

(2)根据卷尺测量的结果，将定位平台31向相应的位置进行调节移动，使得第三作业孔32的中心点与竖直细杆引导点重合，此时第三作业孔32的中心点与桩孔圆心位于同一竖直线上，完成对钢管立柱22的定位。

其中，步骤六的具体操作为：当步骤五的定位工作完成后，先打开定位平台31上的第一盖板33和第二盖板34，然后采用吊车将钢管立柱22吊至定位装置上方，接着将钢管立柱22依次从第一作业孔11、第三作业孔32和第二作业孔41放至桩孔内设计标高的位置，吊放时，设专人进行现场指挥，缓慢操作，并准确下入孔内，接着关闭第一盖板33和第二盖板34，最后用水平尺分别检验钢管立柱22的垂直度和水平度。当钢管立柱22的水平位置和竖向标高不复合步骤五的定位要求时，根据步骤五测定的钢管立柱22的定位点，调节钢管立柱22的水平位置和竖向标高。具体可采用水平尺气泡居中测量，平面位置可采用转动钢管立柱22进行水平位置的调节，垂直度的调节可借助铁件进行矫正。

其中，步骤七的具体操作为：采用多点焊接的方法，对所述定位平台31和支撑架2上的横梁24进行固定，对支撑架2的基座21和底座1进行固定，对定位平台31上为了调节钢管立柱22的垂直度而楔入的铁件进行固定，将上述铁件与钢管立柱22和定位平台31进行焊接固定。可以确保后续操作时钢管立柱22不会发生移位的现象，提高对钢管立柱22的定位精准度，使钢管立柱22满足深基坑逆作法中对定位的要求。

其中，步骤八的具体操作为：

a、安放导管、灌注斗；

利用吊车将灌注导管的灌注卡扣板吊到作业平台4上，并盖设作业平台4的第二作业孔41，具体的，卡扣板用于卡紧灌注导管使灌注导管插入钢管立柱22和桩孔内后不易发生倾斜或倒塌现象，确保顺利灌注混凝土。

然后利用吊车将灌注导管吊至作业平台4上，然后将灌注导管向下插入钢管立柱22和桩孔内，保持灌注导管垂直和连接密封性。当灌注导管下放到位后，将灌注斗吊放至灌注导管上并与灌注导管上端连接。安装完毕后，此时吊车保持灌注斗起吊状态，避免下料时混凝土对灌注斗冲击影响，保证灌注斗的安全稳定。

b、钢管立柱22灌注混凝土成桩：

安装好灌注导管和灌注斗后，先在灌注斗内安装用于封堵灌注斗排料口的盖板，接着用水冲洗湿润灌注导管和灌注斗，以便灌注混凝土时顺畅，然后利用混凝土天泵车向灌注斗内输送混凝土至灌注斗内的混泥土量满足初灌要求后，再移除盖板使灌注斗内的混凝土通过灌注导管灌入桩孔内，桩孔口泥浆溢出，完成混凝土初灌。停止灌注4小时，然后利用吊车将灌注斗吊开拆除灌注斗，用混凝土天泵管直接向灌注导管内输送混凝土直至完成钢管立柱22内的混凝土灌注。灌注时，边灌入混凝土、边逐渐提升导管(保证导管下端始终在混凝土内)，当混凝土面达到设计高度时，再将最后的导管进行拆除。

其中，由于钢管立柱22与孔壁之间存在间隙，在灌注混凝土的过程中，或在灌注完成后容易造成钢管立柱22的移动。因此，为确保钢管立柱22的垂直度，完成混凝土初灌后，每往钢管立柱22中灌注3m长度的混凝土后，向钢管立柱22和桩孔的孔壁之间回填碎石，所述碎石为粒径在2-4cm的级配石。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。