一种用于斜桩施工的辅助测量装置及其施工方法与流程

本发明属于建筑工程中斜桩施工领域，尤其涉及一种用于斜桩施工的辅助测量装置及其施工方法。

背景技术：

目前在国内，斜桩桩基在拱桥施工中应用较多，斜桩施工技术在国内外较为成熟，因斜桩在施工中多采用旋挖钻机直接打孔，采用设定的好的倾斜角度进行打桩，技术较成熟先进。

但在特殊地质条件下，通常设计为人工挖孔施工方法，进行斜桩施工。此时桩孔的直径及倾斜角度的测量问题如何得到保障，及施工方法的选择尤为重要，在国内多采用经纬仪进行偏角测量，采用角度尺进行反算，从而得到倾斜角度，之后进行控制孔壁的角度及孔位的中心，也就是所谓的三线法施工测量方法。此种方法计算较复杂，多年以来一直应用广泛，但由于孔深不同，测量有一定的局限性，当孔深超过2.5m后，测量误差随着深度增加而增大，同时测量精度不容易控制；采用有限的测量仪器如全站仪及GPS均由于信号及光线的问题不利于观测。

总之，斜桩人工挖孔深度大的情况下没有很好的保障倾斜角度的解决方案。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：斜桩人工挖孔深度大的情况下没有很好的保障倾斜角度的解决方案。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于斜桩施工的辅助测量装置，包括斜桩椭圆形孔口，所述斜桩倾斜角度为α，包括折叠板和门架，所述折叠板包括两块叠放的长板，所述长板两端设有开口，所述两长板由设置在长板中点位置的带孔旋转轴铰接，所述长板长度与斜桩孔直径相同；所述门架包括旋转桩、卡槽和直角板，所述旋转桩和卡槽固定于斜桩椭圆形孔口长轴的两个顶点，所述直角板是由第一直角边、第二直角边和斜边组成的中空板，所述第一直角边与斜边的夹角为β＝α，所述第二直角边和斜边中点分别设有第一穿孔和第二穿孔，所述第一穿孔和第二穿孔在一条轴线上，所述第二直角边长度与斜桩孔直径相同，所述斜边长度与斜桩椭圆形孔口长轴的长度相同，所述辅助测量装置还包括长杆和伸缩尺，所述长杆直径适配于第一穿孔、第二穿孔和带孔旋转轴，所述伸缩尺一端适配于所述开口。

进一步的、所述长板为木板或钢板。

进一步的、所述直角板为木板或钢板。

进一步的、所述直角板的厚度为20mm。

进一步的、所述长杆为细钢筋。

一种用于斜桩施工的辅助测量装置的施工方法包括以下步骤：

步骤一：挖出2.5m深并安装门架

S1、测量放线，采用GPS测量仪器进行斜桩桩位及边线的放样；

S2、测量出桩孔在平面上的投影值；

S3、进行洞口开挖；

S4、砌筑护壁，使孔口稳定；

S5、进行放样护壁即洞深开挖；

S6、2.5米深度范围内采用测量仪器控制孔径及斜度；

S7、按斜桩孔直径和椭圆形孔口长轴的长度制作好门架的直角板，在斜桩椭圆形孔口长轴两端点安装旋转桩和卡槽，安装门架的直角板，使用时将直角板旋转至卡槽上；不使用时将直角板旋转至斜桩椭圆形孔口侧面。

步骤二：落位折叠板

人工挖空超过2.5m前，按斜桩孔直径制作好折叠板，将折叠板落位在已挖好的斜桩底部，旋转长板使得两块叠放的长板交叉成90°，并使折叠板上开口对准斜桩孔壁四周。

步骤三：放置长杆

H1、将门架的直角板安放在椭圆形孔口长轴上，并保障直角板上第一直角边与斜桩轴线平行；

H2、将长杆依次穿过第一穿孔、第二穿孔和带孔旋转轴，并将长杆底部固定于斜桩洞未开挖表面。

步骤四：第一次测量

F1、根据所述带孔旋转轴与第一穿孔和第二穿孔之间距离、椭圆形孔口长轴的长度、斜桩深度和斜桩孔直径计算出第二穿孔到折叠板上开口的直线距离为a；

F2、通过所述伸缩尺依次测量第二穿孔到折叠板上四个开口的距离并分别记录为a1、a3、a5和a7。

步骤五：调整折叠板位置并第二次测量

M1、依照所述F2中测量顺序，以该测量顺序的方向旋转折叠板45°并保持两块叠放的长板交叉成90°；

M2、依照所述F2中测量顺序，依次测量第二穿孔到折叠板上四个开口的距离并分别记录为a2、a4、a6和a8。

步骤六：修正斜桩倾斜角度并继续开挖

计算a与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7和a8之间的差值，

如a与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7和a8之间差值均为0，则可以继续开挖；

如a与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7和a8之间差值不均为0，则根据差值修正斜桩倾斜角度：如果a较大，即差值为正数，则向外壁开挖所述差值的厚度；如果a较小，即差值为负数，则标记位置并待下一步处理，角度修正完成后，则可以继续开挖。

步骤七：按照步骤六中修正好的斜桩倾斜角度砌筑护壁，并在步骤六中标记位置灌入灰浆，之后继续开挖设定进尺的距离2m，期间每前进50mm即重复步骤四至步骤六工作，直至完成整个斜桩。

与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：

1)本发明中折叠板上长板长度与斜桩孔直径相同，即折叠板上四个开口构成斜桩底部圆形，门架直角板斜边长度与斜桩椭圆形孔口长轴的长度相同，第二直角边长度与斜桩孔直径相同，即第二直角边中点、斜边中点和折叠板上长板中点在同一条直线上，且该直线与斜桩孔中心线重合。总之，如果斜桩孔直径、斜桩倾斜角度、第二直角边中点到折叠板长板中点的距离是确定的，那么斜边中点到到折叠板上四个开口的距离也是确定的。利用长杆固定好折叠尺和门架的位置后，然后根据计算出来的斜边中点到到折叠板上四个开口的距离调整好伸缩尺的长度，并测量斜边中点到折叠板上四个开口的距离，同时计算出计算值和测量值之间的偏差，利用该偏差即可验证挖出深度的倾斜角度与理想倾斜角度之间的偏差，根据计算出来的距离与测量值之间比较后得出是否偏差的结论，同时为下一步工作做参考。该方案解决了斜桩人工挖孔深度大的情况下没有很好的保障倾斜角度的解决方案的问题。

2)本发明中长板为木板或钢板，直角板为木板或钢板，直角板的厚度为20mm，长杆为细钢筋，以上方案中，长板和直角板的材质保障了硬度，直角板的厚度保障了开孔的稳定性，长杆为细钢筋保障了直线度，以上方案进一步保障了测量效果，为保障斜桩人工挖空深度大的情况下保障了斜桩的倾斜角度。

3)本发明中施工方法中斜桩深度2.5m以后开始采用方案中测量装置进行测量，且测量采样有八组数据，根据这八组数据和计算出的距离进行比较并修正斜桩倾斜角度，进一步保障了人工挖空深度大的情况下斜桩的倾斜角度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中折叠板的示意图。

图2是本发明中门架的示意图。

图3是本发明施工示意图。

其中：1.开口，2.带孔旋转轴，3.长板，4.旋转桩，5.第二穿孔，6.第一穿孔，7.卡槽，8.第一直角边，9.第二直角边，10.斜边，11.斜桩椭圆形孔口，12.长杆，13.伸缩尺，14.斜桩外壁。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

实施例一

一种用于斜桩施工的辅助测量装置，如图1、图2和图3所示，包括斜桩椭圆形孔口11，斜桩倾斜角度为α，包括折叠板和门架，折叠板包括两块叠放的长板3，长板3两端设有开口1，两长板3由设置在长板3中点位置的带孔旋转轴2铰接，长板3长度与斜桩孔直径相同；门架包括旋转桩4、卡槽7和直角板，旋转桩4和卡槽7固定于斜桩椭圆形孔口11长轴的两个顶点，直角板是由第一直角边8、第二直角边9和斜边10组成的中空板，第一直角边8与斜边10的夹角为β＝α，第二直角边9和斜边10中点分别设有第一穿孔6和第二穿孔5，第一穿孔6和第二穿孔5在一条轴线上，第二直角边9长度与斜桩孔直径相同，斜边10长度与斜桩椭圆形孔口11长轴的长度相同，辅助测量装置还包括长杆12和伸缩尺13，长杆12直径适配于第一穿孔6、第二穿孔5和带孔旋转轴2，伸缩尺13一端适配于开口1。其中：长板3为木板；直角板为木板；直角板的厚度为20mm；长杆12为细钢筋；其施工方法包括以下步骤：

步骤一：挖出2.5m深并安装门架

S1、测量放线，采用GPS测量仪器进行斜桩桩位及边线的放样；

S2、测量出桩孔在平面上的投影值；

S3、进行洞口开挖；

S4、砌筑护壁，使孔口稳定；

S5、进行放样护壁即洞深开挖；

S6、2.5米深度范围内采用测量仪器控制孔径及斜度；

S7、按斜桩孔直径和椭圆形孔口11长轴的长度制作好门架的直角板，在斜桩椭圆形孔口11长轴两端点安装旋转桩4和卡槽7，安装门架的直角板，使用时将直角板旋转至卡槽7上；不使用时将直角板旋转至斜桩椭圆形孔口7侧面。

步骤二：落位折叠板

人工挖空超过2.5m前，按斜桩孔直径制作好折叠板，将折叠板落位在已挖好的斜桩底部，旋转长板3使得两块叠放的长板3交叉成90°，并使折叠板上开口1对准斜桩孔壁四周。

步骤三：放置长杆12

H1、将门架的直角板安放在椭圆形孔口11长轴上，并保障直角板上第一直角边8与斜桩轴线平行；

H2、将长杆12依次穿过第一穿孔6、第二穿孔5和带孔旋转轴2，并将长杆12底部固定于斜桩洞未开挖表面。

步骤四：第一次测量

F1、根据带孔旋转轴2与第一穿孔6和第二穿孔5之间距离、椭圆形孔口11长轴的长度、斜桩深度和斜桩孔直径计算出第二穿孔5到折叠板上开口1的直线距离为a；

F2、通过伸缩尺13依次测量第二穿孔5到折叠板上四个开口1的距离并分别记录为a1、a3、a5和a7。

步骤五：调整折叠板位置并第二次测量

M1、依照F2中测量顺序，以该测量顺序的方向旋转折叠板45°并保持两块叠放的长板3交叉成90°；

M2、依照F2中测量顺序，依次测量第二穿孔5到折叠板上四个开口1的距离并分别记录为a2、a4、a6和a8。

步骤六：修正斜桩倾斜角度并继续开挖

计算a与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7和a8之间的差值，

如a与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7和a8之间差值均为0，则可以继续开挖；

如a与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7和a8之间差值不均为0，则根据差值修正斜桩倾斜角度：如果a较大，即差值为正数，则向斜桩外壁14开挖差值的厚度；如果a较小，即差值为负数，则标记位置并待下一步处理，角度修正完成后，则可以继续开挖。

步骤七：按照步骤六中修正好的斜桩倾斜角度砌筑护壁，并在步骤六中标记位置灌入灰浆，之后继续开挖设定进尺的距离2m，期间每前进50mm即重复步骤四至步骤六工作，直至完成整个斜桩。

实施例二

一种用于斜桩施工的辅助测量装置，如图1、图2和图3所示，包括斜桩椭圆形孔口11，斜桩倾斜角度为α，包括折叠板和门架，折叠板包括两块叠放的长板3，长板3两端设有开口1，两长板3由设置在长板3中点位置的带孔旋转轴2铰接，长板3长度与斜桩孔直径相同；门架包括旋转桩4、卡槽7和直角板，旋转桩4和卡槽7固定于斜桩椭圆形孔口11长轴的两个顶点，直角板是由第一直角边8、第二直角边9和斜边10组成的中空板，第一直角边8与斜边10的夹角为β＝α，第二直角边9和斜边10中点分别设有第一穿孔6和第二穿孔5，第一穿孔6和第二穿孔5在一条轴线上，第二直角边9长度与斜桩孔直径相同，斜边10长度与斜桩椭圆形孔口11长轴的长度相同，辅助测量装置还包括长杆12和伸缩尺13，长杆12直径适配于第一穿孔6、第二穿孔5和带孔旋转轴2，伸缩尺13一端适配于开口1。

其中：长板3为钢板；直角板为钢板；直角板的厚度为20mm；长杆12为细钢筋；

其施工方法包括以下步骤：

步骤一：挖出2.5m深并安装门架

S1、测量放线，采用GPS测量仪器进行斜桩桩位及边线的放样；

S2、测量出桩孔在平面上的投影值；

S3、进行洞口开挖；

S4、砌筑护壁，使孔口稳定；

S5、进行放样护壁即洞深开挖；

S6、2.5米深度范围内采用测量仪器控制孔径及斜度；

S7、按斜桩孔直径和椭圆形孔口11长轴的长度制作好门架的直角板，在斜桩椭圆形孔口11长轴两端点安装旋转桩4和卡槽7，安装门架的直角板，使用时将直角板旋转至卡槽7上；不使用时将直角板旋转至斜桩椭圆形孔口7侧面。

步骤二：落位折叠板

人工挖空超过2.5m前，按斜桩孔直径制作好折叠板，将折叠板落位在已挖好的斜桩底部，旋转长板3使得两块叠放的长板3交叉成90°，并使折叠板上开口1对准斜桩孔壁四周。

步骤三：放置长杆12

H1、将门架的直角板安放在椭圆形孔口11长轴上，并保障直角板上第一直角边8与斜桩轴线平行；

H2、将长杆12依次穿过第一穿孔6、第二穿孔5和带孔旋转轴2，并将长杆12底部固定于斜桩洞未开挖表面。

步骤四：第一次测量

F1、根据带孔旋转轴2与第一穿孔6和第二穿孔5之间距离、椭圆形孔口11长轴的长度、斜桩深度和斜桩孔直径计算出第二穿孔5到折叠板上开口1的直线距离为a；

F2、通过伸缩尺13依次测量第二穿孔5到折叠板上四个开口1的距离并分别记录为a1、a3、a5和a7。

步骤五：调整折叠板位置并第二次测量

M1、依照F2中测量顺序，以该测量顺序的方向旋转折叠板45°并保持两块叠放的长板3交叉成90°；

M2、依照F2中测量顺序，依次测量第二穿孔5到折叠板上四个开口1的距离并分别记录为a2、a4、a6和a8。

步骤六：修正斜桩倾斜角度并继续开挖

计算a与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7和a8之间的差值，

如a与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7和a8之间差值均为0，则可以继续开挖；

如a与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7和a8之间差值不均为0，则根据差值修正斜桩倾斜角度：如果a较大，即差值为正数，则向斜桩外壁14开挖差值的厚度；如果a较小，即差值为负数，则标记位置并待下一步处理，角度修正完成后，则可以继续开挖。

步骤七：按照步骤六中修正好的斜桩倾斜角度砌筑护壁，并在步骤六中标记位置灌入灰浆，之后继续开挖设定进尺的距离2m，期间每前进50mm即重复步骤四至步骤六工作，直至完成整个斜桩。

本发明中以上方案的技术效果是这样实现的：

本发明中折叠板上长板长度与斜桩孔直径相同，即折叠板上四个开口构成斜桩底部圆形，门架直角板斜边长度与斜桩椭圆形孔口长轴的长度相同，第二直角边长度与斜桩孔直径相同，即第二直角边中点、斜边中点和折叠板上长板中点在同一条直线上，且该直线与斜桩孔中心线重合。总之，如果斜桩孔直径、斜桩倾斜角度、第二直角边中点到折叠板长板中点的距离是确定的，那么斜边中点到到折叠板上四个开口的距离也是确定的。利用长杆固定好折叠尺和门架的位置后，然后根据计算出来的斜边中点到到折叠板上四个开口的距离调整好伸缩尺的长度，并测量斜边中点到折叠板上四个开口的距离，同时计算出计算值和测量值之间的偏差，利用该偏差即可验证挖出深度的倾斜角度与理想倾斜角度之间的偏差，根据计算出来的距离与测量值之间比较后得出是否偏差的结论，同时为下一步工作做参考。该方案解决了斜桩人工挖孔深度大的情况下没有很好的保障倾斜角度的解决方案的问题。

本发明中长板为木板或钢板，直角板为木板或钢板，直角板的厚度为20mm，长杆为细钢筋，以上方案中，长板和直角板的材质保障了硬度，直角板的厚度保障了开孔的稳定性，长杆为细钢筋保障了直线度，以上方案进一步保障了测量效果，为保障斜桩人工挖空深度大的情况下保障了斜桩的倾斜角度。

本发明中施工方法中斜桩深度2.5m以后开始采用方案中测量装置进行测量，且测量采样有八组数据，根据这八组数据和计算出的距离进行比较并修正斜桩倾斜角度，进一步保障了人工挖空深度大的情况下斜桩的倾斜角度。