大型灌注桩桩基钢筋笼安装定位装置的制作方法

本实用新型涉及工程建设地基基础施工领域，具体为一种大型灌注桩桩基钢筋笼安装定位装置。

背景技术：

灌注桩施工是直接在所设计的桩位上开孔，成孔后在孔内加放钢筋笼，最后灌注混凝土而成。由于其具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点，灌注桩在施工中得到较为广泛的应用，特别是对于桥梁等处于特殊环境中考虑较小扰动的情况下就显得更为重要。其中，钢筋笼就位是否准确直接影响桩基的质量，当灌注桩的长度和直径较大时，在钢筋笼就位时常常出现需要二次接桩甚至多次接桩的情况；同时由于桩顶标高的不同，钢筋笼配筋长度不一，为了防止钢筋笼上浮或下沉使得最终浇筑混凝土时钢筋笼高度发生变化，常规的方法是采用吊筋或吊丝一端与钢筋笼水平圈筋固连，将钢筋笼吊起，当其高度符合要求时，利用吊筋或吊丝将钢筋笼悬吊在桩架上的钢管上，便可对桩孔进行混凝土浇筑或者采用支撑杆件插入钢筋笼中，杆件的两端卡在地面以支撑钢筋笼以此来完成接桩。此种方法对于直径较小同时长度较短的钢筋笼效果较好，但对于钢筋笼重量较大的大直径、大深度桩基，钢筋笼的安装和定位显得极其困难。

专利CN204266193U公开了一种桩基钢筋笼定位器，包括由多根垂直设置并呈环形排列的主筋和水平间隔焊接在主筋上的多个加强箍筋构成的定位钢筋笼，在定位钢筋笼的上端水平间隔设置有多个定位环筋，定位钢筋笼与桩基钢筋笼的笼体直径相同，此实用新型优点在于施工方便、结构简单，可以准确控制桩基钢筋笼中心偏位和施工过程中的浮笼问题，但同样对于大直径、大深度钢筋笼不适用，由于钢筋笼重量较大，在接笼过程中必须有适合的装置对下部的钢筋笼进行限位，才能保证钢筋笼接笼和最终的混凝土浇筑效果。

施工中为了方便，钢筋笼在进行接笼时，当每节钢筋笼下放至孔口后，通长插入两根工字钢来固定钢筋笼，但考虑到钢筋笼的直径较大、重量较大，可能使得横跨桩孔的工字钢中部产生挠度变形或者使得与地面接触的工字钢出现下陷等情况；同时，由于钢筋笼在接笼过程中需要进行位置的调整，以保证其中心与桩中心重合，利用上述方式定位的钢筋笼由于重量大，很难进行位置调整，严重制约着施工进度。

技术实现要素：

本实用新型为了解决大直径、大深度钢筋笼在接笼、定位过程中存在较大难度，从而严重制约施工进度的问题，提供了一种大型灌注桩桩基钢筋笼安装定位装置。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种大型灌注桩桩基钢筋笼安装定位装置，包括套设在钢筋笼外侧的支撑架，支撑架包括正方形底架和固定在底架内侧与底架高度相同的正方形加强架，加强架内侧的四个角部位置分别设置有加强斜撑，在支撑架各边的顶面中部位置分别固定有定位块，定位块中部垂直于钢筋笼轴向位置开有定位孔，定位孔中连接有限位装置，限位装置包括限位杆，限位杆前端设置有凹槽，限位杆后端连接有限位块，限位杆表面位于凹槽和限位块之间设置有标尺。

定位块为上下贯通的箱体结构。上下贯通的箱体结构定位块，其与支撑架上表面的固定方式可通过箱体内外侧周边分别与支撑架表面进行焊接固定，增大了用于固定连接的焊接面积，对重量较大的钢筋笼有更强支撑作用。

限位杆为矩形杆，且限位杆的宽高比为1:2。限位杆为宽高比1:2的矩形杆结构，限位杆主要承受来自于钢筋笼的竖向压力，是承受弯矩，限位杆的抗弯能力与其构件高度的3次方正比，同时与其构件的宽度的1次方成正比，故在限位杆截面积一定的前提下，梁的高宽比越大，其抗弯能力越强，但考虑到具体的加工成本，作为优选，选择限位杆的宽高比为1:2。

定位孔为矩形孔，定位孔的宽度和高度分别比限位杆的宽度和高度大5毫米。定位孔的尺寸均大于限位杆各边尺寸5毫米，便于限位杆可以在定位孔中来回滑动，且不会因定位孔的尺寸过大而导致限位杆与定位孔间产生斜向的应力，从而破坏孔壁。

使用时，首先通过吊车将本实用新型吊至桩孔位置，通过放线确定桩心位置，不断调整本实用新型安装定位装置到放线误差范围之内；进一步的，通过吊车将最下节钢筋笼吊起并向下放入到桩孔内，需保证钢筋笼顶部在高出桩孔地面500毫米处固定，分别将限位装置的限位杆向桩孔方向推进，根据放线尺寸配合限位杆上标尺的读数来调整限位杆长度，将钢筋笼的径向箍筋卡入到限位杆的凹槽内，在确保钢筋笼稳固后，缓慢松开吊装钢筋笼的钢丝绳即可，此时钢筋笼被安装定位，由于支撑架的截面较宽，与地面的接触面积较大，对于重量较大的钢筋笼有较好的支撑的定位作用；当钢筋笼需要接笼时，利用吊车吊起第二节钢筋笼与已经通过本实用新型定位装置定位的钢筋笼完成对位焊接即可，由于下部钢筋笼经本实用新型装置定位稳固，使得在接笼时只需要调整第二节钢筋笼的位置即可，第三节钢筋笼、第四节钢筋笼以此类推。

本实用新型结构简单、设计合理，通过施工现场常用的材料成功的解决了大直径、大深度钢筋笼在接笼、定位时存在的历史性难题，使得工程进度和质量都得到了有效的保证，并进一步减轻了一线工人的作业强度，调动了施工人员劳动积极性，大大提高了生产效率，更重要的是，本实用新型可以用于钢筋笼定位、接笼等桩基施工，杜绝了钢筋笼中心偏位和桩基混凝土浇筑施工中可能产生的浮笼问题，对桩基基础施工质量通病做到了有效的事前控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意俯视图；

图2为本实用新型的结构示意正视图；

图3为本实用新型的定位块和限位装置连接示意图；

图4为限位装置的结构示意图。

图中：1- 底架，2-加强架，3-加强斜撑，4-定位块，5-限位装置，5.1-限位杆，5.2-限位块，5.3-标尺，5.4-凹槽，6-钢筋笼。

具体实施方式

结合图1～图4对本实用新型做进一步说明，一种大型灌注桩桩基钢筋笼安装定位装置，包括套设在钢筋笼外侧的支撑架，支撑架包括正方形底架1和固定在底架1内侧与底架1高度相同的正方形加强架2，加强架2内侧的四个角部位置分别设置有加强斜撑3，在支撑架各边的顶面中部位置分别固定有定位块4，定位块4中部垂直于钢筋笼轴向位置开有定位孔，定位孔中连接有限位装置5，限位装置5包括限位杆5.1，限位杆5.1前端设置有凹槽5.4，限位杆5.1后端连接有限位块5.2，限位杆5.1表面位于凹槽5.4和限位块5.2之间设置有标尺5.3。

定位块4为上下贯通的箱体结构。限位杆5.1为矩形杆，且限位杆的宽高比为1:2。定位孔为矩形孔，定位孔的宽度和高度分别比限位杆5.1的宽度和高度大5毫米。

使用时，首先通过吊车将本实用新型吊至桩孔位置，通过放线确定桩心位置，不断调整本实用新型安装定位装置到合适位置；进一步的，通过吊车将最下节钢筋笼吊起并向下放入到桩孔内，留500毫米高度在桩孔上部，分别将限位装置的限位杆5.1向桩孔方向推进，根据放线尺寸配合限位杆5.1上标尺5.3的读数来调整限位杆5.1长度，将钢筋笼的径向箍筋卡入到限位杆的凹槽5.4内，确保钢筋笼稳固后，缓慢松开吊装钢筋笼6的钢丝绳即可，此时钢筋笼被安装定位，由于支撑架的截面较宽，与地面的接触面积较大，对于重量较大的钢筋笼有较好的支撑的定位作用。

实施例：我部承建的成昆铁路毛坪大渡河特大桥位于四川省乐山市境内，跨越大渡河主河道，桥梁全长622.1m，中心里程为DK195+168，设计为（72+3×128+96+52）m预应力混凝土刚构连续梁，是新建成昆铁路的重难点控制性工程。

本桥为深水桩基础，常水位时水深约12-15m，设计为嵌岩端承桩，桩径较大，为Φ2.5m，桩长为66m，采用冲击钻成孔工艺施工，钻孔桩施工前需先修筑栈桥、钻孔平台，再进行钻孔桩施工。

通过跟踪毛坪大渡河特大桥桩基施工中发现，现场钢筋笼安装平均耗时时间较长（约7.5~8小时），且易导致孔底沉渣过大，二次清孔时间也相应加长，统计如下表一：

表一：钢筋笼安装时间统计表（小时）

深入调查钢筋笼吊装主要步骤消耗时间，统计如下表二:

表二：钢筋笼吊装时间统计表（分钟）

通过以上调查数据发现，长、大桩基钢筋笼吊装时间中固定和定位钢筋笼的时间已达到总吊装时间的36.5%（λ=（105+70）/480=36.5%）。对最终原因进行认定为：长、大桩基钢筋笼因节段较多、节段钢筋笼重量大等因素，固定和定位节段钢筋笼已经是长大桩基钢筋笼安装中的一个耗时耗力的难点问题。

现场钢筋笼安装时，为了方便钢筋笼接长，需要在每节钢筋笼下放至孔口后，设置2根I16工字钢来固定钢筋笼，而护筒直径为2.9m，每根I16工字钢长度3.5m，重量T=3.5m*21kg/m=73.5kg,重量较大，需采用吊车辅助，每次固定钢筋笼就需耗时15分钟；利用工字钢固定钢筋笼后，需要重新利用护桩来拉线定位钢筋笼准确位置，每次定位还需耗时10分钟；经项目部集中讨论分析，长大桩基钢筋笼固定和定位的问题看起来是个小问题，但如果能有效的解决，可以大大缩小钢筋笼的安装时间，提高钢筋笼的安装效率，增加施工生产效益。

项目部决定利用本实用新型大桩基钢筋笼安装定位装置进行测试，其结构的限位装置经过计算满足抗弯受力要求；功能方面：限位杆5.1上设置有标尺5.3，,在安装定位钢筋笼过程中，通过收缩4个对称限位杆5.1，来精确控制钢筋笼安装精度；效率方面：通过定位装置在安装钢筋笼前，一次放置到位，安装钢筋笼时，收缩4个对称限位杆5.1，通过限位杆5.1精确控制钢筋笼安装精度；钢筋笼接长过程中，伸长限位杆5.1固定钢筋笼；整个钢筋笼安装过程，无需移动定位装置，仅需通过限位杆5.1来固定和定位钢筋笼，安装精度和安装效率都能大大的提高；实施成本：成本较低，可重复利用。

毛坪大渡河特大桥桩基施工完成，第三方检测单位对实用新型实施后的桩基进行了检测，所有受检桩基均合格，为I类桩，项目部全程跟踪统计了桥梁桩基钢筋笼安装情况，具体如下表三：

表三：前后钢筋笼吊装、定位时间统计对比表（分钟）

利用本实用新型可以有效节约桩基浇筑前钢筋笼的吊装、定位、固定以及二次清孔时间合计约230分钟，效果明显。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员对前述实施例所记载的技术方案进行修改，包括对本实用新型的部分或全部技术特征进行等同替换，其相应技术方案的本质并不脱离本实用新型的保护范围。