一柱一桩施工中的钢立柱纠偏方法与流程

本发明涉及钢立柱施工中的纠偏方法，具体设计一柱一桩施工中的钢立柱纠偏方法。

背景技术：

一柱一桩广泛应用于超深超大基坑、盖挖逆作基坑、地铁换乘站基坑。一柱一桩是指桩基础中，每根立柱一根大直径桩承受，叫一柱一桩。钢立柱的导向管插入法是一柱一桩施工的其中一种方法，通过在桩孔内固定用于对钢立柱导向的导向管，从而限制钢立柱的在插入过程中的偏差幅度，减少钢立柱的偏斜，导向管一般通过架设平台架设固定于桩孔内，并且通过架设平台进行对中，在导向管固定完成后，通过水下混凝土灌注的方法，在桩孔底部进行灌注桩的施工，在灌注混凝土后将钢立柱从导向管中插入到混凝土中并定位，直至灌注桩终凝，最后拆除导向管与架设平台，安装钢立柱顶部固定装置，最后回填并拔出护筒。在施工过程中，一方面，混凝土在插入的过程中容易产生垂直偏差，另一方面，混凝土在凝固的过程中产生的应力，也会对立柱的垂直度产生不良的影响。一旦立柱在该过程中无法有效确保垂直度达标，则会影响到后续的工程。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种能够提高钢立柱垂直度、减小钢立柱垂直偏差的施工方法。

为了实现上述目的，本发明提供一柱一桩施工中的钢立柱纠偏方法，钢立柱于导向管内进行纠偏，在钢立柱上设置有第一测斜仪，钢立柱上端周向的多个位置与竖向设置的第一千斤顶的上端连接，第一千斤顶的下端与导向管的上端连接，根据第一测斜仪的读数，控制第一千斤顶带动钢立柱进行调垂。

在一些实施例中，钢立柱在导向管内的周侧上设置有限位钢板，限位钢板用于在导向管内对立柱进行居中限位。

在一些实施例中，钢立柱于第一测斜仪位置的偏差距离由如下公式计算：

σ＝l×tanα

其中，得到的σ为钢立柱于第一测斜仪位置的偏差距离，α为测斜仪测得的倾角，l为第一千斤顶至第一测斜仪的距离，

调垂时，控制各个第一千斤顶升降，带动钢立柱于第一测斜仪位置相对于倾角反向摆动计算得到的偏差距离进行调垂。

在一些实施例中，一柱一桩施工中的桩孔是在原土层中插入护筒后进行向下旋挖形成的。

在一些实施例中，所述护筒中心和桩孔的桩心偏差≤20mm；护筒与桩孔的垂直度偏差≤1％。

在一些实施例中，导向管的上部由设置在桩孔上方的架设平台对中固定在桩孔中，导向管的下部通过水下调垂机构进行调垂。

在一些实施例中，所述的水下调垂机构包括多个沿导向管周侧设置的水下千斤顶，水下千斤顶的一端固定在于导向管侧面，另一端与桩孔的内壁接触，通过水下千斤顶对于导向管下部的横向推拉，调节导向管的垂直度。

在一些实施例中，还包括对于架设平台的调水平步骤，在架设平台上设置有第二测斜仪，在架设平台周侧的多个位置与竖向设置的第二千斤顶的上端连接，第二千斤顶的下端与地面连接，根据第二测斜仪的读数，控制第二千斤顶带动架设平台进行调平。

在一些实施例中，在所述的架设平台上设置有第一定位件，导向管上设置有与第一定位件配合的第二定位件，导向管通过第一定位件与第二定位件的配合实现对中。

本发明同现有技术相比，在施工过程中，增加了第一测斜仪对于钢立柱斜度的检测，通过第一测斜仪读数与钢管柱位置存在数学对应关系，可计算得出具体偏差方向与偏差距离，精确到0.01°与0.1mm，通过千斤顶配合调整钢立柱的斜度，就可以进一步修正垂直度偏差，整个结构简单明了，施工效率高。

附图说明

图1a,图1b为本发明的施工过程示意图。

图2为护筒、导向管、钢立柱及限位钢板和架设平台之间安装结构示意图。

图3为导向管调垂过程示意图。

图4为用超声波复测导向管的垂直度示意图。

图5为钢立柱偏斜状态的俯视结构简图。

图中：1.护筒，2.钢筋笼，3.架设平台，4.第二千斤顶，5.第二测斜仪，6.导向管定位工字钢，7.导向管，8.水下千斤顶，9.钢立柱，10.第一千斤顶，11.限位钢板，12.超声波探测仪，13.导管，14.水下泥浆泵，15.钢立柱顶部固定装置，16.第一测斜仪，17.凸缘，18.第二挡板，19.第一挡板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

本实施例中所述的“设计桩柱中心”为在前期设计中钢立柱的中心轴位置。

本实施例中对于方位的描述，诸如“上”、“下”、“左”、“右”均是相对位置而不是绝对位置。

本实施例中的一柱一桩的施工方法如图1a和1b和2所示，其主要包括以下步骤：

将钢筋笼2下放到桩孔底部，该桩孔是由在原土层中插入护筒后1进行向下旋挖形成的，插入的护筒1上端高出地面一定距离，其中一种可以采用的距离为0-50cm,在旋挖形成桩孔后，护筒1的中心和桩心的偏差不大于20mm，垂直度偏差不得大于1％，护筒1与桩孔的孔壁之间用粘性土挤密夯实，护筒1的直径比桩径大20cm以上。

将架设平台3吊装至护筒上方，并进行架设平台3的初步定位与固定，架设平台3通过第二千斤顶4与第二测斜仪5将架设平台3调整为水平状态。结合图2，在本实施例中的调整方式是，地面上沿架设平台3的周侧设置四个竖向顶升的第二千斤顶4，第二千斤顶4的数量可以更多或更少，如三个、五个、六个，但应当至少为三个，一般来说三个千斤顶就可以对架设平台1的水平度进行调节，更多的千斤顶意味着更加精细的调节。进一步的，本实施例第二千斤顶4应当等间隔设置，从而有利于简化调节的过程。为了给第二千斤顶4的顶升提供一个着力点，在架设平台3周向的各个第二千斤顶4的上方设置有第二挡板18，第二千斤4顶通过顶升所述的第二挡板18对所在位置的架设平台3的边缘进行高度的调节，经过各个千斤顶对架设平台各个位置的高度调节实现对于架设平台3的调平。架设平台3的主要作用是用于固定和调节导向管7，通过调平架设平台3能够为之后调整导向管7的垂直度奠定一个良好的基础，使得导向管7在架设于架设平台3上时具有较小的垂直度偏差。架设平台3上应当具有允许导向管7插入至桩孔中的空间。

在所述的架设平台3上设置有第一定位件，导向管7上设置有与第一定位件配合的第二定位件，导向管通过第一定位件与第二定位件的配合实现对中。参考图1a和图2,通过测量在架设平台3上安装作为第一定位件的导向管定位工字钢6，为了使导向管7能够架设在导向管定位工字钢6上，导向管7的上端具有作为第二定位件的横向的凸缘17，当导向管7插入桩孔中后，凸缘能够抵靠在工字钢6上形成对于导向管的承托和定位，确保导向管7中心与设计桩柱中心x一致后，导向管定位工字钢6进行固定，所述的固定可以是螺纹固定，也可以是焊接固定。

导向管7的下部通过水下调垂机构进行调垂。水下调垂机构包括多个沿导向管周侧设置的水下千斤顶，水下千斤顶的一端固定在于导向管侧面，另一端与桩孔的内壁接触，通过水下千斤顶对于导向管下部的横向推拉，调节导向管的垂直度。如1a、图2和图3所示，导向管7下部四个侧面与护筒1内壁之间安装四个水下千斤顶8，用四个水下千斤顶8通过横向推拉调整导向管7的垂直度至1/1000～1/3000。并使用超声波探测仪器12(图5)复测导向管7的垂直度。

参见图1a，从导向管7内下放用于灌注的导管13至钢筋笼底。

使用水下泥浆泵14进行二次清孔作业。

清孔完成灌注缓凝混凝土。

如图1b所示，吊装钢立柱9并插入混凝土中后，对钢立柱进行纠偏，在钢立柱上设置第一测斜仪16，钢立柱上端周向的多个位置与竖向设置的第一千斤顶10的上端连接，第一千斤顶10的下端与导向管7的上端相固定。如图5所示，在本实施例中设置有四个第一千斤顶，第一千斤顶10的数量可以更多或更少，如三个、五个、六个，但应当至少为三个，一般来说三个第一千斤顶就可以对钢立柱9的水平度进行调节，更多的第一千斤顶意味着更加精细的调节。进一步的，本实施例第一千斤顶10应当等间隔设置，从而有利于简化调节的过程。设置的方式可以参考图2，导向管上端位于钢立柱的两侧架设有工字钢，第一千斤顶10的下端固定在工字钢上实现相对于导向管的固定，钢立柱9上端的周侧具有为第一千斤顶10提供着力点的第一挡板19，第一千斤顶10的上端固定在第一挡板19的下方对该侧的钢立柱进行抬升或下降，从而调整钢立柱的倾斜度，并根据第一测斜仪16的读数，控制第一千斤顶10带动钢立柱9进行调垂。钢立柱在导向管内的周侧上设置有限位钢板11，限位钢板11用于在导向管内对钢立柱进行居中限位，在本实施例中，限位钢板11的设置方式如图2所示，限位钢板11通过角钢垂直设置在钢立柱的周侧上，四根角钢分别焊接在钢立柱外壁形成矩形框，且矩形框与导向管的内壁之间具有0.5-5mm的间隙。钢立柱9的位置通过限位钢板11在导向管7受到限制从而实现居中定位。

参照安装于钢立柱9上的第一测斜仪16的读数，利用读数与钢立柱倾斜姿态的数学关系得到偏差距离：

σ＝l×tanα

其中，得到的σ值为在第一测斜仪位置的偏差距离，第一测斜仪所在位置经过摆动σ值的长度以实现该点位置与设计桩柱中心重合，α为测斜仪测得的倾角，l为第一千斤顶10至第一测斜仪16的距离。调垂时，调整第一千斤顶10，使钢立柱于第一测斜仪位置相对于倾角反向摆动计算得到的偏差距离进行调垂。

结合图2、图5对于纠偏的步骤进行具体说明，图5为俯视钢立柱的结构简图，在该实施例中，第一千斤顶到的第一测斜仪的距离为4米，参考第一测斜仪16的读数，钢立柱下端相对于设计桩柱中心向图中的东北方向偏移1°，为了使钢立柱中心与设计桩柱中心重合，需要将钢立柱的底端向西南方向进行纠偏。此时，应该抬起西面的第一千斤顶10d和南面的第一千斤顶10c，并下降东面的第一千斤顶10b以及北面的第一千斤顶10a，纠偏的距离σ可以根据的公式进行试算，σ＝4000mm×tan1°≈69.8mm，即钢立柱的第一测斜仪位置向西南方向移动69.8mm即可。相类似的，当钢立柱向图中的西南方向偏移，则可以控制东面的第一千斤顶10b和北面的第一千斤顶10a上升，西面的第一千斤顶10d和南面的第一千斤顶10c下降。又如，钢立柱下端相对于设计桩柱中心向图中的正东方偏移，则可以控制东面的第一千斤顶10b下降，西面的第一千斤顶10d上升进行纠偏调垂。

等待混凝土终凝后，钢立柱定位完成，拆除导向管与架设平台。

安装钢立柱顶部固定装置15。

最后回填并拔出护筒1。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。