专利名称：立柱桩施工中钢构件垂直度的校正方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种立柱桩施工中钢构件垂直度的校正方法及装置，属于建筑基础施工技术领域。
背景技术：
在城市建设的快速发展过程中，建筑地下室、地下商场以及地铁车站等地下空间的开发应用越来越多，出于环境保护、工期要求、道路规划等因素的考虑，多采用立柱桩进行施工，立柱桩充分利用了地下室外墙作为围护以及结构梁板兼作支撑，具有刚度大、位移控制能力强、场地安排方便等优点，但目前立柱桩施工过程中，如何精确、高效地控制立柱桩的垂直度问题是需要解决的技术难题。 目前控制立柱桩的垂直度主要有三种解决方法，其一是气囊调垂法，具体做法是在钢构件底部四边各固定一个气囊，气囊随钢构件一起下放到地面以下，并固定于受力较好的土层中。通过对不同气囊充放气实现垂直度的控制。该方法存在的主要问题是气囊有一定的行程，调整范围较小，对桩孔的垂直度要求较高。另外，由于采用帆布气囊，实际使用中长被钩破而无法施工，气囊亦经常被埋入混凝土中而难以回收。其二是机械调垂法该方法是在地面以上通过四个方向具有高度差的螺杆进行调节，螺杆顶着钢构件产生旋转力矩实现垂直度控制。该方法存在的主要问题是只能用于刚度较大的钢构件(钢管支承柱等)的调垂，若钢构件刚度较小(如格构柱等)，在上部施加扭矩时格构柱的弯曲变形过大，不利于格构柱的调垂。该方法的原理是利用露出地面的短边控制桩体的长边，误差较大，占地面积大。其三是导向套筒调垂法，该方法是把校正钢构件转化为导向套筒。导向套筒的调垂可采用气囊法和机械调垂法。待导向套筒调垂结束并固定后，从导向套筒中间插入钢构件，导向套筒内设置滑轮以利于支撑柱的插入，然后浇筑立柱桩混凝土，直至混凝土能固定钢构件后拔出导向套筒。该方法存在的主要问题是由于导向套筒在钢构件外，势必使孔径变大。且套筒自身无调垂功能，需借助气囊法或者机械调垂法来调垂，垂直误差会累积。综上所述，目前常用的几种调垂方法均存在一种问题，对钢构件的垂直度控制精度均不理想。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种立柱桩施工中钢构件垂直度的校正方法及装置。以提高钢构件垂直度的校正精度，降低施工成本。以克服现有技术的不足。本发明的技术方案
一种插入式立柱桩施工中钢构件垂直度的校正方法，该方法是将钢构件上部固定在位于桩孔孔口的校正架中间，并通过千斤顶对校正架的偏转角度进行调节，校正架带动钢构件与校正架同步偏转实现钢构件垂直度的校正；校正时，X方向和Y方向分别校正，校正好一个方向后，将校正架该方向的偏转角度固定；然后再校正另一方向；千斤顶的数量根据垂直度要求精度进行设置，精度与使用千斤顶的数量成正比。前述方法中，在所述钢构件内安装校正管，校正管轴线与钢构件的轴线平行，在对钢构件垂直度进行校正时，校正管的垂直度与钢构件的垂直度始终保持一致，通过检测校正管的垂直度确定钢构件的垂直度。前述方法中，所述校正管上设有调节螺栓和代表不同方位的方位指示灯；根据调节螺栓的轴向位移距离控制钢构件垂直度的最大误差值；根据不同方位指示灯的点亮状态判断钢构件的倾斜方向。前述方法中，所述调节螺栓位于与校正管顶部，且与校正管同轴；调节螺栓底部与垂线连接，垂线另一端与重坠连接，重坠上方的垂线上设有悬挂电极，悬挂电极的四周设有一组代表不同方位的方位电极，方位电极与校正管内壁绝缘连接；当校正管倾斜角度超过设定值时，悬挂电极与一组方位电极中的一个或二个方位电极接触，点亮相应的方位指示灯，显示校正管的倾斜方位。
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前述方法中，所述悬挂电极上设有45°锥面，通过调节螺栓的轴向位移调节悬挂电极的锥面与方位电极之间的距离，以控制测量精度和灵敏度。前述方法中，所述校正管底部设有重油，重坠浸没在重油内，重油起阻尼作用，以减小重坠的摆动幅度。根据前述方法构成的垂直度校正装置，包括设在桩孔孔口的校正架和设在钢构件内的校正管；校正管与钢构件平行设置，钢构件上部与校正架垂直连接，钢构件四周的校正架与地面之间设有一组千斤顶。前述装置中，所述校正架包括框架，框架的四周设有一组千斤顶；框架顶面设有两根横梁，横梁两端与框架顶面滑动连接；两根横梁顶面对称设有连接组件，连接组件与横梁顶面滑动连接；连接组件上设有与钢构件连接的固定孔。前述装置中，所述校正管包括管壳，管壳顶部设有顶盖，管壳底部设有底盖；顶盖的中央设有调节螺栓，调节螺栓上设有穿线孔，穿线孔与垂线连接；调节螺栓四周的顶盖上均布有方位指示灯；所述管壳与底盖的连接处设有绝缘板；绝缘板的底面设有一组方位电极，方位电极与方位指示灯电气连接；所述垂线另一端与重坠连接，与方位电极对应位置的垂线上设有悬挂电极。前述装置中，所述底盖内设有重油，重坠位于重油内；所述悬挂电极经电池和方位指示灯与方位电极电气连接。与现有技术相比，本发明与气囊调垂法比较，千斤顶的行程较大，调整范围也相应较大，对桩孔的垂直度要求不高。不存在气囊破损无法施工的问题，可降低施工成本。本发明与机械调垂法比较，对钢构件的刚度要求不高，既可用于对钢管柱进行施工，也可对刚度较小的格构柱进行施工，使用范围较广。本发明是利用位于地下的长边控制钢构件的短边，误差小，占地面积也较小。本发明与导向套筒调垂法比较，可适用于小口径桩孔，避免了累积误差，本发明通过调节螺栓可调节校正精度，对精度要求不高的场合可提高调垂效率，通过调节也适用于高精度要求。本发明通过不同方位的指示灯显示倾斜方向，比较直观，符合人们的感觉习惯，可避免反向操作，影响调垂效率。本发明通过重油阻尼，可防止在调垂过程中出现方位指示灯频繁闪烁的问题。
图I是本发明的结构示意图一(钢格构件)；
图2是本发明的结构示意图二 (钢管构件)；
图3是用于钢格构件的校正架结构示意 图4是用于钢管构件的校正架结构示意图； 图5是校正管的结构示意 图6是校正管的原理 图7是方位指不的电路图。附图中的标记为I-桩孔、2-校正架、3-钢构件、4-校正管、5-地面、6-千斤顶、7-框架、8-横梁、9-连接组件、10-固定孔、11-管壳、12-顶盖、13-底盖、14-调节螺栓、15-穿线孔、16-垂线、17-方位指示灯、18-绝缘板、19-方位电极、20-重坠、21-悬挂电极、22-重油、23-电池。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。一种插入式立柱桩施工中钢构件垂直度的校正方法，如图I和图2所示。图I中的钢构件为钢格构件，图2中的钢构件为钢管构件，具体施工时，将钢构件3上部固定在位于桩孔5孔口的校正架2中间，并通过千斤顶6对校正架的偏转角度进行调节，校正架2带动钢构件3与校正架2同步偏转实现钢构件3垂直度的校正；校正时，X方向和Y方向分别校正，校正好一个方向后，将校正架2该方向的偏转角度固定；然后再校正另一方向；千斤顶6的数量根据垂直度要求精度进行设置，精度与使用千斤顶6的数量成正比。在所述钢构件3内安装校正管4，校正管4轴线与钢构件3的轴线平行，在对钢构件3垂直度进行校正时，校正管4的垂直度与钢构件3的垂直度始终保持一致，通过检测校正管4的垂直度确定钢构件3的垂直度。所述校正管4如图3和图4所示，校正管4上设有调节螺栓14和代表不同方位的方位指示灯17 ;根据调节螺栓14的轴向位移距离控制钢构件3垂直度的最大误差值；根据不同方位指示灯17的点亮状态判断钢构件3的倾斜方向。所述调节螺栓14位于与校正管4顶部，且与校正管4同轴；调节螺栓14底部与垂线16连接，垂线16另一端与重坠20连接，重坠20上方的垂线16上设有悬挂电极21，悬挂电极21的四周设有一组代表不同方位的方位电极19，方位电极19与校正管4内壁绝缘连接；当校正管4倾斜角度超过设定值时，悬挂电极21与一组方位电极中的一个或二个方位电极19接触，点亮相应的方位指示灯17，显示校正管4的倾斜方位。所述悬挂电极21上设有45°锥面，通过调节螺栓14的轴向位移调节悬挂电极21的锥面与方位电极19之间的距离，以控制测量精度和灵敏度。所述校正管4底部设有重油22，重坠20浸没在重油22内，重油22起阻尼作用，以减小重坠20的摆动幅度。根据前述方法构成的垂直度校正装置，如图I所示。包括设在桩孔I孔口的校正架2和设在钢构件3内的校正管4 ;校正管4与钢构件3平行设置，钢构件3上部与校正架2垂直连接，钢构件3四周的校正架2与地面5之间设有一组千斤顶6。所述校正架如图2所示，包括框架7，框架7的四周设有一组千斤顶6 ;框架7顶面设有两根横梁8，横梁8两端与框架7顶面滑动连接；两根横梁8顶面对称设有连接组件9，连接组件9与横梁8顶面滑动连接；连接组件9上设有与钢构件3连接的固定孔10。所述校正管4如图3和图4所不，包括管壳11，管壳11顶部设有顶盖12,管壳11底部设有底盖13 ;顶盖12的中央设有调节螺栓14，调节螺栓14上设有穿线孔15，穿线孔15与垂线16连接；调节螺栓14四周的顶盖12上均布有方位指示灯17 ;所述管壳11与底盖13的连接处设有绝缘板18。绝缘板18的底面设有一组方位电极19，方位电极19与方位指示灯17电气连接；所述垂线16另一端与重坠20连接，与方位电极19对应位置的垂线16上设有悬挂电极21。所述底盖13内设有重油22，重坠20位于重油22内；所述悬挂电极21经电池23和方位指示灯17与方位电极19电气连接(见图5)。下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。实施例。本发明是通过设在校正架与地面之间的一组千斤顶，调节校正架的偏转量，由校正架带动钢构件(可以是钢管柱或钢格柱)旋转以达到校正目的的。校正过程中可 通过平行固定在钢构件内腔中的校正管随时观察倾斜方向。本例中的校正架如图2所示，是用工字钢焊接成的矩形框架，焊接矩形框架时，在矩形框架的四条边上留有安装千斤顶的槽，每条边上留有三个安装千斤顶的槽，共采用8个千斤顶进行调整。矩形框架上设有两根横梁，横梁采用方钢，两端焊接有固定装置，固定装置上设有固定孔，通过螺栓与矩形框架上长槽连接，松开螺栓横梁可以沿着长槽方向滑动，用于调节中心位置，拧紧螺栓固定位置。两根横梁上设有连接组件，连接组件通过螺栓与横梁上的长槽滑动连接，松开螺栓连接组件可以沿着横梁方向滑动，用于调节中心位置，拧紧螺栓固定位置。连接组件上设有与钢构件连接的固定孔，通过螺栓与钢构件刚性连接。连接组件可以根据钢构件的形状进行调整，若与钢管柱连接，连接组件与钢管柱的结合面可以设计成弧形面。本例的校正管采用钢管制成，两端经法兰与顶盖和底盖连接，顶盖的中心设有调节螺栓，调节螺栓的中心钻有穿线孔，悬挂重坠的垂线可以从穿线孔中穿过，然后与重坠连接，以保证垂直状态时垂线与校正管的轴线重合。在底盖的连接处设有绝缘板，绝缘板为环形，中间开有孔，垂线从孔中穿过，绝缘板底部镶嵌有东、东南、南、西南、西、西北、北和东北8个方位电极，8个方向电极分别与顶盖上相对应的8个方位指示灯连接，在与方位电极相对应的垂线上设有悬挂电极，悬挂电极上设有锥面，通过顶盖上的调节螺栓可以调节悬挂电极与方位电极之间的间隙，间隙越小精度和灵敏度越高。具体使用时，也可以通过调节校正管管壳的长度和垂线的长度来提高精度。在调整过程中，若出现钢构件倾斜超过设定值，悬挂电极与东方位电极接触，点亮东侧的方位指示灯，则说明钢构件是向东倾斜。为了减小调整过程中垂线来回摆动的情况，在底盖中装有重油，使重坠浸没在重油中，通过重油的阻尼作用，减缓重坠的摆动幅度和频率。
权利要求
1.一种立柱桩施工中钢构件垂直度的校正方法，其特征在于该方法是将钢构件上部固定在位于桩孔孔口的校正架中间，并通过千斤顶对校正架的偏转角度进行调节，校正架带动钢构件与校正架同步偏转实现钢构件垂直度的校正；校正时，X方向和Y方向分别校正，校正好一个方向后，将校正架该方向的偏转角度固定；然后再校正另一方向；千斤顶的数量根据垂直度要求精度进行设置，精度与使用千斤顶的数量成正比。
2.根据权利要求I所述方法，其特征在于在所述钢构件内安装校正管，校正管轴线与钢构件的轴线平行，在对钢构件垂直度进行校正时，校正管的垂直度与钢构件的垂直度始终保持一致，通过检测校正管的垂直度确定钢构件的垂直度。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于所述校正管上设有调节螺栓和代表不同方位的方位指示灯；根据调节螺栓的轴向位移距离控制钢构件垂直度的最大误差值；根据不同方位指示灯的点亮状态判断钢构件的倾斜方向。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于所述调节螺栓位于与校正管顶部，且与校正管同轴；调节螺栓底部与垂线连接，垂线另一端与重坠连接，重坠上方的垂线上设有悬挂电极，悬挂电极的四周设有一组代表不同方位的方位电极，方位电极与校正管内壁绝缘连接；当校正管倾斜角度超过设定值时，悬挂电极与一组方位电极中的一个或二个方位电极接触，点亮相应的方位指示灯，显示校正管的倾斜方位。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于所述悬挂电极上设有45°锥面，通过调节螺栓的轴向位移调节悬挂电极的锥面与方位电极之间的距离，以控制测量精度和灵敏度。
6.根据权利要求4所述方法，其特征在于所述校正管底部设有重油，重坠浸没在重油内，重油起阻尼作用，以减小重坠的摆动幅度。
7.根据权利要求I 6任一权利要求所述方法构成的钢构件垂直度的校正装置，其特征在于包括设在桩孔(I)孔口的校正架(2 )和设在钢构件(3 )内的校正管(4);校正管(4)与钢构件(3)平行设置，钢构件(3)上部与校正架(2)垂直连接，钢构件(3)四周的校正架(2)与地面(5)之间设有一组千斤顶(6)。
8.根据权利要求7所述装置，其特征在于所述校正架()包括框架(7)，框架(7)的四周设有一组千斤顶(6);框架(7)顶面设有两根横梁(8)，横梁(8)两端与框架(7)顶面滑动连接；两根横梁(8)顶面对称设有连接组件(9)，连接组件(9)与横梁(8)顶面滑动连接；连接组件(9)上设有与钢构件(3)连接的固定孔(10)。
9.根据权利要求7所述装置，其特征在于所述校正管(4)包括管壳(11)，管壳(11)顶部设有顶盖(12)，管壳(11)底部设有底盖(13);顶盖(12)的中央设有调节螺栓(14)，调节螺栓(14)上设有穿线孔(15)，穿线孔(15)与垂线(16)连接；调节螺栓(14)四周的顶盖(12)上均布有方位指示灯(17);所述管壳(11)与底盖(13)的连接处设有绝缘板(18);绝缘板(18)的底面设有一组方位电极(19)，方位电极(19)与方位指示灯(17)电气连接；所述垂线(16)另一端与重坠(20)连接，与方位电极(19)对应位置的垂线(16)上设有悬挂电极(21)。
10.根据权利要求9所述装置，其特征在于所述底盖(13)内设有重油(22)，重坠(20)位于重油(22)内；所述悬挂电极(21)经电池(23)和方位指示灯(17)与方位电极(19)电气连接。
全文摘要
本发明公开了一种立柱桩施工中钢构件垂直度的校正方法及装置。该方法是将钢构件上部固定在位于桩孔孔口的校正架中间，并通过千斤顶对校正架的偏转角度进行调节，校正架带动钢构件与校正架同步偏转实现钢构件垂直度的校正；校正时，X方向和Y方向分别校正，校正好一个方向后，将校正架该方向的偏转角度固定；然后再校正另一方向；千斤顶的数量根据垂直度要求精度进行设置，精度与使用千斤顶的数量成正比。本发明调整范围大，对桩孔的垂直度要求不高，可降低施工成本。对钢构件的刚度要求不高，既可用于对钢管柱施工，也可对刚度较小的格构柱进行施工，使用范围较广，占地面积小，精度高。可适用于小口径桩孔施工，避免出现累积误差提高调垂效率。
文档编号E02D35/00GK102888865SQ20121016958
公开日2013年1月23日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者龙敏健, 陈静, 彭振峰, 黄韬 申请人:中国建筑第四工程局有限公司