逆作法后插钢管柱垂直定位装置及其施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种逆作法后插钢管柱垂直定位装置及其施工方法。本装置包括吊车、钢丝绳、液压机，钢管柱的上端伸出在液压机的外侧，钢管柱的下端为敞口；钢管柱的伸出于液压机上侧的柱身上沿着钢管柱的轴线对称分布有振动器，且所有振动器均沿着钢管柱的环状管壁均匀分布在柱身的周侧；钢管柱的下端柱身上布设有扰动部件，且钢管柱的下端柱身上还设置有缺口。施工时确保两根钢丝绳长度一致且都处于拉紧状态，利用液压机的抱夹装置对钢管柱进行准确定位，并利用成对设置的振动器进行调垂，直至钢管柱的垂直度和定位满足要求即可。采用本发明中的垂直定位装置和施工方法，易于操作和调垂，且控制精确，特别适合于大直径和较长长度的钢管柱的施工安装。
【专利说明】逆作法后插钢管柱垂直定位装置及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑桩基施工领域，具体涉及一种逆作法后插钢管柱垂直定位装置。
【背景技术】
[0002]逆作法现已经广泛运用于各类高层建筑及地铁等大型项目的基础工程中，作为永久性支撑，其钢管柱随着基坑的加大加深亦变得超大超长，且对钢管柱垂直度的要求越来越高，施工难度也越来越大。
[0003]现有的钢管柱垂直度一般在钢管柱下置过程中凭借其自重或利用简单的人工调节装置来控制，但是对大直径、长度长的钢管柱根本不能达到设计要求，这种传统的控制钢管柱垂直度的方法即使钢管柱顶端有很小的偏位，经过一定长度的放大后(由垂直度偏差引起)，也将对钢管柱底端产生较大的偏位，例如25米长的钢管柱顶端偏位5mm，则钢管柱底端与桩心的偏位将可能达125_。此外，钢管柱产生偏位后，后期补救施工处理工期长、费用高。
[0004]因此，如何在钢管柱的施工过程中获得精确的垂直度，是本领域技术人员一直努力解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一是为了克服现有技术的不足，提供一种能够精确调整直径大、长度长的钢管柱在基坑中的垂直度的逆作法后插钢管柱垂直定位装置，本装置结构简单且易于操作。
[0006]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0007]一种逆作法后插钢管柱垂直定位装置，包括吊车、用于悬吊钢管柱的两根钢丝绳和液压机，所述钢管柱的上端伸出在液压机的外侧，钢管柱的下端为敞口 ；
[0008]本装置还包括设置在伸出于液压机上侧的钢管柱柱身上的振动器，所述振动器成对设置，每一对振动器均沿着钢管柱的轴线对称分布，且所有振动器均沿着钢管柱的环状管壁均匀分布在柱身的周侧；
[0009]所述钢管柱的下端柱身上布设有扰动部件，且钢管柱的下端柱身上还设置有若干连通钢管柱内外的缺口。
[0010]优选的，所述扰动部件为固设在钢管柱下端柱身上的锚钉。
[0011]优选的，所述缺口设置为4?8个，且缺口均沿着钢管柱的环状管壁均匀分布。
[0012]进一步的，所述钢管柱的下端柱身上还设有辅助定位架，所述辅助定位架由若干条钢筋构成，所述钢筋均沿着钢管柱的环状管壁均匀分布在柱身的周侧，任一所述钢筋的上端均与钢管柱焊接为一体，所有钢筋的下端头均焊接在一起，且钢筋下端头的焊接部位于钢管柱的下侧。
[0013]更进一步的，任一构成辅助定位架的钢筋均由上段、中段和下段构成，所有钢筋的中段分布在钢管柱的周侧并均与钢管柱的轴线相平行，且所有钢筋的中段均处在以钢管柱的轴线为中心线的圆周面上。
[0014]本发明的目的之二是提供一种利用上述逆作法后插钢管柱垂直定位装置的施工方法，其包括如下步骤:
[0015]I)、安装并定位液压机；
[0016]2)、利用准确定位的吊车将钢管柱垂直吊装到液压机上，并确保吊车上用于悬吊钢管柱的两根钢丝绳长度一致且都处于拉紧状态，从而此时钢管柱在自身重力作用下处于自然竖直状态；
[0017]3)、通过液压机将钢管柱压入灌装有桩身混凝土的安装孔中，当钢管柱的底端接近桩身混凝土浇筑面时，利用液压机的抱夹装置将钢管柱顶部准确定位后夹紧，再将液压机抱夹装置放开，待钢管柱静止后，复测钢管柱的垂直度和定位位置，满足要求后再次夹紧，利用液压机的压力将钢管柱插入初凝前的桩身混凝土中；
[0018]4)、待钢管柱底端的压入深度达到设计要求时，再次放开液压机抱夹装置，同时启动对称放置在钢管柱周侧的振动器，通过振动器使钢管柱摆动以再次调垂，复测钢管柱的垂直度和定位位置满足要求后，即可将钢管柱固定；否则利用液压机和振动器重新对钢管柱进行调垂和定位，重复上述工作直至钢管柱的垂直度和定位满足要求即可。
[0019]本发明的有益效果在于:
[0020]I)、本发明将钢管柱的下端设置为敞口，并在钢管柱的下端柱身上布设有缺口和扰动部件，则在钢管柱的施工安装过程中，钢管柱自上而下插入桩身混凝土时，桩身混凝土由钢管柱下端的敞口和柱身上的缺口进入钢管柱内部，以避免因桩身混凝土初凝而钢管柱不能及时插入的情况；而钢管柱下端柱身上的扰动部件则起到搅动桩身混凝土的作用，以阻止混凝土凝结并使混凝土能够顺利地经缺口进入钢管柱内部。
[0021]钢管柱的上述结构可以在施工安装的过程中显著减小插入阻力，从而有效地提高了工作效率，降低了施工工期。
[0022]2)、本发明在钢管柱的下端柱身上还设有辅助定位架，辅助定位架呈笼头状围设在钢管柱的下端柱身上，其具有以下两个作用:其一，可以保证钢管柱在自上而下插入混凝土的过程中，不会相对安装孔即桩孔产生较大的倾斜，从而保证逆作法后插钢管柱与桩二者中心的基本重合；其二，辅助定位架由条状的钢筋围成，具有一定的柔性，则其在随钢管柱插入混凝土时，即使钢管柱出现偏位，也不会造成因为刚度过大而破坏桩护壁，以致引起土体塌方的现象发生，从而确保了施工的安全性。
[0023]此外，辅助定位架还具有制作简单、成本低廉和施工方便的优点。
[0024]3)、采用本发明中的垂直定位装置和施工方法，易于操作和调垂，且控制精确，特别适合于大直径和较长长度的钢管柱的施工安装。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是钢管柱的安装施工结构示意图。
[0026]图2是振动器的安装位置示意图。
[0027]图3是钢管柱的底端接近桩身混凝土浇筑面时结构示意图。
[0028]图4是钢管柱插入桩身混凝土后的结构示意图。
[0029]图5是图4的1-1剖面示意图。
[0030]图6是图4的2-2剖面示意图。
[0031]图中标记符号的含义如下:
[0032]10—液压机20—钢管柱21—缺口 22—铺钉
[0033]30一辅助定位架31—钢筋40—桩身混凝土 41一桩顶浮衆
[0034]50—振动器60—钢丝绳
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明的结构和工作过程做进一步说明。
[0036]如图1?4所示的一种逆作法后插钢管柱垂直定位装置，包括吊车、用于悬吊钢管柱20的两根钢丝绳60和液压机10，所述钢管柱20的上端伸出在液压机10的外侧，钢管柱20的下端为敞口 ；伸出于液压机10上侧的钢管柱20柱身上设有四个振动器50，四个所述振动器50两两成对，每一对振动器50均沿着钢管柱20的轴线对称分布，且所有振动器50均沿着钢管柱20的环状管壁均匀分布在柱身的周侧；所述钢管柱20的下端柱身上布设有锚钉22，且钢管柱20的下端柱身上还设置有若干连通钢管柱20内外的缺口 21，所述缺口21设置为四个，且四个缺口 21均沿着钢管柱20的环状管壁均匀分布。
[0037]如图1、3、4、6所示，所述钢管柱20的下端柱身上还设有辅助定位架30，所述辅助定位架30由八条钢筋31构成，所述钢筋31均沿着钢管柱20的环状管壁均匀分布在柱身的周侧。任一钢筋31均由上段、中段和下段构成，所有钢筋31的中段分布在钢管柱20的周侧并均与钢管柱20的轴线相平行，且所有钢筋31的中段均处在以钢管柱20的轴线为中心线的圆周面上。任一所述钢筋31上段的上端均与钢管柱20焊接为一体，而所有钢筋31下段的下端头均焊接在一起，且钢筋31下端头的焊接部位于钢管柱20的下侧。
[0038]如图2、图3所示，钢筋31的下段与钢管柱20的轴线之间的夹角Θ为30°。
[0039]本发明的工作过程如下:
[0040]I)、安装并定位液压机10 ；
[0041]2)、利用准确定位的吊车将钢管柱20垂直吊装到液压机10上，并确保吊车上用于悬吊钢管柱20的两根钢丝绳60长度一致且都处于拉紧状态，从而此时钢管柱在自身重力作用下处于自然竖直状态；
[0042]3)、通过液压机10将钢管柱20压入灌装有桩身混凝土的安装孔中，当钢管柱20的底端接近桩身混凝土浇筑面即桩顶浮浆41的顶面时，利用液压机10的抱夹装置将钢管柱20顶部准确定位后夹紧，再将液压机抱夹装置放开，待钢管柱20静止后，复测钢管柱20的垂直度和定位位置，满足要求后再次夹紧，利用液压机10的压力将钢管柱20插入初凝前的桩身混凝土 40中；
[0043]4)、待钢管柱20底端的压入深度达到设计要求时，再次放开液压机抱夹装置，同时启动对称放置在钢管柱20周侧的振动器50，通过振动器50使钢管柱20摆动以再次调垂，复测钢管柱20的垂直度和定位位置满足要求后，即可将钢管柱20固定；否则利用液压机10和振动器50重新对钢管柱20进行调垂和定位，重复上述工作直至钢管柱20的垂直度和定位满足要求即可。
[0044]桩顶浮浆41后期予以凿除，桩身混凝土 40的顶面即为设计桩顶标高。
【权利要求】
1.一种逆作法后插钢管柱垂直定位装置，包括吊车、用于悬吊钢管柱(20)的两根钢丝绳(60)和液压机(10)，其特征在于: 钢管柱(20)的上端伸出在液压机(10)的外侧，钢管柱(20)的下端为敞口 ； 本装置还包括设置在伸出于液压机(10)上侧的钢管柱(20)柱身上的振动器(50)，所述振动器(50)成对设置，每一对振动器(50)均沿这钢管柱(20)的轴线对称分布，且所有振动器(50)均沿着钢管柱(20)的环状管壁均匀分布在柱身的周侧； 所述钢管柱(20)的下端柱身上布设有扰动部件，且钢管柱(20)的下端柱身上还设置有若干连通钢管柱(20)内外的缺口(21)。
2.根据权利要求1所述的逆作法后插钢管柱垂直定位装置，其特征在于:所述扰动部件为固设在钢管柱(20)下端柱身上的锚钉(22)。
3.根据权利要求2所述的逆作法后插钢管柱垂直定位装置，其特征在于:所述缺口(21)设置为4?8个，且缺口(21)均沿着钢管柱(20)的环状管壁均匀分布。
4.根据权利要求1?3任一项所述的逆作法后插钢管柱垂直定位装置，其特征在于:所述钢管柱(20)的下端柱身上还设有辅助定位架(30)，所述辅助定位架(30)由若干条钢筋(31)构成，所述钢筋(31)均沿着钢管柱(20)的环状管壁均匀分布在柱身的周侧，任一所述钢筋(31)的上端均与钢管柱(20)焊接为一体，所有钢筋(31)的下端头均焊接在一起，且钢筋(31)下端头的焊接部位于钢管柱(20)的正下方。
5.根据权利要求4所述的逆作法后插钢管柱垂直定位装置，其特征在于:任一构成辅助定位架(30)的钢筋(31)均由上段、中段和下段构成，所有钢筋(31)的中段分布在钢管柱(20)的周侧并均与钢管柱(20)的轴线相平行，且所有钢筋(31)的中段均处在以钢管柱(20)的轴线为中心线的圆周面上。
6.一种利用权利要求1?5任一项所述的逆作法后插钢管柱垂直定位装置的施工方法，其包括如下步骤: 1)、安装并定位液压机(10)； 2)、利用准确定位的吊车将钢管柱(20)垂直吊装到液压机(10)上，并确保吊车上用于悬吊钢管柱(20)的两根钢丝绳(60)长度一致且都处于拉紧状态，从而此时钢管柱在自身重力作用下处于自然竖直状态； 3)、通过液压机(10)将钢管柱(20)压入灌装有桩身混凝土的安装孔中，当钢管柱(20)的底端接近桩身混凝土浇筑面时，利用液压机(10)的抱夹装置将钢管柱(20)顶部准确定位后夹紧，再将液压机抱夹装置放开，待钢管柱(20)静止后，复测钢管柱(20)的垂直度和定位位置，满足要求后再次夹紧，利用液压机(10)的压力将钢管柱(20)插入初凝前的桩身混凝土(40)中； 4)、待钢管柱(20)底端的压入深度达到设计要求时，再次放开液压机抱夹装置，同时启动对称放置在钢管柱(20)周侧的振动器(50)，通过振动器(50)使钢管柱(20)摆动以再次调垂，复测钢管柱(20)的垂直度和定位位置满足要求后，即可将钢管柱(20)固定；否则利用液压机(10)和振动器(50)重新对钢管柱(20)进行调垂和定位，重复上述工作直至钢管柱(20)的垂直度和定位满足要求即可。
【文档编号】E02D29/045GK104196248SQ201410350120
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】戴良军, 曾伟, 钱礼平, 崔林钊, 陈卫东 申请人:安徽省建筑科学研究设计院