一种钢管桩垂直度快速检测装置

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1.本实用新型属于桩基础施工技术领域，涉及一种钢管桩垂直度快速检测装置, 用于检测钢管桩倾斜方向和角度，有效解决不同桩径的钢管桩施工中产生倾斜的问题。


背景技术：

2.随着基础设施建设需求的增加，城市基础设施建设所面临的周边环境也越来越复杂，在复杂周边环境条件下，施工难度逐渐增大，对软弱地基基坑的变形控制至关重要。钢管桩因其适用性强、承载力高、施工方便、对周围土体影响小、施工周期短、可避免大面积的土方开挖等优势在土木工程领域被广泛利用。采用传统支护施工成本高，运用海上常用、陆地罕见的钢管桩做围护结构，不仅能够有效控制深基坑变形，提升基坑安全性，还能有效止水，提高钢材利用率，达到节能降耗绿色施工的目的。
3.在施工过程中，由于地质条件及作业人员施工水平影响，钢管桩垂直度不易控制，易出现钢管桩偏斜，实际应用中引起钢管桩偏心受压，使其极限承载力远小于设计承载力，从而造成工程事故。因此需要严格把控钢管桩的施工质量，尤其是钢管桩的垂直度控制。目前，常用的检测钢管桩垂直度的方法有吊铅锤法和测斜仪法两种,其中吊铅锤法是采用一定长度的线锤测量垂直度，可把线锤放入钢管桩内侧或外侧进行测量，但该法仅能测量钢管桩地面以上部分的垂直度且测量的精确度较低；测斜仪法是通过测量探头与垂直线之间的倾角进行检测，但钢管桩内没有用于固定探头方向的凹槽，保持探头与钢管桩深度方向平行比较困难。例如，专利cn106592654a公开了一种钢管桩垂直度监测方法，该专利采用测斜管进行垂直度检测，但在施工过程中放置测斜管的保护钢管无法保证与钢管桩平行连接，测试结果不够稳定，受外界环境影响比较大。因此，迫切需要设计一种实时对不同桩径钢管桩在任意深度进行垂直度快速检测装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种钢管桩垂直度快速检测装置，可为不同桩径的钢管桩实时检测其在不同深度的倾斜方位和角度，为后续的施工提供及时的反馈。
5.为实现上述目的，本实用新型所述钢管桩垂直度快速检测装置包括红外线发射装置、吊环、顶部连接台、支撑臂、滑动轮、导向滑块、竖向滑轨、支撑杆、 y型焊接钢板和旋停螺栓；y型焊接钢板由三个钢板焊接组成，相邻两个钢板的夹角为120
°
，y型焊接钢板的顶端焊接在顶部连接台的底部中间位置，顶部连接台的顶部中间固定安装有红外线发射装置，红外线发射装置与y型焊接钢板的中心点在同一铅垂线上，两个吊环对称焊接在顶部连接台的两端；竖向滑轨焊接在y型焊接钢板中每个钢板距离外侧1/3处，每个竖向滑轨内设置有两个导向滑块；y型焊接钢板的四周架设有上下两层支撑组件，上层支撑组件设置在顶部连接台的下方，下层支撑组件设置在y型焊接钢板竖直方向的中间位置，每一层支撑组件由三个支撑臂和三个支撑杆组成，每个支撑杆的一端均螺栓连接在对应的支撑臂中间位置，
另一端通过旋停螺栓与对应的导向滑块连接，通过旋停螺栓使导向滑块在竖向滑轨内任意位置固定；每个支撑臂的一端均螺栓连接在对应的y型焊接钢板的钢板上，另一端连接有可滑动的滑动轮。
6.作为本实用新型的进一步技术方案，所述y型焊接钢板中每个钢板的长*宽 *高为500mm*100mm*3mm。
7.作为本实用新型的进一步技术方案，所述支撑臂的中间部位进行加粗处理以提高支撑臂的抗剪能力，支撑臂的端侧直径为3mm，中间部分直径为5mm，三个支撑臂两两夹角120
°
，支撑杆的直径为2mm。
8.作为本实用新型的进一步技术方案，所述顶部连接台为直径100mm、厚度 3mm的圆形钢板，吊环的内径不小于5mm，便于绳子穿过。
9.作为本实用新型的进一步技术方案，所述竖向滑轨的长度与y型焊接钢板长度，宽度为10mm。
10.本实用新型在y型焊接钢板四周架设两层支撑组件，每一层的支撑臂具有相同外径，使整个装置在钢管桩垂直度测量的过程中始终保持与钢管桩轴线吻合状态，通过竖向滑轨以及竖向滑轨中的导向滑块根据钢管桩内径大小调节支撑臂的角度，并在调节完成后保持锁定状态，红外线发射装置在该装置下放过程中持续工作，向上射出红外线，投在钢管桩顶部设置的激光靶上，激光靶利用全站仪放在设计的桩中心位置，根据激光靶上的投影判断出钢管桩的倾斜方位以及角度。
11.本实用新型与现有技术相比，其结构简单，操作方便，检测结果准确，支撑臂末端加装的滑动轮使该装置在钢管桩内部自由滑动，可以实现桩身任意位置的垂直度检测；通过调节导向滑块在竖向滑轨内的位置实现不同孔径钢管桩的倾斜度检测，在工程应用中具有较强的适用性；红外线发射装置以及放置在桩顶的激光靶能够实时检测钢管桩不同深度的倾斜方位、角度。
附图说明
12.图1为本实用新型所述钢管桩垂直度快速检测装置的俯视剖面图。
13.图2为本实用新型所述钢管桩垂直度快速检测装置的正视剖面图。
14.图3为本实用新型所述导向滑块及竖向滑轨的正视剖面图。
15.图4为本实用新型所述y型焊接钢板立体结构示意图。
16.图5为本实用新型所述激光靶示意图。
17.图中：1、红外线发射装置；2、吊环；3、顶部连接台；4、支撑臂；5、滑动轮；6、导向滑块；7、竖向滑轨；8、支撑杆；9、y型焊接钢板；10、旋停螺栓。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
19.实施例：
20.本实施例所述钢管桩垂直度快速检测装置的结构如图1-4所示，附图中的组件可以以各种不同的配置来布置和设计,包括红外线发射装置1、吊环2、顶部连接台3、支撑臂4、
滑动轮5、导向滑块6、竖向滑轨7、支撑杆8、y型焊接钢板9和旋停螺栓10；红外线发射装置1固定在顶部连接台3上侧的中心位置，吊环2固定在顶部连接台3的两端；y型焊接钢板9上侧焊接在顶部连接台3底面的中心位置，红外线发射装置1与y型焊接钢板9的中心点应在同一铅垂线上，支撑臂4的一端通过螺栓与y型焊接钢板9连接，另一端连接有可滑动的滑动轮5，滑动轮5采用焊接方式固定在支撑臂4的外侧；为保证装置在钢管桩内可以沿竖直方向滑动、减轻装置的重量以及保证装置的可靠性，支撑臂4采用两端细中间粗的钢结构，端侧直径为3mm，中间部分直径为5mm；支撑杆8的直径2mm，支撑杆8的两端分别与支撑臂4的中间加粗位置和导向滑块6连接；支撑臂4和支撑杆8组成支撑组件沿y型焊接钢板9轴线方向设置两层，第一层设置在顶部连接台3的下方，第二层设置在y型焊接钢板9竖直方向的中间位置，每组包含三个互成夹角120
°
的支撑臂4、支撑杆8组合，在装置下沉过程中，可以始终保持外径不变，使该装置与钢管桩呈平行状态，确保垂直度检测的可靠性；竖向滑轨7沿垂直方向布置在y型焊接钢板9的侧面，导向滑块6 位于竖向滑轨7内，可沿滑轨方向滑动，根据钢管桩孔径旋转旋停螺栓10，使各方向的支撑臂4具有相同外径，并在调节完成后保持锁定状态。
21.本实施例实现钢管桩垂直度检测的过程具体包括以下步骤：
22.(1)根据钢管桩孔径调节上下两层的支撑臂4和支撑杆8，使每层三个方向的支撑臂4与y型焊接钢板9的夹角相同，确保红外线发射装置1位于钢管桩的中心位置且整个装置的轴线与钢管桩的轴线重合；
23.(2)将整个装置缓慢放入钢管桩内，待装置顶部落到钢管桩桩顶以下时，在图纸设计桩中心处放置图5所示的激光靶，确保激光靶的中心与图纸设计桩中心点重合；
24.(3)将装置继续沿钢管桩缓慢放入，在该过程中红外线发射装置1持续向激光靶发射红外线，通过观察激光靶上的标识随时得出任意深度实际钢管桩中心偏离设计桩中心的距离和钢管桩倾斜的方向，待装置放到钢管桩最底部，记录激光靶上的激光标识与激光靶中心的距离，利用测得的激光靶上的激光标识与激光靶中心的距离和钢管桩长度，即可计算出实际钢管桩的垂直度偏差；在实际工程中，如果发生钢管桩垂直度偏差大于最大容许值(1/100l，l为钢管桩长度)时，可采用推顶法(即桩顶施加水平推力)使桩复位，较浅的(一般2～3m)可以将桩倾斜反向土方挖除后扶正，较深的可以用钻孔取土、高压水冲取土等方式将桩倾斜反向一侧土取出后扶正，最大幅度减少所需的水平推力，再采用小推力使偏位的钢管桩复位。
25.本文中未公开的部件结构、连接和使用方式均为本领域通用技术。