CN105297731B - 一种逆作法钢立柱定位装置以及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及逆作法施工设备领域，特别是一种逆作法钢立柱定位装置，其包括：操作平台；以及定位机构，定位机构固定地安装在操作平台下方，作平台立固定连接，用于定位钢立柱；定位机构包括：钢护筒，钢护筒安装于泥浆护壁灌注桩的孔顶；槽钢，槽钢数量等于或大于两组，钢立柱的顶部设置有一组在水平方向和竖直方向限位钢立柱的第一组槽钢，该组槽钢下方的钢立柱上一处设置有一组在水平方向限位该处钢立柱的第二组槽钢，两组槽钢组合限位钢立柱的垂直度，所有槽钢均固定在钢护筒内壁，本发明的发明目的在于提供一种适应性更强、成本更低、精度更高、降低后续施工难度的逆作法钢立柱定位装置，本发明还公开了一种逆作法钢立柱定位方法。

Description

一种逆作法钢立柱定位装置以及定位方法

技术领域

本发发明涉及逆作法施工设备领域，特别是一种逆作法钢立柱定位装置，还公开了一种逆作法钢立柱定位方法。

背景技术

随着超高层建筑的发展，逆作法因其保护环境、节约社会资源、提高地下工程的安全性、节约工程造价、缩短建设周期等诸多优点，被逐渐推广应用。而超高层建筑下层常常使用型钢混凝土柱结构，逆作法施工时，型钢需使用倒插入桩或柱内。此外，基坑支护若使用内支撑形式时，所采用的立柱钢管柱也需采用倒插入底部混凝土结构。为了保证施工质量，需采用措施控制钢立柱的位置及垂直度。

目前对于一柱一桩施工的钢立柱定位，若将施工面下挖至钢立柱底下进行施工，则在混凝土面上设置定位设备进行定位固定，如CN201210409025.8。而对于逆作法施工，主要通过两种方法实现：一种在钢立柱吊装前，于孔内桩顶处，通过与桩钢筋连接随桩浇筑固定，或人工引孔进孔底后置等方式安装导向装置，钢立柱从孔口下吊过程中，即可通过导向装置引导就位，以螺栓及千斤顶等设备进行调整定位，如CN201120091949、CN201220543064等；另一种方式则在孔口架设高大支架，在钢立柱下放到位后，将柱顶固定于支架，并进行调整定位，如CN02136613.6、CN200720072547.8等，但在实际施工中，现有技术存在以下缺点：

1、若采用基坑下挖后施工，则钢立柱必须分段制作吊装，对逆作法已失去其优势。而对于基坑支护立柱桩的钢立柱，在下挖至基坑底再施工已失去其作为支撑的意义。

2、采用上述第一种调整方法调整时，若采用导向装置与桩基钢筋焊接下吊，将需为每根钢立柱制作一个导向装置，施工后无法重复使用，大大提高了钢立柱的施工造价；若采用人工引孔后人工安装导向装置，除造价上升外，人工下孔作业具有一定危险性。

3、采用上述第二种调整方法调整时，遇到的问题是孔口上部钢架平台过高。一方面影响混凝土的浇筑，料斗无法假设，罐车难以靠近，增加施工难度；另一方面，孔口上方架设高大钢架，对地面条件依赖性大，钢架与地面连接必须牢固才能保证钢立柱调整的位置与垂直度，造成其精确度相对较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种适应性更强、成本更低、精度更高、降低后续施工难度的逆作法钢立柱定位装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种逆作法钢立柱定位装置，包括：

操作平台；

定位机构：所述定位机构固定地安装在操作平台下方，并与操作平台立固定连接，用于定位钢立柱；

定位机构，包括：

钢护筒，所述钢护筒安装于泥浆护壁灌注桩的孔顶；

槽钢，所述槽钢数量等于或大于两组，所述钢立柱的顶部设置有一组在水平方向和竖直方向限位钢立柱的第一组槽钢，该组槽钢下方的钢立柱上一处设置有一组在水平方向限位该处钢立柱的第二组槽钢，所述第一组槽钢与第二组槽钢组合，固定所述钢立柱的垂直度，所有槽钢均固定在所述钢护筒内壁。

使用本申请的结构，有以下优点：

1. 具有广泛的应用性，适用于逆作法一柱一桩水下灌注工程桩的钢立柱定位，也适用于基坑支护立柱桩等各类一柱一桩灌注桩的钢立柱定位，适应性更强。

2. 可同时调整钢立柱的位置与垂直度，精确度高。

3.同时固定了水平方向和竖直方向，在控制柱位及垂直度的同时，有效防止了混凝土灌柱过程中钢立柱上浮。

4. 充分利用了泥浆护壁灌注桩的孔顶钢护筒，减小了材料的耗费，成本更低。

5. 结构相对简单，取材、制作均可在施工现场完成，造价便宜，并可反复使用，节约环保。

6. 无需人员下孔底，直接于孔口定位，安全性高，并解决了背景技术中所述的第3个问题（整个定位装置设置在地下），降低了后续施工难度。

作为本发明的优选方案，所述第一组槽钢包括：

对撑槽钢，用于在水平方向限位钢立柱；

横撑槽钢，所述横撑槽钢固定连接在钢立柱顶部，用于防止混凝土灌柱过程中钢立柱上浮。

作为本发明的优选方案，所述对撑槽钢数量等于或大于两组，分别在水平方向沿至少两个相互垂直的方向两两对称布置，均为一端固定在所述钢护筒上，另一端固定在所述钢立柱的外壁。

作为本发明的优选方案，所述第二组槽钢为若干定位槽钢，设置高度低于所述第一组槽钢，定位槽钢两端均固定在钢护筒内壁，定位槽钢中部固定连接钢立柱的外壁，钢立柱上和定位槽钢的连接点数量等于或大于三个，呈环形阵列布置或矩形阵列布置。

作为本发明的优选方案，所述操作平台包括：

钢板，所述钢板铺设于泥浆护壁灌注桩的孔顶周围；

若干方通，若干方通之间通过焊接连接形成一个钢结构件，并且该钢结构件四周的方通焊接于所述钢板上，中部留出供钢立柱穿过的通道，所述定位机构和所述钢结构件通过一连接装置固定连接。

作为本发明的优选方案，所述连接装置为连接槽钢，所述连接槽钢数量等于两根，两根连接槽钢槽口相向地竖向放置，一端固定在所述钢立柱侧面，另一端固定在所述钢结构件上。

本申请还公开了一种逆作法钢立柱定位方法，其特征在于，步骤为：

A、在泥浆护壁灌注桩的孔顶布置所述操作平台，并使操作平台固定后保持水平；

B、开始安装所述定位机构，安装所述第二组槽钢，将两根第二组槽钢焊接至所述钢护筒的内壁；

C、下吊所述钢立柱至目标位置附近，根据所述操作平台的标高先确定钢立柱的竖向位置，再根据所述第二组槽钢的位置确定钢立柱的水平位置，保证钢立柱与所述第二组槽钢内边相切或紧贴，将钢立柱与所述两根第二组槽钢通过焊接两点进行定位；

D、安装所述第一组槽钢，仅设置所述第一组槽钢中在竖直方向限位钢立柱的功能，并通过千斤顶调整所述钢立柱的垂直度；

E、进行固定工序，将第三根所述第二组槽钢固定安装于所述钢护筒上，并且与所述第二组槽钢内边相切或紧贴，将第三根所述第二组槽钢与所述钢立柱焊接；

F、设置所述第一组槽钢中在水平方向限位钢立柱的功能，将所述定位机构和所述操作平台固定连接，完成定位。

使用本申请的方法，有以下优点：

1. 具有广泛的应用性，适用于逆作法一柱一桩水下灌注工程桩的钢立柱定位，也适用于基坑支护立柱桩等各类一柱一桩灌注桩的钢立柱定位，适应性更强。

2. 可同时调整钢立柱的位置与垂直度，精确度高。

3.同时固定了水平方向和竖直方向，在控制柱位及垂直度的同时，有效防止了混凝土灌柱过程中钢立柱上浮。

4. 充分利用了泥浆护壁灌注桩的孔顶钢护筒，减小了材料的耗费，成本更低。

5. 方法中设置的结构相对简单，取材、制作均可在施工现场完成，造价便宜，并可反复使用，节约环保。

6. 无需人员下孔底，直接于孔口定位，安全性高，并解决了背景技术中所述的第3个问题（整个定位装置设置在地下），降低了后续施工难度。

优选的，步骤D中，通过千斤顶调整所述钢立柱的垂直度时，使用吊锤与电子倾角传感器测量钢立柱在水平面上相互垂直的两个方向的垂直度，更好地保证钢立柱的垂直度。

优选的，所述第一组槽钢包括：

对撑槽钢，用于在水平方向限位钢立柱；

横撑槽钢，所述横撑槽钢固定连接在钢立柱顶部，用于防止混凝土灌柱过程中钢立柱上浮；

步骤D中，设置所述横撑槽钢，步骤F中，设置所述对撑槽钢。

优选的，步骤D中，设置所述横撑槽钢，并且设置一部分对撑槽钢，步骤F中，设置剩下所有的所述对撑槽钢，先在步骤D中设置一部分对撑槽钢，其作用和步骤B中先安装两根所述第二组槽钢是一样的，都是为了在调整钢立柱后续能够调整垂直度，最后再固定剩下的对撑槽钢，使安装对撑槽钢的位置实现对钢立柱水平方向的限位，结合所述第二组槽钢和横撑槽钢，完成对钢立柱的定位。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

适应性更强、成本更低、精度更高、降低后续施工难度。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的操作平台结构示意图；

图3是本发明的定位机构结构示意图；

图4是本发明中的方法示意图。

图中标记：操作平台1，定位机构2；立柱方通1-1，横梁方通1-2，上部方通1-3，内部方通1-4；钢护筒2-1，钢立柱2-2，连接槽钢2-3，横撑槽钢2-4，对撑槽钢2-5，定位槽钢2-6。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1，所述钢立柱2-2定位系统包括操作平台1与定位机构2两大部分，操作平台1的立柱方通1-1(方管)与放置于孔边铺设的30mm厚钢板焊接固定，定位机构2的钢护筒2-1为泥浆护壁灌注桩的钢护筒2-1，高于地面30cm，内部泥浆高于地表水位1~2m，钢护筒2-1顶距泥浆面1.5~2m。如未说明，本发明所有焊接均为单面角焊。作为优选，钢管立柱外径600~850mm，桩径1m~2.4m，钢护筒2-1直径1.2m~2.8m。

如图2，所述操作平台1包括由方通焊接而成的钢结构件，钢结构件焊接在铺设于泥浆护壁灌注桩的孔顶周围的钢板上，钢结构件包括立柱方通1-1、横梁方通1-2、上部方通1-3、内部方通1-4。其中立柱方通1-1、横梁方通1-2及上部方通1-3横截面200mm×200mm，壁厚优选为9mm；内部方通1-4横截面150mm×150mm，壁厚优选为6mm。

所述立柱方通1-1共四根，分别置于操作平台1四角，每根长400mm，起支撑作用，与地面铺设的所述钢板焊接固定；

所述横梁方通1-2共四根，每根长3350mm，为操作平台1内部主梁；分别与立柱方通1-1焊接，构成操作平台1主框架，所述横梁方通1-2上部与立柱方通1-1顶部平齐，水平方向中轴线与立柱方通1-1中轴线重合。

所述内部方通1-4包含两个内框，较大框架边角沿竖直方向切45°角，与横梁方通1-2紧贴焊接，含四根方通，每根长2121mm，与横梁方通1-2成45°焊接于构架内四角；较小框架构成内部方形，含四根方通，每根长1900mm，沿竖直方向切45°焊接于较大框架上，每根方通均平行于对应方向的横梁方通1-2。

所述上部方通1-3长3m，含两根方通，平行于所述较大框架的任意对立边，间距与连接槽钢2-3的外边间距相同。在完成定位后，焊接于内部方通1-4上，与下部定位机构2通过连接槽钢2-3焊接，将所述操作平台1与定位机构2连成系统。

如图3，所述定位机构2由槽钢、钢护筒2-1及千斤顶组成。钢护筒2-1为用于泥浆护壁灌注桩孔口的一般钢护筒，埋深根据实际地质确定，优选为6m。槽钢由下至上分别为定位槽钢2-6、对撑槽钢2-5、横撑槽钢2-4与连接槽钢2-3，所述槽钢均为14号。

所述定位槽钢2-6槽口向下，与钢立柱2-2相切，数量三根，其中两根成90°（若钢立柱2-2为工字型钢、十字型钢等，则定位槽钢2-6与型钢四边相紧贴，互成90°），具体长度需根据钢立柱2-2的形状、尺寸与钢护筒2-1的内径决定。布置于液面上方5~10cm处，所有槽钢两端均焊接于钢护筒2-1上。

所述对撑槽钢2-5槽口水平，分别沿两垂直的方向两两对称布置。

对于钢管立柱、十字型等双轴对称结构，四根槽钢长度相同，而工字型钢等单轴对称结构则只是对称的两边长度相等。对撑槽钢2-5上部与钢立柱2-2顶部平齐，并一端焊接于钢护筒2-1上，另一端焊接于钢立柱2-2上。

所述两根横撑槽钢2-4槽口水平，平行且紧贴焊紧于钢立柱2-2顶，两端紧撑于钢护筒2-1壁上，并焊接牢固，横撑间距根据钢立柱2-2横截面形状及尺寸确定，保证紧压钢立柱2-2顶沿竖向不移即可。

所述两根连接槽钢2-3槽口相向，竖向放置，一端与下部钢立柱2-2两边对称焊接20cm，一端与所述上部方通1-3焊接20cm。

具体的实施过程，也就是逆作法钢立柱定位方法，如图4：

本实施例以直径650mm钢管立柱为例，阐述其实施方式，其钢护筒2-1直径2200mm，桩径2000mm。在钢筋笼吊装到位后，开始所述系统定位布置。将所述操作平台1（除上部方通1-3外）的立柱方通1-1焊接于孔口四周铺设的钢板上，若存在其中一立柱不平，则用垫块焊接于立柱下方。

测量放样，沿相互垂直的两个方向放样操作平台1上的四个点，四点连线中心即为柱中心。根据四点可确定两垂直边，均向任意一边偏移325mm，并用线锤投放入孔，可确定相互垂直的两定位槽钢2-6位置（槽钢与柱中心距离325mm，与钢管柱相切），将两定位槽钢2-6焊接至钢护筒2-1。此外将标高引至操作平台1之上，可直接测量柱顶标高。

下吊钢立柱2-2至目标位置附近，根据操作平台1的标高先确定钢立柱2-2的竖向位置，再根据定位槽钢2-6的位置确定钢立柱2-2的水平位置，保证钢立柱2-2与槽钢内边相切（工字型、十字型等则与槽钢的一边紧贴），将钢立柱2-2与定位槽钢2-6焊接定位。

将所述两根相互垂直的对撑槽钢2-5一端焊接至钢护筒2-1，另一端距离钢立柱2-2表面20~30cm以架设千斤顶。使用千斤顶调整钢立柱2-2垂直度，并使用吊锤与电子倾角传感器测量平面上相互垂直的两个方向的垂直度，保证误差小于1/1000。完成垂直度调整后，可进行后续固定工序。

将定位槽钢2-6第三根与钢立柱2-2相切焊接，两端焊接于钢护筒2-1上，优选地与两根定位槽钢2-6均成45°。（工字型钢、十字型钢则将剩余两根定位槽钢2-6与钢立柱2-2剩余的2个面紧贴焊接，并焊接于钢护筒2-1上）

沿剩余的两个无千斤顶的方向支设对撑槽钢2-5，均分别与钢护筒2-1、钢立柱2-2焊紧，待冷却后，拆除千斤顶，延长焊接对撑槽钢2-5。

焊接所述横撑槽钢2-4、连接槽钢2-3，最后焊接上部方通1-3，将操作平台1与定位机构2连城整体。

待焊接均冷却后，吊车卸载，开始混凝土浇筑施工工序。

待混凝土达到计划强度后，可自上而下拆除定位系统，并用于下一根钢立柱2-2定位施工。

Claims (8)

1.一种逆作法钢立柱定位装置，包括：

操作平台和定位机构两个部分，所述定位机构固定地安装在操作平台下方，并与操作平台固定连接，用于定位钢立柱；

定位机构，包括：

钢护筒，所述钢护筒安装于泥浆护壁灌注桩的孔顶；

槽钢，所述槽钢数量等于或大于两组，所述钢立柱的顶部设置有一组在水平方向和竖直方向限位钢立柱的第一组槽钢，该组槽钢下方的钢立柱上一处设置有一组在水平方向限位该处钢立柱的第二组槽钢，所述第一组槽钢与第二组槽钢组合，固定所述钢立柱的垂直度，所有槽钢均固定在所述钢护筒内壁，所述第一组槽钢包括：

对撑槽钢，用于在水平方向限位钢立柱；

横撑槽钢，所述横撑槽钢固定连接在钢立柱顶部，用于防止混凝土灌注过程中钢立柱上浮。

2.根据权利要求1所述的一种逆作法钢立柱定位装置，其特征在于，所述对撑槽钢数量等于或大于两组，分别在水平方向沿至少两个相互垂直的方向两两对称布置，均为一端固定在所述钢护筒上，另一端固定在所述钢立柱的外壁。

3.根据权利要求1所述的一种逆作法钢立柱定位装置，其特征在于，所述第二组槽钢为若干定位槽钢，设置高度低于所述第一组槽钢，定位槽钢两端均固定在钢护筒内壁，定位槽钢中部固定连接钢立柱的外壁，钢立柱上和定位槽钢的连接点数量等于或大于三个，呈环形阵列布置或矩形阵列布置。

4.根据权利要求1所述的一种逆作法钢立柱定位装置，其特征在于，所述操作平台包括：

钢板，所述钢板铺设于泥浆护壁灌注桩的孔顶周围；

若干方通，若干方通之间通过焊接连接形成一个钢结构件，并且该钢结构件四周的方通焊接于所述钢板上，中部留出供钢立柱穿过的通道，所述定位机构和所述钢结构件通过一连接装置固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种逆作法钢立柱定位装置，其特征在于，所述连接装置为连接槽钢，所述连接槽钢数量等于两根，两根连接槽钢槽口相向地竖向放置，一端固定在所述钢立柱侧面，另一端固定在所述钢结构件上。

6.一种利用如权利要求1-5任意一项所述的逆作法钢立柱定位装置的定位方法，其特征在于，步骤为：

A、在泥浆护壁灌注桩的孔顶布置所述操作平台，并使操作平台固定后保持水平；

B、开始安装所述定位机构，安装所述第二组槽钢，将两根第二组槽钢焊接至所述钢护筒的内壁；

C、下吊所述钢立柱至目标位置附近，根据所述操作平台的标高先确定钢立柱的竖向位置，再根据所述第二组槽钢的位置确定钢立柱的水平位置，保证钢立柱与所述第二组槽钢内边相切，将钢立柱与所述两根第二组槽钢通过焊接两点进行定位；

D、安装所述第一组槽钢，仅设置所述第一组槽钢中在竖直方向限位钢立柱的功能，并通过千斤顶调整所述钢立柱的垂直度；

E、进行固定工序，将第三根所述第二组槽钢固定安装于所述钢护筒上，并且保证所述钢立柱与第三根所述第二组槽钢相切，将第三根所述第二组槽钢与所述钢立柱焊接；

F、设置所述第一组槽钢中在水平方向限位钢立柱的功能，将所述定位机构和所述操作平台固定连接，完成定位。

7.根据权利要求6所述的利用逆作法钢立柱定位装置的定位方法，其特征在于，步骤D中，通过千斤顶调整所述钢立柱的垂直度时，使用吊锤与电子倾角传感器测量钢立柱在水平面上相互垂直的两个方向的垂直度。

8.根据权利要求7所述的利用逆作法钢立柱定位装置的定位方法，其特征在于，步骤D中，设置所述横撑槽钢，并且设置一部分对撑槽钢，步骤F中，设置剩下所有的所述对撑槽钢。