CN108691421A

CN108691421A - 钢立柱高精度垂直下插施工装置和方法

Info

Publication number: CN108691421A
Application number: CN201810619163.6A
Authority: CN
Inventors: 唐杰; 刘克亮; 孙焕斌; 董光磊; 丛培君; 洪沪民
Original assignee: Shanghai Civil Engineering Co Ltd of CREC; Municipal Engineering Co Ltd of Shanghai Civil Engineering Co Ltd of CREC
Current assignee: Shanghai Civil Engineering Co Ltd of CREC; Municipal Engineering Co Ltd of Shanghai Civil Engineering Co Ltd of CREC
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2018-10-23

Abstract

本发明涉及钢立柱高精度垂直下插施工装置和方法，包括用于夹持钢立柱的上、下夹持组件，以及用于调节上、下夹持组件相对位置的调节组件。施工包括以下步骤：步骤一、钢立柱穿过上、下夹持组件的第一、第二通孔，步骤二、第一夹紧件夹紧钢立柱，第二夹紧件松开钢立柱，通过通过转动机构调节上夹持组件从而调节钢立柱垂直度，通过直线运动机构带动上夹持组件下压一段距离带动钢立柱的下插，步骤三、第二夹紧件夹紧钢立柱，第一夹紧件松开，直线运动机构带动上夹持组件上升，重复一次或多次步骤二至三以完成钢立柱下插至设计深度。本发明的施工装置和方法能够多自由度调整钢立柱垂直度，提高下插施工精度。

Description

钢立柱高精度垂直下插施工装置和方法

技术领域

本发明涉及钢立柱施工装置和方法，具体涉及钢立柱高精度垂直下插施工装置和方法。

背景技术

在地下钢立柱一桩一柱施工中，钢立柱对垂直精度要求较高，常规的钢立柱安装是采用人工下到孔底安装定位器后，再安装钢立柱的施工方法，施工周期长、工序复杂，且施工过程中工人要下到孔底进行混凝土的凿除及定位器安装，存在诸多不安全因素，单根钢立柱施工周期长达10～20天，施工成本也较高，存在一定的局限性。其他方法存在的主要问题是钢立柱的垂直度精度主要依靠气囊、液压系统进行纠偏，该纠偏机构系统的位移精度低，反馈慢，稳定性差，对于小位移微量调节，难以实现，而且需要人与设备反复磨合才能发挥最理想的调节能力，难以满足工程工期和精度要求。若采用业内其他施工方法均不能满足施工精度及工期要求。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种多自由度调整钢立柱垂直度的的钢立柱高垂直精度下插施工装置和方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种钢立柱高精度垂直下插施工装置，包括用于夹持钢立柱的上、下夹持组件，以及用于调节上、下夹持组件相对位置的调节组件，

上夹持组件上具有让钢立柱穿过的第一通孔，以及用于夹紧或松开钢立柱的第一夹紧件，

下夹持组件上具有让钢立柱穿过的第二通孔，以及用于夹紧或松开钢立柱的第二夹紧件，

所述的调节组件包括多个直线运动机构以及转动机构，所述的直线运动机构通过转动机构与上、下夹持组件连接，上下夹持组件在直线运动机构所在的运动方向上靠近或远离，上、下夹持组件通过转动机构调整与直线运动机构之间角度。

上述施工装置还包括以下优化结构：

包括激光导向装置、倾角传感器。

所述的转动机构采用万向球铰、十字万向铰或铰链。

所述的直线运动机构包括液压油缸、电动缸、电动推杆或滚珠丝杠。

上夹持组件与下夹持组件之间分布设置有3个直线运动机构。

上、下夹持组件之间连接有多个防扭臂。

本发明还包括一种钢立柱高精度垂直下插施工方法，采用上述的钢立柱高精度垂直下插施工装置进行施工，包括以下步骤：

步骤一、钢立柱穿过上、下夹持组件的第一、第二通孔，

步骤二、第一夹紧件夹紧钢立柱，第二夹紧件松开钢立柱，通过通过转动机构调节上夹持组件从而调节钢立柱垂直度，通过直线运动机构带动上夹持组件下压一段距离带动钢立柱的下插，

步骤三、第二夹紧件夹紧钢立柱，第一夹紧件松开，直线运动机构带动上夹持组件上升，

重复一次或多次步骤二至三以完成钢立柱下插至设计深度。

上述施工方法还具有如下优化方案：

包括在钢立柱的不同高度上预先设置倾角传感器的步骤。

在施工前对于所述钢立柱高精度垂直下插施工装置进行定位、调平的步骤。

本发明的优点：

1、机构简单，所需动力小；

2、系统刚度高，响应快，调整周期短，可实现精确微调。

本发明的有益效果包括：

1. 该施工方法的适用范围较广，施工简便，可靠性高；

2. 安全可靠，无需人工下入进行孔底破除桩头；

3. 施工速度快、工期效应明显且损耗少，成本低。

附图说明

图1本发明的正视图。

图2为本发明侧视图。

图中：1-钢立柱，2-上夹持组件，3-防扭臂，4-万向球铰，5-液压油缸，6-下夹持组件。

具体实施方式

以下，结合实施例和附图对于本发明做进一步说明，实施例和附图仅用于解释说明而不用于限定本发明的保护范围。

实施例中的钢立柱高精度垂直下插施工装置结构如图1或2所示，包括用于夹持钢立柱的上、下夹持组件，以及用于调节上、下夹持组件相对位置的调节组件，为了增加调整精度，还可以配合设置激光导向装置、倾角传感器。为了增加稳定性，还可以设置底座。

在本实施例里中上、下夹持组件主体为一平台构件，平台钩件上具有让钢立柱穿过的第一、第二通孔，以及用于夹紧或松开钢立柱的第一、第二夹紧件，夹紧件可以采用液压夹紧装置，其设置方式可以是直接固定在上、下两个平台构件上，

调节组件包括多个直线运动机构以及转动机构，直线运动机构可以是液压油缸、电动缸、电动推杆或滚珠丝杠等。转动机构可以采用万向球铰、十字万向铰或铰链等。其具体的设置方式是，上、下夹持组件分别通过转动固定连接在液压油缸的油缸的推杆以及固定端上，液压有感就能够推动上夹持组件或下夹持组件做直线运动。电动缸、电动推杆的设置方式类似，滚珠丝杠的设置方式为，上、下夹持组件分别设置在螺杆和螺杆上的活动螺母上，进行直线运动。万向球铰、十字万向铰或铰链的活动两端分别设置在对应的上、下夹持组件和直线运动机构上，转动装置允许连接的两个构件有两个相对转动的自由度。直线运动机构通过转动机构与上、下夹持组件连接，上下夹持组件在直线运动机构所在的运动方向上靠近或远离，上、下夹持组件通过转动机构调整与直线运动机构之间角度。优选的，在本实施例中，上夹持组件与下夹持组件之间分布设置有3个直线运动机构。上、下夹持组件之间连接有多个防扭臂。其设置方式如图1所示，在图中呈近似等边三角形，这样能够兼顾到各个角度的调整，而进一步的，可以设置为2个，4个，5个甚至更多。

采用上述的钢立柱高精度垂直下插施工装置进行施工，具体施工原理为：采用超缓凝混凝土施工下部支承桩，以确保钢立柱在达到设计埋深后具有一定的调节余地和施工空间，之后利用上述装置，以钢立柱上的激光导向装置以及上述装置为支点，通过三自由度下插施工机械的内部液压夹持器进行深度、中心位置以及垂直度的调节，从而达到设计要求。

施工步骤包括：

a) 施工准备；

b) 桩身混凝土浇注完成移走钻机，清理孔口；

c) 三自由度下插机械调安装、定位、调平；

d) 吊入钢立柱；

e) 上平台夹紧钢立柱，下平台松开状态，通过直线运动装置进行下压并进行垂直度调整；

f)下平台夹紧钢立柱，上平台松开状态；

g) 上平台回位，重复e、f步骤；

h) 将钢立柱下插至设计深度后，对钢立柱进行固定；

i) 桩孔回填注浆；

一柱一桩作为永久的结构柱，对垂直度提出了极高的要求。一柱一桩上部钢立柱的垂直度要求达到1／2000，为了确保一柱一桩施工中钢立柱的插入深度、中心位置及垂直度均符合设计要求，需做到以下要求：

1) 激光导向装置与钢立柱的固定必须紧密、牢固。

2) 本装置分解吊装，做到底座中心、上下夹持组件的夹持中心与桩中心偏差不大于1 cm，并确保调直架的稳定性。

3) 钢立柱在下插至导向液压夹紧装置之下后，在钢立柱身上不同位置安设传感器，传感器不得安放在同一断面或同一直线上，以便更精确地反映钢立柱的垂直度。

4) 钢立柱吊进本装置后，开始用上平台内部夹持器来进行钢立柱的下插施工。通过设置好基本参数以后，设备可以自动进行插入和垂直度调整工作。

5) 设备全过程监测安装在钢立柱上的倾角传感器监测钢立柱的垂直度，如果垂直度保持在粗调范围以内，设备只是重复进行循环向下插入工作，如果读取的垂直度读数超过设定的粗调范围极限值，在当前进行的插入循环结束以后，设备自动切换到调垂模式，通过程序控制三条电动缸的行程差来实现垂直度的闭环自动控制。

6) 钢立柱下插过程中通过柱身上的刻度进行插入深度的控制，调节到位之后继续将钢立柱下插入下部支承桩内设计深度，并在检验中心位置、垂直度合格后对钢立柱进行固定。

7）下平台及下夹持器在下部支承桩达到一定强度之后方可移除，之后通过钢筋连接进行钢立柱的固定工作。

Claims

1.一种钢立柱高精度垂直下插施工装置，其特征在于包括用于夹持钢立柱的上、下夹持组件，以及用于调节上、下夹持组件相对位置的调节组件，

所述的调节组件包括多个直线运动机构以及转动机构，所述的直线运动机构通过转动机构与上、下夹持组件连接，上下夹持部在直线运动机构所在的运动方向上靠近或远离，上、下夹持部通过转动机构调整与直线运动机构之间角度。

2.如权利要求1所述的钢立柱高精度垂直下插施工装置，其特征在于包括激光导向装置、倾角传感器。

3.如权利要求1所述的钢立柱高精度垂直下插施工装置，其特征在于所述的转动机构采用万向球铰、十字万向铰或铰链。

4.如权利要求1所述的钢立柱高精度垂直下插施工装置，其特征在于所述的直线运动机构包括液压油缸、电动缸、电动推杆或滚珠丝杠。

5.如权利要求1所述的钢立柱高精度垂直下插施工装置，其特征在于上夹持组件与下夹持组件之间分布设置有3个直线运动机构。

6.如权利要求1所述的钢立柱高精度垂直下插施工装置，其特征在于上、下夹持组件之间连接有多个防扭臂。

7.一种钢立柱高精度垂直下插施工方法，其特征在于采用权利要求1~6任一所述的钢立柱高精度垂直下插施工装置进行施工，包括以下步骤：

步骤一、钢立柱穿过上、下夹持组件的第一、第二通孔，

重复一次或多次步骤二至三以完成钢立柱下插至设计深度。

8.如权利要求7所述的钢立柱高精度垂直下插施工方法，其特征在于包括在钢立柱的不同高度上预先设置倾角传感器的步骤。

9.如权利要求7所述的钢立柱高精度垂直下插施工方法，其特征在于在施工前对于所述钢立柱高精度垂直下插施工装置进行定位、调平的步骤。