CN109487822A - 逆作法施工钢管柱安装调整方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

逆作法施工钢管柱安装调整方法及控制装置。本发明属于地下空间开发逆作法基坑工程领域，具体涉及三层楼以上深基坑钢管柱的标高和中心调控装置和方法。本装置的钢护筒端口位于桩孔口之上，钢护筒外壁固定水平的下垫板，下垫板上放置上垫板，下垫板上安装水平的互为垂直施力的千斤顶组且作用于上垫板，上垫板上放置钢架支墩及垂直千斤顶并作用于十字横臂架，十字横臂架装有下垂的工具柱，工具柱下端连接延伸入钢护筒中的钢管柱，钢管柱的下部5～25m处加装水平经纬向作用千斤顶。本发明结构简单，易于使用，能对地下三层以上空间安装的钢管柱中心、标高、垂直度进行精确调整，并可安全锁定。

Description

逆作法施工钢管柱安装调整方法及控制装置

技术领域

本发明属于地下空间开发逆作法基坑工程领域，具体涉及三层楼以上深基坑钢管（构）柱的标高和中心调控装置和方法。

背景技术

近些年来超深度地下空间开发逆作法施工越来越多的被采纳。基坑逆作法施工，即先沿建筑物地下室边线或基坑四周施工基坑支护墙，同时施工基坑内部的工程桩和立柱桩，然后施工地下室负一层顶板作为横向支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。逆作法施工具有围护结构变形小，对临近建筑物的影响小，占用施工空间小，缩短施工时间，安全文明施工等优点。

由于国家规范对钢管（构）柱的施工质量、垂直度、柱心偏差有严格的控制要求。现有施工方法复杂、不利于操作、造价高、钢管（构）柱设计长度达50m以上，垂直度要求达到3‰以内、桩孔内地下水丰富等难点，不利于推广。

近年的中国专利文献虽然公开了许多逆作法基坑钢管（构）柱的调控技术，但是这些技术对于负三层左右深度的钢管（构）柱调整是较好的，对于设计长度达50m以上则很难保证标高、中心度和垂直度调整。这些专利技术是采用已固定标高的钢构架，在钢管柱或工具柱设相对应标高的水平支撑档，一次吊装刚性就位来控制标高，该方法的缺陷是安装完成后，因外界原因，一但发生中心偏移，事后基本无法进行校准和调整。中心度调整有两种方法：一是采用在桩孔处设置方框式中心控制装置，吊钢管柱时紧贴中心边框往下安放，由于钢管柱重，而且是通过吊车进行调整，会产生较大误差，吊车解钩后一但有误差无法进行后期的校核调整。二是钢管立柱设圆管工具柱，通过设一个构架，在构架上设四个方向的千斤顶来调整钢立柱垂直度和中心，该方法的中心调整是在吊车起吊配合中完成，并一次性固定完成的，吊装完成后的精度，必须依赖支架的稳固性，一但发生移动和沉降，无法进行再次调整，尤其在浇筑混凝土发生偏移，将发生不合格的误差。对于垂直度调整都是依靠桩孔口附近的四个方向的千斤顶来调整，对于较深位置的微量偏移完全无法调整。所以现有技术尽管已有很大改进，但对于超深度的钢管（构）柱调整仍然不能满足。而国外由于土地资源充裕，很少有地下超深度空间开发的需求，因此尚未检索到相应的技术文献。

发明内容

本发明的目的是提供一种逆作法施工钢管柱安装调整方法及控制装置，装置的结构简单，易于使用，能对地下三层以上空间安装的钢管柱中心、标高、垂直度进行精确调整，并可安全锁定，保证了超深度地下空间钢管（构）柱的调控。

实现本发明上述目的所采取的技术方案是：在支撑钢管柱全部重力的情况下，支撑平台可进行垂直和水平移动，及时对安装的钢管柱的中心、标高、垂直度进行精确调整。对全套管成桩的钢护筒端口位于桩孔口之上，钢护筒外壁固定水平的下垫板，下垫板上放置上垫板，上下垫板可滑动，下垫板上安装水平的互为垂直施力的千斤顶组且作用于上垫板，使上垫板移动。上垫板上放置钢架支墩及垂直千斤顶并作用于十字横臂架的横臂上，十字横臂架装有下垂的工具柱，工具柱下端连接延伸入钢护筒中的钢管柱，垂直千斤顶的作用用于调整钢管柱标高。已经吊入桩孔钢管柱的下部5～25m处加装在地面可控制的水平经纬向作用液压千斤顶，其用于调整钢管垂直度。

下垫板和上垫板都中部开孔，套在钢护筒的外面；作用于上垫板的千斤顶组分别安装在下垫板的四个角上，垂直两个方向触压于上垫板的边缘，钢架支墩顶面高于钢护筒顶面；桩孔口处的地面浇筑有砼井圈，钢护筒端口位于砼井圈表面之上200～1000mm；工具柱采用上下两段分离体相连接成一整体，工具柱下端通过连接法兰与钢管柱连接。

下垫板和上垫板皆为带中孔的矩形，中孔套在钢管柱外壁，下垫板与上垫板之间设置有滑动钢轨，下垫板的四个角设置千斤顶支撑柱，水平方向的千斤顶组安装在千斤顶支撑柱上， 上垫板的四个角带垂直的台阶状缺口，千斤顶的撑杆触压在台阶状缺口的两个方向。

本发明上述装置对钢管柱安装调整方法是：①在桩孔口位置浇筑砼井圈，按全套管成桩的工法完成桩孔成型、清碴、桩孔验收，将钢护筒提升到砼井圈表面以上200～1000mm，撤出钻机；②下垫板起吊套入钢护筒，找平，与钢护筒焊接固定，起吊并将上垫板套入钢护筒，与下垫板对齐，安放四个方向的钢架支墩，钢架支墩顶面要求高出钢护筒；③在下垫板的四个角千斤顶支撑柱上装用于上垫板的四个方向的水平千斤顶；④钢管柱在地面组装好，顶部设连接法兰与上段工具柱连接，起吊上段工具柱及钢管柱，将钢管柱吊入桩孔内的钢护筒中；⑤在上段工具柱的横担下穿入钢扁担，将钢扁担受力支撑在钢架支墩和木枋上，撤出吊绳和吊钩；⑥吊入地面组装好的上段工具柱和十字横臂架，用工具柱连接板将上段工具柱和下段工具柱连接成整体；⑦吊车吊住整体工具柱及其相连的钢管柱，拆除上段工具柱横担下的钢扁担，在水平的十字横臂架下方钢架支墩放置竖向千斤顶使部分重量压在竖向千斤顶上，进行钢管柱标高的调控，同时对中心进行初步调控；⑧逐渐放松吊绳，使上垫板、钢架支墩和竖向千斤顶全部受力，再次用竖向千斤顶高精度调整钢管柱标高；⑨用设在下垫板四个角上的水平千斤顶推动上垫板，完成对钢管柱中心的精确调整，同时在钢管柱的下部5～25m处安设可在地面控制的液压千斤顶，根据测斜仪的读数，利用千斤对钢管柱推动，对垂直度误差进行调整；⑩中心、标高验收合格后，对支撑再次加固，安放混凝土灌注平台，安装混凝土导管，进行灌注桩和钢管柱的混凝土灌注操作，并对钢管柱管外填砂；⑪混凝土终凝后，拆除上段工具柱和十字横臂架，再依此拆除钢架支墩、上垫板、下垫板和所有工具，进行下一桩的施工。

本发明的有益技术效果是：本方法通过钢管柱连接工具柱上的十字横臂在四个垂直方向设置承重千斤顶，可进行标高精确调整，控制误差可达毫米级；采用上下叠合的两个垫板，上下垫板设有滑动和转动装置，上垫板除支承钢管柱的所有重量和垂直装置外，利用千斤顶作为动力推动上垫板移动和旋转，按设计要求对中心误差进行精确调整，误差可达毫米级；采用了三点构一线进行钢管柱垂直度的精确控制，在桩口处按上述方法进行中心控制，在工具柱顶部利用十字横臂的千斤顶进行工具柱垂直度控制达到对钢管柱上段的垂直度控制，同时在钢管柱的下部5～25m处加装液压千斤顶，根据测斜仪的读数利用千斤对钢管的推动，对钢管下段进行垂直度控制，以致可在常规垂直度调校基础上，变成了通过三个点的误差完成整个钢管吊装的垂直度控制。

附图说明

图1为本发明的俯视结构示意图。

图2为本发明的正视结构示意图。

图3～15为本发明的安装调整方法过程示意图。

图中：钢护筒1、钢管柱2、砼井圈3、下垫板4、滑动钢轨5、上垫板6、钢架支墩7、千斤顶8、十字横臂架9、下工具柱吊耳10、下工具柱11、工具柱连接板12、上工具柱13、连接板14、木枋15、连接法兰16、钢扁担17、混凝土灌注平台18、千斤顶支撑柱19、混凝土灌注导管入口20。

具体实施方式

参见图1、2，将全套管成桩工法采用的钢护筒1上拔，使端口位于桩孔口之上，钢护筒1外壁固定水平的下垫板4，下垫板4上放置上垫板6，下垫板4上安装水平的互为垂直施力的千斤顶8组且作用于上垫板6，上垫板6上放置钢架支墩7及垂直向上的千斤顶8，该千斤顶8作用于十字横臂架9，十字横臂架9装有下垂的工具柱11、13，下工具柱11下端连接着延伸入钢护筒1中的钢管柱2，钢管柱2的下部18～25m处设水平经纬向作用千斤顶（图中未画）。下垫板4和上垫板6皆为带中孔的矩形，中部孔与钢护筒1适配，通过该孔套在钢护筒1的外面；水平作用于上垫板6的千斤顶8分别安装在下垫板4的四个角上，垂直地从两个方向触压于上垫板6的边缘，钢架支墩7顶面高于钢护筒1顶面；桩孔口处的地面浇筑有砼井圈3，钢护筒1端口位于砼井圈表面之上200～1000mm ；工具柱采用上下两段分离体（下工具柱11、上工具柱13）相连接成一整体，下工具柱11下端通过连接法兰16与钢管柱2连接。下垫板4与上垫板6之间设置有滑动钢轨5，便于调整中上垫板6相对下垫板4移动，下垫板4的四个角设置千斤顶支撑柱19，水平方向的千斤顶8安装在千斤顶支撑柱19上， 上垫板6的四个角带垂直的台阶状缺口，千斤顶8的撑杆触压在台阶状缺口的两个方向上。

本发明上述的调控装置的安装调整方法如下：

参见图3～15，①在桩孔口位置浇筑砼井圈，按全套管成桩的工法完成桩孔成型、清碴、桩孔验收，将钢护筒提升到砼井圈表面以上200～1000mm，撤出钻机；②下垫板起吊套入钢护筒，找平，与钢护筒焊接固定，起吊并将上垫板套入钢护筒，与下垫板对齐，安放四个方向的钢架支墩，钢架支墩顶面要求高出钢护筒；③在下垫板的四个角千斤顶支撑柱上装用于上垫板的四个方向的水平千斤顶；④钢管柱在地面组装好，顶部设连接法兰与上段工具柱连接，起吊上段工具柱及钢管柱，将钢管柱吊入桩孔内的钢护筒中；⑤在上段工具柱的横担下穿入钢扁担，送吊钩，将钢扁担受力支撑在钢架支墩和木枋上，撤出吊绳和吊钩；⑥调入地面组装好的上段工具柱和十字横臂架，用工具柱连接板将上段工具柱和下段工具柱连接成整体；⑦吊车吊住整体工具柱及其相连的钢管柱，拆除上段工具柱横担下的钢扁担，在水平的十字横臂架下方钢架支墩放置竖向千斤顶使部分重量压在竖向千斤顶上，进行钢管柱标高的调控，同时对中心进行初步调控；⑧逐渐放松吊绳，使上垫板、钢架支墩和竖向千斤顶全部受力，再次用竖向千斤顶高精度调整钢管柱标高；⑨用设在下垫板四个角上的水平千斤顶推动上垫板，完成对钢管柱中心的精确调整，同时在钢管柱的下部5～25m处设千斤顶，根据测斜仪的读数，利用千斤对钢管柱推动；⑩中心、标高验收合格后，对支撑再次加固，安放混凝土灌注平台18，在其混凝土灌注导管入口20处安装混凝土导管，进行灌注桩和钢管柱的混凝土灌注操作，并对钢管柱管外填砂；⑪混凝土终凝后，拆除上段工具柱和十字横臂架，再依此拆除钢架支墩、上垫板、下垫板和所有工具，进行下一桩的施工。

Claims (4)

1.一种逆作法施工钢管柱安装控制装置，其特征是：全套管成桩的钢护筒端口位于桩孔口之上，钢护筒外壁固定水平的下垫板，下垫板上放置上垫板，上、下垫板间为滑动接触，下垫板上安装水平的互为垂直施力的千斤顶组且作用于上垫板，上垫板上放置钢架支墩及垂直千斤顶并作用于十字横臂架，十字横臂架装有下垂的工具柱，工具柱下端连接延伸入钢护筒中的钢管柱，吊入桩孔口的钢管柱下部5～25m处加装水平经纬向作用千斤顶。

2.按权利要求1所述的逆作法施工钢管柱安装控制装置，其特征是：下垫板和上垫板都中部开孔，套在钢护筒的外面；作用于上垫板的千斤顶组分别安装在下垫板的四个角上，垂直两个方向触压于上垫板的边缘，钢架支墩顶面高于钢护筒顶面；桩孔口处的地面浇筑有砼井圈，钢护筒端口位于砼井圈表面之上200～1000mm；工具柱采用上下两段分离体相连接成一整体，工具柱下端通过连接法兰与钢管柱连接。

3.按权利要求2所述的逆作法施工钢管柱安装控制装置，其特征是：下垫板和上垫板皆为带中孔的矩形，中孔套在钢管柱外壁，下垫板与上垫板之间设置有滑动钢轨，下垫板的四个角设置千斤顶支撑柱，水平方向的千斤顶组安装在千斤顶支撑柱上， 上垫板的四个角带垂直的台阶状缺口，千斤顶的撑杆触压在台阶状缺口的两个方向。

4.一种权利要求1所述的逆作法施工钢管柱安装控制装置的安装调整方法，其特征是：①在桩孔口位置浇筑砼井圈，按全套管成桩的工法完成桩孔成型、清碴、桩孔验收，将钢护筒提升到砼井圈表面以上200～1000mm，撤出钻机；②下垫板起吊套入钢护筒，找平，与钢护筒焊接固定，起吊并将上垫板套入钢护筒，与下垫板对齐，安放四个方向的钢架支墩，钢架支墩顶面要求高出钢护筒；③在下垫板的四个角千斤顶支撑柱上装用于上垫板的四个方向的水平千斤顶；④钢管柱在地面组装好，顶部设连接法兰与上段工具柱连接，起吊上段工具柱及钢管柱，将钢管柱吊入桩孔内的钢护筒中；⑤在上段工具柱的横担下穿入钢扁担，送吊钩，将钢扁担受力支撑在钢架支墩和木枋上，撤出吊绳和吊钩；⑥调入地面组装好的上段工具柱和十字横臂架，用工具柱连接板将上段工具柱和下段工具柱连接成整体；⑦吊车吊住整体工具柱及其相连的钢管柱，拆除上段工具柱横担下的钢扁担，在水平的十字横臂架下方钢架支墩放置竖向千斤顶使部分重量压在竖向千斤顶上，进行钢管柱标高的调控，同时对中心进行初步调控；⑧逐渐放松吊绳，使上垫板、钢架支墩和竖向千斤顶全部受力，再次用竖向千斤顶高精度调整钢管柱标高；⑨用设在下垫板四个角上的水平千斤顶推动上垫板，完成对钢管柱中心的精确调整，同时在钢管柱的下部5～25m处设千斤顶，根据测斜仪的读数，利用千斤对钢管柱推动；⑩中心、标高验收合格后，对支撑再次加固，安放混凝土灌注平台，安装混凝土导管，进行灌注桩和钢管柱的混凝土灌注操作，并对钢管柱管外填砂；⑪混凝土终凝后，拆除上段工具柱和十字横臂架，再依此拆除钢架支墩、上垫板、下垫板和所有工具，进行下一桩的施工。