CN109853581A - 一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构及其使用方法，顶部参照机构包括套接于钢格构柱顶部外壁的支撑套A，在钢格构柱横梁连接平台上环形阵列设置有若干钢格构柱横梁连接座；参照器连接平台A上环形阵列设置有若干顶部连接座，顶部连接座的底部通过万向球铰机构A连接有钢缆连接套A；底部参照机构包括套接于钢格构柱外壁的支撑套B，支撑套B通过挤压机构A、机构机构B与钢格构柱外壁的接触；参照器连接平台B上环形阵列设置有若干底部参照框，底部连接座的顶部通过万向球铰机构A连接有钢缆连接套B，钢缆连接套A和钢缆连接套B之间通过钢缆连接；通过检测钢缆相对底部参照框的位置即可获得支撑套A和支撑套B的相对偏移量。

Description

一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构及其使 用方法

技术领域

本发明涉及一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构及其使用方法，属于交通建设技术领域。

背景技术

交通建设中，采用下穿隧道穿越拟交叉道路，提升交通通行能力。下穿隧道施工中，多采用明挖施工，因施工空间所限，下穿隧道深基坑常采用垂直支护、明挖施工，当基坑宽度较大时，为增加基坑支护结构的稳定性，在基坑中部设计采用钢格构柱作为支撑结构的临时支点，钢格构柱顶部锚入横向砼支撑内，底部锚固于工程桩中；

现有的钢格构柱施工技术在施工中存在一定的弊端，安装定位不够精确，尤其是对其垂直度的控制不佳，当基坑开挖完成后发现垂直度偏差较大时，难以进行纠偏，或纠偏成本较高，如果直接使用，则严重影响基坑支护结构的安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：采用一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构及其使用方法，更好地控制钢格构柱的垂直度，从而提高其垂直度一次性合格率，降低纠偏成本，更好地保证基坑支护结构的安全性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构，包括钢格构柱，所述钢格构柱顶部设置有顶部参照机构，所述钢格构柱底部设置有底部参照机构和底部支撑机构；其中所述顶部参照机构包括一个套接于钢格构柱顶部外壁的支撑套A，所述支撑套A的外壁依次设置有钢格构柱横梁连接平台和参照器连接平台A；钢格构柱横梁连接平台垂直于支撑套A的轴线设置，在钢格构柱横梁连接平台上环形阵列设置有若干钢格构柱横梁连接座；参照器连接平台A垂直于支撑套A的轴线设置，在参照器连接平台A上环形阵列设置有若干参照板连接座A，所述参照板连接板座A上连接有参照板A，所述参照板A上设置有若干组与支撑套A径向轴线平行的长条形的连接孔A；所述底部参照机构包括一个套接于钢格构柱外壁的支撑套B，所述支撑套B的轴线两端分别设置有底部调整机构和顶部调整机构，其中底部调整机构包括若干环形阵列设置于支撑套B壁面的底部挤压机构A，顶部调整机构包括若干环形阵列设置于支撑套B壁面的底部挤压机构B，所述支撑套B通过挤压机构A、机构机构B与钢格构柱外壁的接触实现与钢格构柱的连接，所述支撑套B的外壁依次设置有参照器连接平台B和支撑器连接平台；其中所述参照器连接平台B垂直于支撑套B的轴线设置，在参照器连接平台B上环形阵列设置有若干参照板连接座B，所述参照板连接座B上连接有参照板B，所述参照板B上设置有若干组与支撑条B径向轴线平行的长条形的连接孔B；所述支撑器连接平台垂直于支撑套B的轴线设置，所述支撑器连接平台上环形阵列设置有若干支撑板，在支撑板的端部设置有用于与地面接触的支撑桩；通过参照板A上的各组连接孔A连接有一个顶部连接座，顶部连接座的底部通过万向球铰机构A连接有一个钢缆连接套A；通过参照板B上的各组连接孔B连接有一个底部参照框，底部参照框的中部固定有一个底部连接座，底部连接座的顶部通过万向球铰机构A连接有一个钢缆连接套B，钢缆连接套A和钢缆连接套B之间通过一个刚性的钢缆连接，底部参照框的顶部设置有供钢缆摆动的摆动区间；本方案通过简单的钢缆相对底部参照框的摆动实现对钢格构柱摆动量的测量，简单方便，相比于角度、垂直度传感器更为耐用，且不容易受到压桩机的冲击而损坏或者偏移。

作为本发明的进一步改进，所述连接孔A的数量为3组，分别为中部连接孔A、左侧连接孔A、右侧连接孔A，顶部连接座包括四组连接脚A，其中两组连接脚A通过穿入到中部连接孔A中的螺栓组与参照板A固定，另外两组连接脚A则分别通过穿入到左侧连接孔A、右侧连接孔A的螺栓组与参照板A固定；连接孔B的数量为3组，分别为中部连接孔B、左侧连接孔B、右侧连接孔B，底部参照框包括四组连接脚B，其中两组连接脚B通过穿入到中部连接孔B中的螺栓组与参照板B固定，另外两组连接脚B则分别通过穿入到左侧连接孔B、右侧连接孔B的螺栓组与参照板B固定；长条形的连接孔A、B并阵列布置可以保证各个顶部连接座、底部参照框精准的沿参照板A和参照板B的轴线移动，降低其篇摆量，同时也提高固定位点，提高稳定性。

作为本发明的进一步改进，所述连接孔A和连接孔B上均设置有沿纵向轴线布置的刻度D。

作为本发明的进一步改进，所述顶部连接座的顶部设置有一个锥形的指示块A，指示块A的锥形尖端位于顶部连接座的轴线上，指示块A穿过中部连接孔A；底部参照框的底部设置有一个锥形的指示块B，指示块B的锥形尖端位于底部参照框的轴线上，指示块B穿过中部连接孔B；锥形的指示块可以使得安装人员简单的获得顶部连接座和底部参照框相对连接孔A、连接孔B的刻度位置，不需要预估顶部连接座和底部参照框的中心位点。

作为本发明的进一步改进，所述底部参照框的顶部设置有参照平台，参照平台的外轮廓为矩形，在参照平台的矩形四边上均设置有刻度A，在参照平台上可拆卸的连接有参照标尺，所述参照标尺为矩形结构，在参照标尺的矩形四边上设置有刻度B，在参照标尺的中部设置有一个长条形的穿入孔，穿入孔的一端在参照标尺的矩形短边上开口，穿入孔的轴线平行于矩形长边，穿入孔的另一端上设置有一个用于与钢缆壁面接触的半圆形的镶嵌口，镶嵌口的圆心位于参照标尺的几何中心上；所述穿入孔的长条形侧边上设置有刻度C：参照平台上设置有刻度，同时参照平台上的参照标尺可以将钢缆的移动量化到参照标尺相对参照平台的移动以及钢缆相对穿入孔的移动，将实时的偏移量简单方便的通过刻度进行显示，方便观察，而且精准度高。

作为本发明的进一步改进，所述底部挤压机构A和底部挤压机构B均包括一个与支撑套B壁面螺纹连接的挤压螺栓，挤压螺栓的端部与钢格构柱壁面接触：挤压螺栓机构相比于气缸结构成本更低，而且刚性更好。

作为本发明的进一步改进，所述连接套A、连接套B为左右分体结构，左右分体之间通过螺栓固定连接，其分离面位于连接套A的纵向轴线上；左右分体结构便于连接套A和连接套B的安装和拆卸。

一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：将连接套B套接到钢格构柱的底部，并将支撑板的支撑桩插入到地面，通过水平仪调整支撑板的水平度以保证连接套B垂直于地面；

步骤2：通过连接套B将钢格构柱压入到地面的桩孔内，并同步驱动底部挤压机构A和底部挤压机构B，将钢格构柱夹紧，并保证钢格构柱与连接套B的同轴度，使得此时钢格构柱与地面垂直；

步骤3：将连接套A套接到钢格构柱的顶部，将钢缆连接套A、钢缆连接套B通过钢缆连接，调整顶部连接座和底部参照框相对连接孔A、连接孔B的位置，顶部连接座和底部参照框此时同轴，同时将钢格构柱横梁连接座与基坑中的横梁通过螺栓进行预固定；

步骤4：通过压机将钢格构柱进一步压入到桩孔中，通过测量钢缆相对底部参照框中心轴线的同轴度可以测得钢格构柱在压入过程中，朝向哪一侧倾斜，钢缆偏移量较大的一个方向即为倾斜方向；

步骤5，通过调整钢格构柱横向端部相对钢格构柱横梁连接座上的长条形孔的相对位置，实时调整连接套A的相对整个钢格构柱横梁连接座的位置，从而使得钢格构柱顶部发生摆动，从而保证钢格构柱在压入过程中的实时垂直。

本发明的有益效果是：

本发明通过对现有技术中钢格构柱施工方案的改良，通过一套安装于钢格构柱上的篇摆角度感应机构实时实现对钢格构柱篇摆程度的实时监测和实时矫正，从而实现钢格构柱一次性的垂直安装，避免了后期调整的麻烦。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是参照板A的结构示意图；

图4是参照标尺的结构示意图。

图中：1、钢格构柱；2、支撑套A；3、参照板连接座A；4、参照板A；5、支撑套B；6、参照板连接座B；7、支撑器连接平台；8、底部参照框；9、参照平台；10、参照板B；11、底部挤压机构B；12、底部挤压机构A；13、支撑板；14、支撑桩；15、钢缆；16、顶部连接座；17、指示块A；18、连接孔A；19、万向球铰机构A；20、连接螺钉孔；21、连接脚A；22、参照标尺；23、穿入孔；24、镶嵌口；25、钢格构柱横梁连接座。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明为一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构；其包括套接于钢格构柱的支撑套A和支撑套B，其中支撑套A位于钢格构柱的相对顶部，支撑套B位于钢格构柱的相对底部；其中在支撑套A上依次设置有钢格构柱横梁连接座和参照板连接座A，其中钢格构柱横梁连接座包括四组环形阵列布置的连接板，连接板上设置有用于与钢格构柱横梁连接的长条形的调节孔；参照板连接座A上设置有四组用于连接参照板A的连接螺钉孔，在参照板A上同样设置有连接螺钉孔从而实现参照板A的固定，如图3，在参照板A上设置有3组互相平行的连接孔A,其中中部的连接孔A位于支撑套A的径向轴线，如图2，参照板A上连接有顶部连接座，顶部连接座位于参照板A的底侧，顶部连接座的中部设置有一个指示块A，指示块A穿过连接孔A，沿连接孔A设置有刻度D，指示块A相对刻度D的位置用于显示顶部连接座相对参照板A的位置，在顶部连接座的顶部设置有四个连接脚A，连接孔A分别为中部连接孔A、左侧连接孔A、右侧连接孔A，顶部连接座包括四组连接脚A，其中两组连接脚A通过穿入到中部连接孔A中的螺栓组与参照板A固定，另外两组连接脚A则分别通过穿入到左侧连接孔A、右侧连接孔A的螺栓组与参照板A固定，顶部连接座的底部通过万向球铰机构连接有钢缆连接套A；如图1，在支撑套B上依次设置有参照板连接座B和支撑器连接平台，其中，参照板连接座B上环形阵列设置有四组用于连接参照板B的连接螺钉孔，在参照板B上设置有一个底部参照框，其中在参照板B上互相平行设置有3组连接孔C，底部参照框的底部设置有四组连接脚B，其中连接孔C分别为中部连接孔B、左侧连接孔B、右侧连接孔B，其中两组连接脚B通过穿入到中部连接孔B中的螺栓组与参照板B固定，另外两组连接脚B则分别通过穿入到左侧连接孔B、右侧连接孔B的螺栓组与参照板B固定，在底部参照框的底部还设置有一个锥形的指示块B，指示块B的锥形尖端位于底部参照框的轴线上，指示块B穿过中部连接孔B，指示块B相对连接孔B刻度的位置即底部参照框相对参照板B的位置，在底部参照框的内部通过球铰机构B连接有一个钢缆连接套B，在支撑器连接平台上环形阵列设置有若干支撑板，在支撑板的端部设置有用于与地面接触的支撑桩；

如图4和图1，钢缆连接套A和钢缆连接套B之间通过刚性的钢缆连接，钢缆相对环形的底部参照框内壁的位置即为篇摆距离和篇摆方向；

为了便于观察，底部参照框的顶部设置有参照平台，参照平台的外轮廓为矩形，在参照平台的矩形四边上均设置有刻度A，在参照平台上可拆卸的连接有参照标尺，参照标尺为矩形结构，在参照标尺的矩形四边上设置有刻度B，在参照标尺的中部设置有一个长条形的穿入孔，穿入孔的一端在参照标尺的矩形短边上开口，穿入孔的轴线平行于矩形长边，穿入孔的另一端上设置有一个用于与钢缆壁面接触的半圆形的镶嵌口，镶嵌口的圆心位于参照标尺的几何中心上；穿入孔的长条形侧边上设置有刻度C；

具体使用时，包括如下步骤：

步骤1：将连接套B的两个分体部分套接到钢格构柱的底部并锁紧固定，并将支撑板的支撑桩插入到地面，通过水平仪调整支撑板的水平度以保证连接套B垂直于地面；

步骤2：通过连接套B将钢格构柱压入到地面的桩孔内，并同步驱动底部挤压机构A和底部挤压机构B，将钢格构柱夹紧，并保证钢格构柱与连接套B的同轴度，使得此时钢格构柱与地面垂直；

步骤3：将连接套A的两个分体部分套接到钢格构柱的顶部随后锁紧固定，将钢缆连接套A、钢缆连接套B通过钢缆连接，调整顶部连接座和底部参照框相对连接孔A、连接孔B的位置，也就是使得指示块A和指示块B相对连接孔A、连接孔B的位置相同，顶部连接座和底部参照框此时同轴，同时将钢格构柱横梁连接座与基坑中的横梁通过螺栓进行预固定；

步骤4：通过压机将钢格构柱进一步压入到桩孔中，随着钢格构柱的压入，支撑套A和支撑套B的位置会发生偏移，偏移会带动各个钢缆发生摆动，钢缆篇摆时，钢缆相对底部参照框端部的位置会发生改变，将参照表尺通过磁力连接到参照平台表面，并将参照标尺的镶嵌口与钢缆接触，在钢缆摆动时，其中3个方向，钢缆会带动参照标尺相对参照平台移动，其移动量可以通过参照标尺的刻度相对参照平台的刻度移动进行显示，而另一个方向钢缆会相对穿入孔移动，其移动量可以通过钢缆相对穿入孔的刻度移动进行显示；

步骤5，结合前面各个钢缆的篇摆量，通过调整钢格构柱横向端部相对钢格构柱横梁连接座上的长条形孔的相对位置，实时调整连接套A的相对整个钢格构柱横梁连接座的位置，从而使得钢格构柱顶部发生摆动，从而保证钢格构柱在压入过程中的实时垂直。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构，包括钢格构柱，其特征是：所述钢格构柱顶部设置有顶部参照机构，所述钢格构柱底部设置有底部参照机构和底部支撑机构；其中所述顶部参照机构包括一个套接于钢格构柱顶部外壁的支撑套A，所述支撑套A的外壁依次设置有钢格构柱横梁连接平台和参照器连接平台A；钢格构柱横梁连接平台垂直于支撑套A的轴线设置，在钢格构柱横梁连接平台上环形阵列设置有若干钢格构柱横梁连接座；参照器连接平台A垂直于支撑套A的轴线设置，在参照器连接平台A上环形阵列设置有若干参照板连接座A，所述参照板连接板座A上连接有参照板A，所述参照板A上设置有若干组与支撑套A径向轴线平行的长条形的连接孔A；所述底部参照机构包括一个套接于钢格构柱外壁的支撑套B，所述支撑套B的轴线两端分别设置有底部调整机构和顶部调整机构，其中底部调整机构包括若干环形阵列设置于支撑套B壁面的底部挤压机构A，顶部调整机构包括若干环形阵列设置于支撑套B壁面的底部挤压机构B，所述支撑套B通过挤压机构A、机构机构B与钢格构柱外壁的接触实现与钢格构柱的连接，所述支撑套B的外壁依次设置有参照器连接平台B和支撑器连接平台；其中所述参照器连接平台B垂直于支撑套B的轴线设置，在参照器连接平台B上环形阵列设置有若干参照板连接座B，所述参照板连接座B上连接有参照板B，所述参照板B上设置有若干组与支撑条B径向轴线平行的长条形的连接孔B；所述支撑器连接平台垂直于支撑套B的轴线设置，所述支撑器连接平台上环形阵列设置有若干支撑板，在支撑板的端部设置有用于与地面接触的支撑桩；通过参照板A上的各组连接孔A连接有一个顶部连接座，顶部连接座的底部通过万向球铰机构A连接有一个钢缆连接套A；通过参照板B上的各组连接孔B连接有一个底部参照框，底部参照框的中部固定有一个底部连接座，底部连接座的顶部通过万向球铰机构A连接有一个钢缆连接套B，钢缆连接套A和钢缆连接套B之间通过一个刚性的钢缆连接，底部参照框的顶部设置有供钢缆摆动的摆动区间。

2.如权利要求1所述的一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构，其特征是：所述连接孔A的数量为3组，分别为中部连接孔A、左侧连接孔A、右侧连接孔A，顶部连接座包括四组连接脚A，其中两组连接脚A通过穿入到中部连接孔A中的螺栓组与参照板A固定，另外两组连接脚A则分别通过穿入到左侧连接孔A、右侧连接孔A的螺栓组与参照板A固定；连接孔B的数量为3组，分别为中部连接孔B、左侧连接孔B、右侧连接孔B，底部参照框包括四组连接脚B，其中两组连接脚B通过穿入到中部连接孔B中的螺栓组与参照板B固定，另外两组连接脚B则分别通过穿入到左侧连接孔B、右侧连接孔B的螺栓组与参照板B固定。

3.如权利要求2所述的一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构，其特征是：所述连接孔A和连接孔B上均设置有沿纵向轴线布置的刻度D。

4.如权利要求3所述的一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构，其特征是：所述顶部连接座的顶部设置有一个锥形的指示块A，指示块A的锥形尖端位于顶部连接座的轴线上，指示块A穿过中部连接孔A；底部参照框的底部设置有一个锥形的指示块B，指示块B的锥形尖端位于底部参照框的轴线上，指示块B穿过中部连接孔B。

5.如权利要求1所述的一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构，其特征是：所述底部参照框的顶部设置有参照平台，参照平台的外轮廓为矩形，在参照平台的矩形四边上均设置有刻度A，在参照平台上可拆卸的连接有参照标尺，所述参照标尺为矩形结构，在参照标尺的矩形四边上设置有刻度B，在参照标尺的中部设置有一个长条形的穿入孔，穿入孔的一端在参照标尺的矩形短边上开口，穿入孔的轴线平行于矩形长边，穿入孔的另一端上设置有一个用于与钢缆壁面接触的半圆形的镶嵌口，镶嵌口的圆心位于参照标尺的几何中心上；所述穿入孔的长条形侧边上设置有刻度C。

6.如权利要求1所述的一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构，其特征是：所述底部挤压机构A和底部挤压机构B均包括一个与支撑套B壁面螺纹连接的挤压螺栓，挤压螺栓的端部与钢格构柱壁面接触。

7.如权利要求1所述的一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构，其特征是：所述连接套A、连接套B为左右分体结构，左右分体之间通过螺栓固定连接，其分离面位于连接套A的纵向轴线上。

8.如权利要求1所述的一种提高明挖隧道基坑钢格构柱垂直度合格率的机构的使用方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：将连接套B套接到钢格构柱的底部，并将支撑板的支撑桩插入到地面，通过水平仪调整支撑板的水平度以保证连接套B垂直于地面；

步骤2：通过连接套B将钢格构柱压入到地面的桩孔内，并同步驱动底部挤压机构A和底部挤压机构B，将钢格构柱夹紧，并保证钢格构柱与连接套B的同轴度，使得此时钢格构柱与地面垂直；

步骤3：将连接套A套接到钢格构柱的顶部，将钢缆连接套A、钢缆连接套B通过钢缆连接，调整顶部连接座和底部参照框相对连接孔A、连接孔B的位置，顶部连接座和底部参照框此时同轴，同时将钢格构柱横梁连接座与基坑中的横梁通过螺栓进行预固定；

步骤4：通过压机将钢格构柱进一步压入到桩孔中，通过测量钢缆相对底部参照框中心轴线的同轴度可以测得钢格构柱在压入过程中，朝向哪一侧倾斜，钢缆偏移量较大的一个方向即为倾斜方向；

步骤5，通过调整钢格构柱横向端部相对钢格构柱横梁连接座上的长条形孔的相对位置，实时调整连接套A的相对整个钢格构柱横梁连接座的位置，从而使得钢格构柱顶部发生摆动，从而保证钢格构柱在压入过程中的实时垂直。