CN110043047A - 一种新型钢立柱植入装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型钢立柱植入装置及施工方法，其中，钢立柱植入装置调节组件、夹持组件及驱动调节组件以调节钢立柱相对竖直方向倾角的动力系统，所述夹持组件包括第一夹持单元及第二夹持单元，所述第二夹持单元连接于所述调节组件，所述第一夹持单元及第二夹持单元相互配合并分别夹持所述钢立柱，所述第一夹持单元以及第二夹持单元均包括夹爪及支撑平台，所述夹爪对应设置于所述支撑平台上，每个所述夹爪均具有沿竖直方向延伸的第一接触部以及与所述第一接触部倾斜设置的第二接触部，每个所述支撑平台上均设置有滑道。上支撑平台可以通过导向柱，上下移动。本发明提供的钢立柱植入装置以及钢立柱植入施工方法提高施工效率以及施工精度。

Description

一种新型钢立柱植入装置及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别是涉及一种钢立柱植入装置以及钢立柱植入施工方法。

背景技术

随着社会的发展，深基坑支护施工在国内的逆作法桩工工程日益增多，现阶段逆作法桩工工程项目多采用后插式工法施工，后插式工法施工的工作原理为先于桩孔内灌入混凝土，随后在混凝土未凝固前将钢立柱插入桩孔内的指定深度，即在桩孔内安装一根支承上部施工荷载的永久性钢立柱，并保证施工要求垂直度。竖向钢立柱植入是逆作法的核心技术，影响逆作竖向支承体系的承载能力及稳定性。配置液压调垂系统的全回转钻机与逆作调垂工艺的有机结合，是最常用的钢立柱植入施工方法。该施工方法对钢立柱插入时间段要求苛刻，存在施工效率低，施工精度差，施工费用高等问题，该施工方法具有一定的局限性。

发明内容

基于此，有必要针对现有钢立柱植入施工方法中存在的问题，设计一种新型钢立柱植入装置以及钢立柱植入施工方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明提供一种新型钢立柱植入装置，包括调节组件、夹持组件及驱动调节组件以调节钢立柱相对竖直方向倾角的动力系统，所述夹持组件包括第一夹持单元及第二夹持单元，所述第二夹持单元连接于所述调节组件，所述第一夹持单元及第二夹持单元相互配合并分别夹持所述钢立柱，所述第一夹持单元以及第二夹持单元均包括夹爪及支撑平台，所述夹爪对应设置于所述支撑平台上，每个所述夹爪均具有沿竖直方向延伸的第一接触部以及与所述第一接触部倾斜设置的第二接触部，每个所述支撑平台上均设置有滑道；每个所述夹爪均通过所述第二接触部沿相对应滑道滑动，并带动所述第一接触部抵持所述钢立柱；多个所述夹爪相互配合并夹紧所述钢立柱。

在其中一个实施例中，所述第一夹持单元和第二夹持单元的夹爪均为楔形夹爪，所述第二夹持单元的夹爪至少为三个。

在其中一个实施例中，所述新型钢立柱植入装置还包括导向柱，第一夹持单元的支撑平台可沿导向柱运动，下压植入钢立柱过程中所述第一夹持单元的夹爪抱紧钢立柱。

在其中一个实施例中，所述新型钢立柱植入装置用于钢立柱前插施工方法或者钢立柱后插施工方法。

利用该新型钢立柱植入装置进行钢立柱植入施工，按照常规后插法施工工艺，能有效解决施工效率低，施工精度差，施工费用高等问题，可以具有以下几点优势：1.钢立柱植入装置的主机重量比同型号全回转轻，对配套起重机要求更低；2.第一夹持单元和第二夹持单元同为楔形抱紧装置，上下同轴度靠数控机加工保证，精度更高；3.两支撑平台之间夹紧之间高度达1.2m，回填空间宽裕，回填效率比常规全回转高50％；4.施工不需要额外的辅助夹紧平台，钢立柱垂直精度度比常规全回转植入更高。

本发明还提供一种钢立柱植入施工方法，包括以下步骤：

在地面指定位置处挖掘并形成桩孔；

将第一支撑笼吊装于所述桩孔内；

将钢立柱悬设并伸入所述第一支撑笼及桩孔内；

利用新型钢立柱植入装置将所述钢立柱固定于预设位置，调节所述钢立柱的倾角，直至所述钢立柱达到预设倾角；

将第二支撑笼吊装于所述钢立柱内；

将所述第一支撑笼、钢立柱及第二支撑笼灌注并固定于所述桩孔内。

在其中一个实施例中，所述新型钢立柱植入装置包括夹持组件以及连接于夹持组件的调节组件，所述利用新型钢立柱植入装置将所述钢立柱固定于预设位置，调节所述钢立柱的倾角，直至所述钢立柱达到预设倾角的步骤包括：

所述夹持组件夹持所述钢立柱并将所述钢立柱固定于所述预设位置；

所述调节组件调节所述夹持组件以使所述钢立柱达到预设倾角。

在其中一个实施例中，所述夹持组件包括相互间隔设置的第一夹持单元及第二夹持单元，所述第二夹持单元连接于调节组件，所述第一夹持单元和第二夹持单元上分别开设有供所述钢立柱穿入的第一通孔和第二通孔，将钢立柱悬设并伸入所述第一支撑笼及桩孔内的步骤包括：

将所述钢立柱先穿过所述第一通孔和第二通孔，再伸入所述第一支撑笼及桩孔内。

在其中一个实施例中，所述利用新型钢立柱植入装置将所述钢立柱固定于预设位置，调节所述钢立柱的倾角，直至所述钢立柱达到预设倾角的步骤包括：

所述第一夹持单元夹紧所述钢立柱；

以所述第一通孔和第二通孔的圆心连线为基准确定所述钢立柱的倾角，通过所述调节组件调节第二夹持单元的姿态并带动钢立柱到达预设倾角；

所述第二夹持单元夹紧所述钢立柱，所述第一通孔与第二通孔形成的圆心连线与所述钢立柱的轴线相重合。

在其中一个实施例中，所述第一夹持单元和第二夹持单元均包括支撑平台以及相对支撑平台活动连接的夹爪，每个所述夹爪均具有沿竖直方向延伸的第一接触部以及与所述第一接触部倾斜设置的第二接触部，所述第一通孔、第二通孔分别开设在对应的所述支撑平台上，所述第一通孔和第二通孔内壁上均开设有与所述第二接触部相配合的滑道，所述第一夹持单元夹紧所述钢立柱以及所述第二夹持单元夹紧所述钢立柱的步骤均包括：

所述夹爪在外部主机的控制下，所述夹爪的第二接触部沿滑道滑动，带动所述第一接触部夹紧或者松开所述钢立柱。

在其中一个实施例中，所述钢立柱上安装有传感器，所述通过所述调节组件调节第二夹持单元的姿态并带动钢立柱到达预设倾角的步骤包括：

所述传感器检测所述钢立柱相对竖直方向的倾角，并发送包含所述倾角的电信号；

所述调节组件接收所述电信号并调节所述第二夹持单元相对水平方向的倾角，以改变第二夹持单元的姿态。

在其中一个实施例中，所述调节组件包括油缸以及驱动所述油缸改变伸缩量的驱动件，所述油缸连于所述第二夹持单元，所述调节组件接收所述电信号并调节所述第二夹持单元相对水平方向的倾角的步骤包括：

所述驱动件接收所述电信号并驱动所述油缸改变伸缩量以调节第二夹持单元的相对水平方向的倾角。

在其中一个实施例中，在将所述钢立柱穿过所述第一通孔和第二通孔的步骤之前，还包括：

在所述钢立柱顶部安装连接管，所述新型钢立柱植入装置的夹持组件通过夹持连接管以固定所述钢立柱的预设位置。

在其中一个实施例中，所述第一支撑笼、钢立柱以及第二支撑笼共轴设置，将所述第一支撑笼、钢立柱以及第二支撑笼灌注于所述桩孔内的步骤包括：

在吊装有所述第一支撑笼、钢立柱以及第二支撑笼的桩孔中灌注混凝土至预设深度，所述预设深度在高度上低于桩孔的孔口；

在所述桩孔的孔口与预设深度的区域，填充碎石于所述桩孔内壁与钢立柱外壁之间；

在所述桩孔的孔口与预设深度的区域，灌注混凝土于所述钢立柱内。

本发明提供的钢立柱植入施工方法，对钢立柱插入桩孔内的时间不作限制，无需将混凝土的凝固时间纳入考虑范围，提高施工效率，且通过设置钢立柱植入装置以调节钢立柱垂直度，提高施工精度。

附图说明

图1为本发明一实施例中钢立柱植入装置的结构示意图；

图2为图1所示的钢立柱植入装置的另一视角的结构示意图；

图3为图1所示的钢立柱植入装置的再一视角的结构示意图；

图4为图3所示的钢立柱植入装置中A-A处的剖面示意图；

图5为本发明一实施例中的钢立柱植入施工方法流程图；

图6为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S51的施工示意图；

图7为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S52的施工示意图；

图8(a)为图5中所示钢立柱植入施工方法中步骤S53的施工示意图一；

图8(b)为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S53的的施工示意图二；

图9为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S54的的施工示意图；

图10为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S55的施工示意图；

图11(a)为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S56的施工示意图一；

图11(b)为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S56的施工示意图二；

图11(c)为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S56的施工示意图三；

图11(d)为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S56的施工示意图四；

图11(e)为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S56的施工示意图五；

图11(f)为图5所示的钢立柱植入施工方法中步骤S56的施工示意图六。

主要元件符号说明

夹持组件	1
		第一夹持单元	11
第一通孔	111
		第二夹持单元	12
第二通孔	121
		支撑平台	13
滑道	131
		夹爪	14
第一接触部	141
		第二接触部	142
护栏	15
		导向柱	16
调节组件	2
		油缸	21
动力系统	3
		基板	4
传感器	5

如下具体实施方式将结合附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请一并参阅图1至图4，本发明提供一种新型钢立柱植入装置，将钢立柱固定于所述预设位置，并调节所述钢立柱的轴线相对竖直方向的倾角，直至所述钢立柱达到预设倾角。新型钢立柱植入装置包括夹持组件1、连于夹持组件1的调节组件2以及动力系统3，夹持组件1用于夹紧钢立柱，动力系统用于提供动力，以驱动调节组件2以调节钢立柱相对竖直方向倾角，调节组件2用于控制夹持组件1的姿态，改变相对水平方向的倾角，使得所述钢立柱达到预设倾角。

可以理解，所述新型钢立柱植入装置可用于钢立柱前插施工方法或者钢立柱后插施工方法中，其中，钢立柱前插施工方法为本发明提供的钢立柱植入施工方法。其中，预设位置以及预设倾角可根据需要设定，在本实施例中，预设倾角为所述钢立柱的轴线相对竖直方向的倾角为零度，也即钢立柱的轴线相对地面竖直；预设位置为钢立柱高度位置满足设计高程要求即可。具体地，所述钢立柱的顶部置于所述桩孔的孔口处；此外，钢立柱可以是钢管柱，或者其他材质的立柱。

夹持组件1包括相互间隔设置的第一夹持单元11及第二夹持单元12，所述第二夹持单元12连接于调节组件2，所述第一夹持单元11和第二夹持单元12分别设有供所述钢立柱穿过的第一通孔111和第二通孔121，钢立柱可穿过第一通孔111和第二通孔121并被夹持组件1夹紧固定。

进一步地，第一夹持单元11和第二夹持单元12均包括支撑平台13以及相对支撑平台13活动连接的夹爪14，所述夹爪14对应设置于所述支撑平台13上，在外部主机的驱动下，所述夹爪14相对支撑平台13发生运动，在运动过程中，夹爪14夹紧或者松开所述钢立柱。

具体地，第一夹持单元11的支撑平台13为第一支撑平台，第二夹持单元12的支撑平台13为第二支撑平台，第一通孔111开设在第一支撑平台上，第二通孔121开设在第一支撑平台。两支撑平台13之间夹紧之间高度达1.2m，支撑平台13大致呈板状，支撑平台13所在平面与地面相平行，在本实施例中，所述支撑平台13为长方体。第一支撑平台沿外周设置有护栏15，以保护操作人员的安全。

在其中一个实施例中，所述第一夹持单元11和第二夹持单元12的夹爪14均为楔形夹爪，所述夹爪可请参阅图4，图4为图3所示的钢立柱植入装置中A-A处的剖面示意图，夹爪14为楔形，每个夹爪14均具有沿竖直方向延伸的第一接触部141以及与所述第一接触部倾斜设置的第二接触部142，也即第二接触部142与竖直方向成倾角设置，每个所述支撑平台13上均设置有滑道131；每个所述夹爪14均通过所述第二接触部142沿相对应滑道131滑动，并带动所述第一接触部141抵持所述钢立柱；多个所述夹爪相互配合并夹紧所述钢立柱。滑道131与夹爪14形配合形成楔形夹紧结构，所述夹爪的第二接触部沿滑道滑动时，带动所述第一接触部夹紧或者松开所述钢立柱。

进一步地，滑道131开设在第一通孔111以及第二通孔121的内壁上，夹爪14的第一接触部141也可以是略带弧度的面或者平面，可贴靠钢立柱即可，第二接触部142也可以略带弧度的曲面或者平面，第二接触部142与滑道相配合，并贴靠滑道。夹爪14在夹紧钢立柱时，夹爪14相对滑道131产生相对位移，夹爪14沿着地面方向且朝向钢立柱轴线方向移动。

夹爪14的数量为多个，例如每个支撑平台13上可分布有3个、4个、8个等的多个夹爪14。进一步地，各夹爪14沿着第一通孔111或者第二通孔121外周对称分布，以保证钢立柱在处于夹紧时受力均匀。进一步地，所述第二夹持单元12的夹爪14至少为三个。

在本实施例中，第一支撑平台上分布的夹爪14数量为4个，沿第一通孔111外周成中心对称分布，第二支撑平台上分布的夹爪14数量为3个，沿第一通孔111外周均匀分布。

夹持组件1还包括导向柱16，第一支撑平台和第二支撑平台之间通过导向柱16固定连接，使得第一夹持单元11和第二夹持单元12相互平行间隔。具体地，所述导向柱16为多个，例如为2个、3个、4个、8个等。在本实施例中，导向柱16为4个，对称分布在支撑平台13的四个方位。

在其中一个实施例中，第一夹持单元11的支撑平台13可沿导向柱16运动，支撑平台13可随着导向柱16上下运动，随着支撑平台13的向下运动，所述第一夹持单元11的夹爪抱紧钢立柱后实现下压并在桩孔内植入钢立柱。

调节组件2包括油缸21以及驱动所述油缸21改变伸缩量的驱动件(图未示)，所述油缸21连于所述第二夹持单元12，具体地，油缸21通过调平第二支撑平台以达到调节钢立柱倾角的目的。在本实施例中，所述油缸21为支腿油缸21，所述驱动件为液压阀组，液压阀组受外部的动力系统3的控制，动力系统3通过液压管道连通液压阀组，动力系统3驱动支腿油缸21伸缩，进而调节第二支撑平台相对水平方向的倾角，以调节钢立柱倾角，保证钢立柱的垂直度。

具体地，所述油缸21数量为多个，均匀分布在第二支撑平台的下方。

钢立柱植入装置与地面相接触的位置还设有基板4，基板4作为工作平台，置于地面上，用于钢立柱植入装置，也即用于支撑夹持组件1以及调节组件2等元件。具体地，所述钢立柱植入装置的油缸21与所述基板4相接触。

本发明还提供一种钢立柱植入施工方法，用于将钢立柱下插入地面，请参阅图5，包括以下步骤：

S51：在地面指定位置处挖掘并形成桩孔；

S52：将第一支撑笼吊装于所述桩孔内；

S53：将钢立柱悬设并伸入所述第一支撑笼及桩孔内；

S54：利用钢立柱植入装置将所述钢立柱固定于预设位置，调节所述钢立柱的倾角，直至所述钢立柱达到预设倾角；

S55：将第二支撑笼吊装于所述钢立柱内；

S56：将所述第一支撑笼、钢立柱及第二支撑笼灌注并固定于所述桩孔内。

在步骤S51中，还包括施工准备，也即为在地面指定位置处挖掘并形成桩孔提供施工准备，施工准备包括布置施工现场、平整施工场地以及将桩位放样。其中，平整施工场地方便包括钢立柱植入装置在内的施工装置在该施工场地施工。

在步骤S51中，所述地面指定位置也即桩位放样的位置，对挖掘形成桩孔的方式不限制，例如通过全套管全回转钻机形成桩孔，也可以通过旋挖钻机进行旋挖形成桩孔，所述桩孔的挖掘深度应达设计标准，请参阅图6所示的在地面指定位置处挖掘并形成桩孔的施工示意图，其中，桩孔由下至上的标记为桩底标高、地面标高，且标高满足施工标准中的要求。

所述步骤S51还包括：在地面指定位置挖掘形成桩孔后，清除所述桩孔内的沉渣，使得沉渣厚度满足设计标准。

在步骤S52中，将第一支撑笼吊装于所述桩孔内，并保证第一支撑笼位于桩孔内的水平位置以及高程满足设计标准，高程指的是第一支撑笼的顶部铅垂线方向到绝对基面的距离，请参阅图7所示的将第一支撑笼吊装于所述桩孔内的施工示意图。本实施例中，所述第一支撑笼可以例如采用钢筋笼，大致为圆柱状，与桩孔大致同轴设置，其中，第一支撑笼顶部的标高位置介于桩孔的桩底标高位置以及地面标高位置之间，且需满足施工标准中的要求。

所述步骤S53还包括，将钢立柱植入装置就位于桩孔上，并使得钢立柱植入装置中心与桩孔中心一致，具体包括以下步骤：

对桩孔对应的桩心放线定位；

将基板4吊至桩孔上方，通过经纬仪和十字定位法不断调整保证基板4中心与桩孔中心一致，也即基板4中心与桩孔在一条直线上，其中，基板4作为工作平台，置于地面上，用于钢立柱植入装置；

将钢立柱植入装置起吊至基板4上，通过经纬仪和十字定位法不断调整，以保证钢立柱植入装置中心、基板4中心及桩孔中心一致，也即钢立柱植入装置中心、基板4中心及桩孔中心在一条直线上。

所述步骤S53还包括，在钢立柱植入装置就位于桩孔后，调平钢立柱植入装置。由外部的动力系统3提供动力，连通动力系统3与钢立柱植入装置之间的液压管道，以调平钢立柱植入装置，实现钢立柱植入装置的就位，请参阅图8(a)所示钢立柱植入装置就位的施工示意图。

所述步骤S53还包括，在调平钢立柱植入装置之后，进行桩位复测。桩位复测也即，重新检测钢立柱植入装置中心、基板4中心及桩孔中心，以保证三个中心一致，以增加施工精度，减小误差。

在步骤S53中，将钢立柱吊设于桩孔中且置于所述第一支撑笼内，并使得所述钢立柱达到预设位置，请参阅图8(b)的将钢立柱悬设并伸入所述第一支撑笼及桩孔内的施工示意图，钢立柱底部的标高位置介于第一支撑笼标顶部的标高位置以及桩孔的桩底标高位置之间。

进一步，将所述钢立柱先穿过所述第一通孔111和第二通孔121，再伸入所述第一支撑笼及桩孔内。支撑平台内的第一通孔111和第二通孔121对钢立柱起到引导并扶正的作用，同时便于夹持组件1于所述第一通孔111和第二通孔121处夹紧所述钢立柱。

其中，可采用履带吊车将钢立柱吊装至桩孔中，使钢立柱在桩孔内的预设位置需满足设计高程的要求。吊装钢立柱的方式不作限制，优选地，采用主、副钩同时多点抬吊钢立柱回直方法，以保证钢立柱自身的垂直精度。在所述预设位置，所述钢立柱的顶部置于所述桩孔的孔口处，钢立柱的顶部可与所述桩孔的孔口基本平齐。

在所述钢立柱穿过所述第一通孔111和第二通孔121步骤之前，还包括以下步骤：在所述钢立柱顶部安装连接管，所述钢立柱植入装置的夹持组件1通过夹持连接管以固定所述钢立柱的预设位置。

通过增设外径比较统一的连接管，克服由于在实际施工过程中由于钢立柱沿轴线方向的直径不统一导致夹持组件1不容易夹紧的问题，可以更好地吊装钢立柱。此外，由于钢立柱位于地下，施工装置位于地面上，为便于施工装置在底面上就能实现固定地下的钢立柱的目的，故而增设连接管，连接管由钢立柱的顶部向钢立柱植入装置方向延伸，且穿过第一通孔111和第二通孔121，以便于钢立柱植入装置夹紧连接管。

在步骤S54中，利用钢立柱植入装置将所述钢立柱固定于预设位置，调节所述钢立柱的倾角，直至所述钢立柱达到预设倾角的步骤包括：所述夹持组件1夹持所述钢立柱并将所述钢立柱固定于所述的预设位置；所述调节组件2调节所述夹持组件1以使所述钢立柱达到预设倾角，请参阅图9。

进一步地，步骤S54通过以下步骤实现：

S541：所述第一夹持单元11夹紧所述钢立柱；

S542：以所述第一通孔和第二通孔的圆心连线为基准确定所述钢立柱的倾角，通过所述调节组件调节第二夹持单元的姿态并带动钢立柱到达预设倾角；

S543：所述第二夹持单元12夹紧所述钢立柱，所述第一通孔与第二通孔形成的圆心连线与所述钢立柱的轴线相重合。

通过利用两点固定原理，钢立柱于所述第一通孔111和第二通孔121两处被夹紧，从而确定所述钢立柱相对竖直方向的预设倾角，保证钢管柱垂直精度及稳定性。夹持组件1夹紧所述钢立柱时，第一通孔111与第二通孔121形成的圆心连线与所述钢立柱的轴线相重合，通过调控第一通孔111与第二通孔121形成的圆心连线，即可达到控制钢立柱的轴线相对竖直方向的倾角。

当钢立柱穿过第一通孔111和第二通孔121，第一夹持单元11夹紧钢立柱，实现将钢立柱初步扶正夹紧，由于可以所述第一通孔和第二通孔的圆心连线为基准确定所述钢立柱的倾角，如在夹紧过程中发现钢立柱偏向一方，通过所述调节组件调节第二夹持单元的姿态改变圆心连线相对竖直方向的倾角，并带动钢立柱到达预设倾角，也即调节组件调节第二支撑平台相对水平方向的倾角以不断调平钢立柱植入装置。其中，可通过经纬仪来测量钢立柱基本满足施工要求垂直度及中心定位，第二夹持单元12夹紧所述钢立柱，以保证钢立柱竖直设置。

进一步地，所述第一夹持单元夹紧所述钢立柱以及所述第二夹持单元夹紧所述钢立柱的步骤均包括：

所述夹爪14在外部主机的控制下，所述夹爪14的第二接触部142沿滑道131滑动，带动所述第一接触部141夹紧或者松开所述钢立柱。

具体地，第一接触部141与第二接触部142为平面，且相交形成楔形状，相交形成的夹角可以30度到60度之间，优选为30度，以便夹爪14与滑道131之间产生相对位移，便于夹紧或者松开所述钢立柱。

具体地，调节组件2通过调节夹持组件1实现调平钢立柱植入装置的目的，进一步地，通过调节第二支撑平台相对水平方向的倾角，达到调节钢立柱相对竖直方向的倾角的目的。

在本实施例中，调节组件2包括油缸21以及驱动所述油缸21改变伸缩量的驱动件，所述油缸21连于所述第二夹持单元12，所述调节组件2调节所述第二夹持单元12相对水平方向的倾角的步骤包括：所述驱动件驱动所述油缸21改变伸缩量调节第二夹持单元12相对水平方向的倾角。

在本实施例中，油缸21采用支腿油缸21，支腿油缸21分布在第二支撑平台的不同方向，也即分布在第二支撑平台不同点位，通过调节支腿油缸21不同伸缩量，以调平第二支撑平台，进而达到调节钢立柱相对竖直方向的倾角的目的。

可以理解，控制支腿油缸21的伸缩量可采用手动或自动的方式，以达到调节钢立柱倾角的目的。其中，动力系统3控制支腿油缸21的伸缩量为自动方式，通过手动调节支腿油缸21的伸缩量为手动方式。

更进一步地，所述钢立柱上安装有传感器5，步骤S542包括以下步骤：

S5421：所述传感器5检测所述钢立柱相对竖直方向的倾角，并发送包含所述倾角的电信号，以检测钢立柱的垂直度。具体地，所述传感器5为倾角传感器5。

S5422：所述调节组件2接收所述电信号并调节所述第二夹持单元12的姿态，也即调节所述第二夹持单元12相对水平方向的倾角，以达到调平钢立柱植入装置的目的，进而使得受夹持组件1夹紧的钢立柱相对水平方向竖直设置，也即达到钢立柱的轴线相对竖直方向的倾角为零的预设倾角。相应地，所述驱动件接收所述电信号并驱动所述油缸改变伸缩量以调节第二夹持单元12的相对水平方向的倾角。

可以理解，传感器5可以多个，沿钢立柱轴线方向布置，例如，可以在钢立柱的顶部、中部以及底部各安装由传感器5，安装位置可参照图9中所示的位置，传感器5进行多点检测钢管柱的竖直情况，以方便更好检测钢立柱的垂直度，也即相对竖直方向的倾斜情况。

钢立柱植入装置固定钢立柱并调节钢立柱倾角的具体过程为：钢立柱植入装置的第一夹持单元11运作，此时通过传感器5动态检测钢立柱的垂直度，可通过调节不同点位的支腿油缸21的伸缩量调平钢立柱植入装置以确保钢立柱的垂直精度。钢立柱垂直度经检测合格后，第二夹持单元12夹紧钢立柱顶部的连接管。钢立柱植入装置在满足钢立柱垂直度以及水平高程的设计标准下，将钢立柱固定于该预设位置。

在步骤S55中，将第二支撑笼吊装于所述钢立柱内，请参阅图10所示。

可以理解，所述钢立柱为中空设置，以便于吊放第二支撑笼于所述钢立柱内，钢立柱两端与第二支撑笼两端基本平齐，第二支撑笼吊装于所述钢立柱内时应满足设计标高位置的要求。第一支撑笼、第二支撑笼以及钢立柱应同轴设置。具体地，第二支撑笼在本实例中采用钢筋笼。如图10所示，右侧标高为第二支撑笼顶部标高，左侧自下而上依次为桩孔的桩底标高、钢立柱底部标高、地面标高。

在步骤S56中，具体包括以下步骤：

S561：在吊装有所述第一支撑笼、钢立柱以第二支撑笼的桩孔中灌注混凝土至预设深度，所述预设深度在高度上低于桩孔的孔口。

S562：在所述桩孔的孔口与预设深度的区域，填充碎石于所述桩孔内壁与钢立柱外壁之间。

S563：在所述桩孔的孔口与预设深度的区域，灌注混凝土于所述钢立柱内。

所述步骤S561还包括：吊放导管并开始灌注。具体为吊装有用于灌注混凝土的导管，预备通过该导管将混凝土灌注至桩孔内，以便于灌注混凝土至预设深度，请参阅图11(a)所示，导管插入桩孔且靠近桩底的位置。。

在步骤S561中，灌注混凝土至预设深度，并测量硂面高度。预设深度需满足施工标准所设计的深度，即钢立柱外侧灌注混凝土应达到的硂面高度，请参阅图11(b)所示，钢立柱外侧混凝土的硂面高度应介于钢立柱底部标高位置以及地面标高位置之间，钢立柱外侧混凝土的硂面高度简称为外侧混凝土标高。

所述步骤S561还包括：在桩孔中灌注混凝土至预设深度后，拔除相应的导管。

所以，步骤S561的过程为：吊装导管并开始灌注作业，灌注混凝土于桩孔内，混凝土灌注至钢立柱设计埋深高程后，停止灌注并逐节拔除部分导管，防止导管被混凝土所凝固于桩孔内，并检测钢立柱外部的混凝土满足设计埋深高程要求。

在步骤S562中，在钢立柱两侧进行碎石回填，保证地基的基础稳定性，请参阅图11(c)所示。

在步骤S563中，碎石回填结束后，继续进行钢立柱内部混凝土的灌注工作，请参阅图11(d)所示。

灌注混凝土至设计高程后，拔除余下导管。其中，灌注混凝土至设计埋深高程时，再次测量内测混凝土硂面高度，也即内部混凝土标高，如图11(e)所示。

需要注意的是，本实施例中的设计高程、标高、设计埋深高程以及设计要求可参考施工标准中的要求。

所述钢立柱植入施工方法还包括：混凝土灌注工作完结后，钢立柱植入装置持续夹持固定钢立柱，待钢立柱外侧混凝土初凝时，也即灌注的桩孔形成的地基具有足够强度后，拆除连接管后，再将施工装置移开，以完成该点位的钢立柱插入地面的作业，再进行下一处的作业。完成作业的桩基形状如图11(f)所示，该桩基中，由下至上，依次是桩孔的桩底标高、钢立柱底部标高、外侧混凝土标高以及内侧混凝土标高，且各标高需满足施工标准要求。

本发明提供的钢立柱植入施工方法以及钢立柱植入装置，其中，钢立柱植入装置用于所述的钢立柱植入施工方法中，对钢立柱插入的桩孔内的时间不作限制，无需将混凝土的凝固时间纳入考虑范围，提高施工效率，且通过设置调节组件2以调节钢立柱相对竖直方向的预设倾角，并用第一夹持单元11、第二夹持单元12共同固定钢立柱，提高施工精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种新型钢立柱植入装置，包括调节组件、夹持组件及驱动调节组件以调节钢立柱相对竖直方向倾角的动力系统，所述夹持组件包括第一夹持单元及第二夹持单元，所述第二夹持单元连接于所述调节组件，所述第一夹持单元及第二夹持单元相互配合并分别夹持所述钢立柱，其特征在于：

所述第一夹持单元以及第二夹持单元均包括夹爪及支撑平台，所述夹爪对应设置于所述支撑平台上，每个所述夹爪均具有沿竖直方向延伸的第一接触部以及与所述第一接触部倾斜设置的第二接触部，每个所述支撑平台上均设置有滑道；每个所述夹爪均通过所述第二接触部沿相对应滑道滑动，并带动所述第一接触部抵持所述钢立柱；多个所述夹爪相互配合并夹紧所述钢立柱。

2.如权利要求1所述的新型钢立柱植入装置，其特征在于，所述第一夹持单元和第二夹持单元的夹爪均为楔形夹爪，所述第二夹持单元的夹爪至少为三个。

3.如权利要求1所述的新型钢立柱植入装置，其特征在于，所述新型钢立柱植入装置还包括导向柱，第一夹持单元的支撑平台可沿导向柱运动，下压植入钢立柱过程中所述第一夹持单元的夹爪抱紧钢立柱。

4.如权利要求1所述的新型钢立柱植入装置，其特征在于，所述新型钢立柱植入装置用于钢立柱前插施工方法或者钢立柱后插施工方法。

5.一种钢立柱植入施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

在地面指定位置处挖掘并形成桩孔；

将第一支撑笼吊装于所述桩孔内；

将钢立柱悬设并伸入所述第一支撑笼及桩孔内；

利用新型钢立柱植入装置将所述钢立柱固定于预设位置，调节所述钢立柱的倾角，直至所述钢立柱达到预设倾角；

将第二支撑笼吊装于所述钢立柱内；

将所述第一支撑笼、钢立柱及第二支撑笼灌注并固定于所述桩孔内。

6.如权利要求5所述的钢立柱植入施工方法，其特征在于，所述新型钢立柱植入装置包括夹持组件以及连接于夹持组件的调节组件，所述利用新型钢立柱植入装置将所述钢立柱固定于预设位置，调节所述钢立柱的倾角，直至所述钢立柱达到预设倾角的步骤包括：

所述夹持组件夹持所述钢立柱并将所述钢立柱固定于所述预设位置；

所述调节组件调节所述夹持组件以使所述钢立柱达到预设倾角。

7.如权利要求6所述的钢立柱植入施工方法，其特征在于，所述夹持组件包括相互间隔设置的第一夹持单元及第二夹持单元，所述第二夹持单元连接于调节组件，所述第一夹持单元和第二夹持单元上分别开设有供所述钢立柱穿入的第一通孔和第二通孔，将钢立柱悬设并伸入所述第一支撑笼及桩孔内的步骤包括：

将所述钢立柱先穿过所述第一通孔和第二通孔，再伸入所述第一支撑笼及桩孔内。

8.如权利要求7所述的钢立柱植入施工方法，其特征在于，所述利用新型钢立柱植入装置将所述钢立柱固定于预设位置，调节所述钢立柱的倾角，直至所述钢立柱达到预设倾角的步骤包括：

所述第一夹持单元夹紧所述钢立柱；

以所述第一通孔和第二通孔的圆心连线为基准确定所述钢立柱的倾角，通过所述调节组件调节第二夹持单元的姿态并带动钢立柱到达预设倾角；

所述第二夹持单元夹紧所述钢立柱，所述第一通孔与第二通孔形成的圆心连线与所述钢立柱的轴线相重合。

9.如权利要求8所述的钢立柱植入施工方法，其特征在于，所述第一夹持单元和第二夹持单元均包括支撑平台以及相对支撑平台活动连接的夹爪，每个所述夹爪均具有沿竖直方向延伸的第一接触部以及与所述第一接触部倾斜设置的第二接触部，所述第一通孔、第二通孔分别开设在对应的所述支撑平台上，所述第一通孔和第二通孔内壁上均开设有与所述第二接触部相配合的滑道，所述第一夹持单元夹紧所述钢立柱以及所述第二夹持单元夹紧所述钢立柱的步骤均包括：

所述夹爪在外部主机的控制下，所述夹爪的第二接触部沿滑道滑动，带动所述第一接触部夹紧或者松开所述钢立柱。

10.如权利要求9所述的钢立柱植入施工方法，其特征在于，所述钢立柱上安装有传感器，所述通过所述调节组件调节第二夹持单元的姿态并带动钢立柱到达预设倾角的步骤包括：

所述传感器检测所述钢立柱相对竖直方向的倾角，并发送包含所述倾角的电信号；

所述调节组件接收所述电信号并调节所述第二夹持单元相对水平方向的倾角，以改变第二夹持单元的姿态。

11.如权利要求10所述的钢立柱植入施工方法，其特征在于，所述调节组件包括油缸以及驱动所述油缸改变伸缩量的驱动件，所述油缸连于所述第二夹持单元，所述调节组件接收所述电信号并调节所述第二夹持单元相对水平方向的倾角的步骤包括：

所述驱动件接收所述电信号并驱动所述油缸改变伸缩量以调节第二夹持单元的相对水平方向的倾角。

12.如权利要求11所述的钢立柱植入施工方法，其特征在于，在将所述钢立柱穿过所述第一通孔和第二通孔的步骤之前，还包括：

在所述钢立柱顶部安装连接管，所述新型钢立柱植入装置的夹持组件通过夹持连接管以固定所述钢立柱的预设位置。

13.如权利要求5所述的钢立柱植入施工方法，其特征在于，所述第一支撑笼、钢立柱以及第二支撑笼共轴设置，将所述第一支撑笼、钢立柱以及第二支撑笼灌注于所述桩孔内的步骤包括：

在吊装有所述第一支撑笼、钢立柱以及第二支撑笼的桩孔中灌注混凝土至预设深度，所述预设深度在高度上低于桩孔的孔口；

在所述桩孔的孔口与预设深度的区域，填充碎石于所述桩孔内壁与钢立柱外壁之间；

在所述桩孔的孔口与预设深度的区域，灌注混凝土于所述钢立柱内。