CN113235654B - 一种盖挖逆作法永久钢管柱定位装置及施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种盖挖逆作法永久钢管柱定位装置及施工方法，利用吊机将钢套管吊装进立桩柱孔内,在钢套管底部设有定位十字准星板,利用作业平台上的同步牵引电机,将定位装置装进钢套管内,经定位十字准星板准星和作业平台上激光垂准仪将检测的垂直度信息发给电脑，电脑向定位装置中的双杆同步电动推杆中的电力驱动器发出指令，电力驱动器接收到指令驱动内外推杆，对钢管柱进行精确定位后；向钢管柱浇筑混凝土；该装置及施工方法能够快速、方便的将钢管柱在钢套管内实现自动精确定位，有效地解决了软地层基坑开挖作业的安全风险，钢管柱定位工艺繁琐，耗时长的问题，加快了钢管柱安装进度，节省了施工成本，提高了企业的经济效益。

Description

一种盖挖逆作法永久钢管柱定位装置及施工方法
技术领域
本发明属于地下空间施工技术领域，具体涉及一种盖挖逆作法永久钢管立柱定位装置及施工方法。
背景技术
对于目前正在大量修建的大型地铁车站施工，采用盖挖逆作法可以有效地解决地面交通疏解问题，并对一些软弱地层基坑等，可降低基坑开挖作业安全风险及支护成本。地铁车站钢管柱作为永久结构柱，承担施工阶段和使用阶段的竖向荷载，其施工过程对安装精度包括柱体高程、平面位置以及垂直度要求十分严格，因此，在盖挖逆作法进行中，中间永久钢管柱的安装，是关乎整个工程质量和结构安全的关键。 目前的钢管柱定位多采用钢套筒人工定位，工艺繁琐且耗时较长，人员上下钢套管更是不易；而利用HPE液压垂直插入机，则工艺施工流程简单，速度快，但成本投入较大。
为此，有必要设计一种盖挖逆作法永久钢管柱定位装置及施工方法，实现钢管柱的自动精确调整对位，避免人员进入钢套筒内作业，在不大幅增加成本的情况下，实现快速高效的完成钢管柱定位安装。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种盖挖逆作法永久钢管柱定位装置及施工方法，该装置及施工方法能够快速、方便的将盖挖逆作法永久钢管柱在钢套管内实现自动检测精确定位，无需人员进入钢套筒内，加快了钢管柱安装进度，节省了施工成本。
一种盖挖逆作法永久钢管柱定位装置，包括定位装置、双杆同步电动推杆、电力驱动器、吊耳、钢管柱、钢套管、定位十字准星板、作业平台、牵引电机、激光垂准仪、电脑、导线和六边形骨架；其特征是：在立柱桩孔口外圆上设有作业平台7, 钢套管3底部设有定位十字准星板5，钢套管3中部安装有定位装置1；第一同步牵引电机801、第二同步牵引电机802和第三同步牵引电机安装固定在作业平台7上(分别以120角度),第一钢丝绳601的两端分别装在第一同步牵引电机801轴上的第一卷筒与六边形骨架m的第一吊耳109上，第二钢丝绳602的两端分别装在第二同步牵引电机802轴上的第二卷筒与六边形骨架m第二吊耳110上，第三钢丝绳的两端分别装在第三同步牵引电机轴上的第三卷筒与六边形骨架的第三吊耳111上；在第一同步牵引电机801、第二同步牵引电机802和第三同步牵引电机的作用下，实现将定位装置1放入或吊出钢套管3；钢管柱2插装在定位装置1中六边形骨架的孔内，在钢管柱2的下部外圆面（轴向）上均布焊接有栓钉4，栓钉4用于抗梁柱节点范围剪切力；激光垂准仪9装在作业平台7上，第一导线11的两端分别连接在定位装置1与电脑10上，第二导线12的两端分别连接在激光垂准仪9与电脑10上；组成一种盖挖逆作法永久钢管柱定位装置。
在六边形骨架m的第二骨架杆b、第四骨架杆d和第六骨架杆f的中间横孔内,分别安装有结构相同的第一双杆同步电动推杆101、第二双杆同步电动推杆102和第三双杆同步电动推杆103。
一种盖挖逆作法永久钢管柱定位施工方法，其方法步骤为:
第一步钻立柱桩孔：平整施工作业面，采用泥浆护壁钻立柱桩孔后；
第二步吊装钢套管：首先将焊接好的整体钢套管3吊装进入立柱桩孔内；
第三步安装同步牵引电机：第一同步牵引电机801、第二同步牵引电机802和第三同步牵引电机，以120角度安装固定在孔口作业平台7上；
第四步灌注混凝土桩柱脚；在钢套管底灌注混凝土桩柱脚14至第一次浇筑标高16，然后凿除浮桩15；然后将预埋在钢套管底部的桩柱脚定位钢筋13与定位钢筋连接件19进行可靠连接;
第五步浇筑定位钢筋混凝土：浇筑定位钢筋混凝土至第二次浇筑标高17；同时安装、校核定位十字准星板平面位置、标高、及其平整度，以保证定位十字准星板5底面平整度，定位十字准星板面不平度偏差小于5mm；
第六步养护混凝土：当浇筑混凝土终凝后，浇水养护混凝土强度达到设计强度的75%时，即可吊装钢管柱；
第七步安装定位装置：利用第一同步牵引电机801、第二同步牵引电机802和第三同步牵引电机将定位装置1吊装在钢套管3内；使定位装置1处在锚固栓钉4的上部；
第八步吊装钢管柱：将制作好的钢管柱2 一次性整体吊起插装在钢套管3内定位装置1的六边形骨架中，并使定位十字准星板5处在钢管柱2底部管孔中心；
第九步钢管柱精确定位：启动电脑，电脑接收到作业平台7上激光垂准仪9与定位十字准星板5上的反光定位准星偏差值信息后，电脑向定位装置1发出定位指令，定位装置1中的第一双杆同步电动推杆101、第二双杆同步电动推杆102和第三双杆同步电动推杆103中的驱动器接到定位指令后,电力驱动器驱动内外推杆伸出，对钢管柱2进行精确定位后；开始灌筑钢管柱2内混凝土以及钢套管3与钢管柱2之间浇筑混凝土至第三次浇筑标高18；
第十步钢管柱内浇筑混凝土：待浇筑混凝土强度达到设计强度的75%时，向钢管柱2内浇筑混凝土至钢管柱2顶部；
第十一步卸出定位装置：启动电脑松开程序，电脑向发定位装置1发出松开指令，第一双杆同步电动推杆101、第二双杆同步电动推杆102和第三双杆同步电动推杆103中的电力驱动器接到指令后,电力驱动器驱动内外推杆缩回, 内外推杆分别脱离钢管柱2外壁和与钢套管3内壁；利用作业平台上的第一同步牵引电机、第二同步牵引电机和第三同步牵引电机，将定位装置1从钢套管3内卸出；
第十二步转移定位装置：将定位装置、激光垂准仪和第一同步牵引电机、第二同步牵引电机和第三同步牵引电机转移到下一立柱桩孔上使用。
本发明的有益效果是：本发明与现有技术相比，盖挖逆作法永久钢管柱定位装置及施工方法，采用该装置及施工方法能够快速、方便的将钢管柱在钢套管内实现自动精确定位，有效地解决了软地层基坑开挖作业安全风险，对钢管柱定位工艺繁琐，耗时长的问题；加快了钢管柱安装进度，节省了施工成本，提高了企业的经济效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的施工方法步骤流程示意图；
图2是钢管柱定位装置结构示意图；
图3是图2中的A-A剖视放大图；
图4是图3中m向放大图（骨架与双杆同步电动推杆）；
图5是图2中B-B剖视放大图；
图6是图2中的D向结构放示意大图。
在图中：1.定位装置,101.第一双杆同步电动推杆，102.第二双杆同步电动推杆，103.第三双杆同步电动推杆，104.电力驱动器，105.内推杆，106.外推杆，107.弧形抱块，108.弧形块，109.第一吊耳，110.第二吊耳，111.第三吊耳，2.钢管柱，3.钢套管，4.栓钉，5.定位十字准星板，601.第一钢丝绳，602.第二钢丝绳，7.作业平台，801.第一同步牵引电机，802.第二同步牵引电机，9.激光垂准仪，10.电脑，11.第一导线，12.第二导线，13.定位钢筋，14.混凝土桩柱脚，15.清除浮桩，16.第一次浇筑标高，17.第二次浇筑标高，18.第三次浇筑标高，19.定位钢筋连接件，20.桩孔受力钢筋，21.底梁,a.第一骨架杆，b.第二骨架杆，c.第三骨架杆，d.第四骨架杆，e.第五骨架杆，f.第六骨架杆，m.六边形骨架。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向（X）”、“纵向（Y）”、“竖向（Z）”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，除非另有明确具体的限定。
下面结合说明书的附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本申请的限制。
参见图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明实施例提供一种盖挖逆作法永久钢管柱定位装置，在立柱桩孔口外圆上设有作业平台7, 钢套管3的内孔底部设有定位十字准星板5，钢套管3中部安装有定位装置1；第一同步牵引电机801、第二同步牵引电机802和第三同步牵引电机，分别以120角度安装固定在作业平台7的台面上,第一钢丝绳601的两端分别装在第一同步牵引电机801轴上的第一卷筒与六边形骨架m的第一吊耳109上，第二钢丝绳602的两端分别装在第二同步牵引电机802轴上的第二卷筒与六边形骨架上的第二吊耳110上，第三钢丝绳的两端分别装在第三同步牵引电机轴上的第三卷筒与六边形骨架上的第三吊耳111上；在第一同步牵引电机801、第二同步牵引电机802和第三同步牵引电机的作用下，实现将定位装置1放入或吊出钢套管3，钢管柱2插装在定位装置1中六边形骨架的孔内，在钢管柱2的下部外圆面（轴向）上均布焊接有栓钉4，栓钉4用于抗梁柱节点范围剪切力；
激光垂准仪9装在作业平台7上，第一导线11的两端分别连接在定位装置1与电脑10上，第二导线12的两端分别连接在激光垂准仪9与电脑10上；组成一种盖挖逆作法永久钢管柱定位装置。
所述的六边形骨架：在六边形骨架m的第二骨架杆b、第四骨架杆d和第六骨架杆f的中间横孔内,分别安装有结构相同的第一双杆同步电动推杆101、第二双杆同步电动推杆102和第三双杆同步电动推杆103。
第二双杆同步电动推杆102和第三双杆同步电动推杆103与第一双杆同步电动推杆101结构和安装方法相同。
第一双杆同步电动推杆101中的内推杆105一端装的弧形抱块107与钢管柱2的外壁接触在一起；外推杆106一端装的弧形块108与钢套管3的内壁接触在一起。
所述的双杆同步电动推杆，包括电力驱动器104，内推杆105、外推杆106、离合器、环形和伞状齿轮、内部电源保护装置、蜗轮蜗杆减速机和支撑架；经组合安装成为双杆同步电动推杆。
所述的双杆同步电动推杆可在市场直接购买。
所述的六边形骨架，在六边形定位骨架中的第一骨架杆a、第三骨架杆c和第五骨架杆e的中间，分别设有第一吊耳109、第二吊耳110和第三吊耳111。
所述的定位十字准星板5，在钢管柱的底部装有定位十字准星板5，在定位十字准星板的中心粘贴有反光定位准星。
参见图1的实施例：
本发明的盖挖逆作法永久钢管柱定位施工方法,其方法步骤为:
第一步钻立柱桩孔：平整施工作业面，采用泥浆护壁钻立柱桩孔后；
第二步吊装钢套管：首先将焊接好的整体钢套管3吊装进入立柱桩孔内；
第三步安装同步牵引电机：第一同步牵引电机801、第二同步牵引电机802和第三同步牵引电机，以120角度安装固定在孔口作业平台7上；
第四步灌注混凝土桩柱脚；在钢套管底灌注混凝土桩柱脚14至第一次浇筑标高16，然后凿除浮桩15； 然后将预埋在钢套管底部的定位钢筋13与定位钢筋连接件19进行可靠连接;
第五步浇筑定位钢筋混凝土：浇筑定位钢筋混凝土至第二次浇筑标高17；同时安装、校核定位十字准星板平面位置、标高、及其平整度，以保证定位十字准星板5底面平整度，定位十字准星板面不平度偏差小于5mm；
第六步养护混凝土：当浇筑混凝土终凝后，浇水养护混凝土强度达到设计强度的75%时，即可吊装钢管柱；
第七步安装定位装置：利用第一同步牵引电机801、第二同步牵引电机802和第三同步牵引电机将定位装置1吊装在钢套管3内；使定位装置1处在锚固栓钉4的上部；
第八步吊装钢管柱：将制作好的钢管柱2 一次性整体吊起插装在钢套管3内定位装置1的六边形骨架中，并使定位十字准星板5处在钢管柱2底部管孔中心；
第九步钢管柱精确定位：启动电脑，电脑接收到作业平台7上激光垂准仪9与定位十字准星板5上的反光定位准星偏差值信息后，电脑向定位装置1发出定位指令，定位装置1中的第一双杆同步电动推杆101、第二双杆同步电动推杆102和第三双杆同步电动推杆103中的驱动器接到定位指令后,电力驱动器驱动内外推杆伸出，对钢管柱2进行精确定位后；开始浇筑钢管柱2内混凝土以及钢套管3与钢管柱2之间浇筑混凝土至第三次浇筑标高18；
第十步钢管柱内浇筑混凝土：待浇筑混凝土强度达到设计强度的75%时，向钢管柱2内浇筑混凝土至钢管柱2顶部；
第十一步卸出定位装置：启动电脑松开程序，电脑向发定位装置1发出松开指令，第一双杆同步电动推杆101、第二双杆同步电动推杆102和第三双杆同步电动推杆103中的电力驱动器接到指令后，电力驱动器驱动内外推杆缩回, 内外推杆分别脱离钢管柱2外壁和与钢套管3内壁；利用作业平台上的第一同步牵引电机、第二同步牵引电机和第三同步牵引电机，将定位装置1从钢套管3内卸出；
第十二步转移定位装置：将定位装置、激光垂准仪和第一同步牵引电机、第二同步牵引电机和第三同步牵引电机转移到下一立柱桩孔上使用。

Claims (1)

1.一种盖挖逆作法永久钢管柱定位施工方法；其特征是：
第一步钻立桩柱孔：平整施工作业面，采用泥浆护壁钻立桩柱孔后；
第二步吊装钢套管：首先将焊接好的整体钢套管吊装进入立柱桩孔内；
第三步安装同步牵引电机：第一同步牵引电机（801）、第二同步牵引电机（802）和第三同步牵引电机，以120角度安装固定在孔口作业平台（7）上；
第四步灌注混凝土桩柱脚；在钢套管底灌注混凝土桩柱脚（14）至第一次浇筑标高（16），然后凿除浮桩（15）；将预埋在钢套管底部的定位钢筋（13）与定位钢筋连接件（19）进行可靠连接；
第五步浇筑定位钢筋混凝土：浇筑定位钢筋混凝土至第二次浇筑标高（17）；同时安装、校核定位十字准星板平面位置、标高、及其平整度，以保证定位十字准星板（5）底面平整度，使定位十字准星板面不平度偏差小于5mm；
第六步养护混凝土：当浇筑混凝土终凝后，浇水养护混凝土强度达到设计强度的75%时，即可吊装钢管柱；
第七步安装定位装置：利用第一同步牵引电机（801）、第二同步牵引电机（802）和第三同步牵引电机将定位装置（1）吊装在钢套管（3）内；使定位装置（1）处在锚固栓钉（4）的上部；
第八步吊装钢管柱：将制作好的钢管柱（2）一次性整体吊起插装在钢套管（3）内定位装置（1）的六边形骨架中，并使定位十字准星板（5）的准星处在钢管柱（2）底部管孔中心；所述的六边形骨架：在六边形骨架（m）的第二骨架杆（b）、第四骨架杆（d）和第六骨架杆（f）的中间横孔内,分别安装有结构相同的第一双杆同步电动推杆（101）、第二双杆同步电动推杆（102）和第三双杆同步电动推杆（103）；第一双杆同步电动推杆（101）中的内推杆（105）一端装有弧形抱块（107）；外推杆（106）一端装有弧形块（108）；
第九步钢管柱精确定位：启动电脑，电脑接收到作业平台（7）上激光垂准仪（9）与定位十字准星板（5）上的反光定位准星偏差值的信息后，电脑向定位装置（1）发出指令，定位装置（1）中的第一双杆同步电动推杆（101）、第二双杆同步电动推杆（102）和第三双杆同步电动推杆（103）中的驱动器接到指令后,电力驱动器驱动内外推杆伸出，对钢管柱（2）进行精确定位后；开始灌筑钢管柱（2）内混凝土以及钢套管（3）与钢管柱（2）之间浇筑混凝土至第三次浇筑标高（18）；
第十步钢管柱内浇筑混凝土：待浇筑混凝土强度达到设计强度的75%时，向钢管柱（2）内浇筑混凝土至顶部；
第十一步卸出定位装置：启动电脑松开程序，电脑向发定位装置（1）发出松开指令，第一双杆同步电动推杆（101）、第二双杆同步电动推杆（102）和第三双杆同步电动推杆（103）中的电力驱动器接到指令后，电力驱动器驱动内外推杆缩回, 内外推杆分别脱离钢管柱（2）外壁和与钢套管（3）内壁；利用作业平台上的第一同步牵引电机、第二同步牵引电机和第三同步牵引电机，将定位装置（1）从钢套管（3）内卸出；
第十二步转移定位装置：将定位装置、激光垂准仪和第一同步牵引电机、第二同步牵引电机和第三同步牵引电机转移到下一立柱桩孔上使用。
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