CN113338360A - 一种塔式建筑纠偏装置 - Google Patents

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Abstract

一种涉及建筑维护技术领域的塔式建筑纠偏装置，包含基础梁、贯穿孔和摩擦桩；所述基础梁与塔式建筑的基础结构对应紧固连接，基础梁的梁身顶部沿塔式建筑周向排布有多个贯穿孔；所述贯穿孔内均设有底端插入塔式建筑周围土层的摩擦桩，且摩擦桩的桩径小于贯穿孔的孔径；所述摩擦桩包含摩擦柱，该摩擦柱内部中空，摩擦柱内活动插接有台阶轴，摩擦柱内顶部设有用于驱动台阶轴轴向移动的驱动装置；所述摩擦柱的柱身沿轴线间隔设有多个开槽位，摩擦柱的柱身对应开槽位的位置间隔环设有多个开槽，所述开槽内滑动插接有楔形的摩擦块；本发明结构简单，安全可靠，实施方便，能够有效节约施工成本。

Description

一种塔式建筑纠偏装置
技术领域
本发明涉及建筑维护技术领域，尤其是涉及一种塔式建筑纠偏装置。
背景技术
我国不少古文物建筑由于地基不均匀变形产生了基础倾斜，一些古塔则是因盗挖导致地基被破坏而出现倾斜的现象，尤其是一些具有文物保护古塔出现倾斜后随时有倒塌的可能，亟待需要被纠偏扶正；现有塔式建筑纠偏方法一种是在背离塔式建筑倾斜方向打斜孔，从而使背离塔式建筑倾斜方向一侧地基缓慢自然沉降，最终使塔式建筑逐步自然恢复竖直状态；另一种方法是在背离塔式建筑倾斜方向灌水，从而使背离塔式建筑倾斜方向一侧地基疏松，导致塔式建筑该侧地基自然缓慢下沉，最终使塔式建筑逐步自然恢复竖直状态；这两种方法均需要耗费大量时间，等待塔式建筑自然恢复竖直状态，且在塔式建筑的自然恢复过程不受控制，尤其是年代久远的古塔，随时有倒塌的风险，此种现象是本领域技术人员亟待解决的问题；
中国专利（公告号：CN204435445U）公开了一种斜塔纠偏装置，该专利的施工工艺复杂，且需要通过塔身加固结构牵拉塔身，控制系统复杂，实施成本高昂，且容易对塔身造成损坏。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种塔式建筑纠偏装置。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种塔式建筑纠偏装置，包含基础梁、贯穿孔和摩擦桩；所述基础梁与塔式建筑的基础结构对应紧固连接，基础梁的梁身顶部沿塔式建筑周向排布有多个贯穿孔；所述贯穿孔内均设有底端插入塔式建筑周围土层的摩擦桩，且摩擦桩的桩径小于贯穿孔的孔径；所述摩擦桩包含摩擦柱，该摩擦柱内部中空，摩擦柱内活动插接有台阶轴，摩擦柱内顶部设有用于驱动台阶轴轴向移动的驱动装置；所述摩擦柱的柱身沿轴线间隔设有多个开槽位，摩擦柱的柱身对应开槽位的位置间隔环设有多个开槽，所述开槽内滑动插接有楔形的摩擦块，所述台阶轴轴身对应摩擦块的位置设有与摩擦块楔形面对应配套的锥型凸台；所述基础梁的梁身顶部对应贯穿孔的位置均设有反力架，所述反力架内顶部与摩擦桩顶部之间设有液压千斤顶。
优选的，所述反力架内顶部与液压千斤顶之间安装有支撑基盘。
优选的，所述支撑基盘顶部通过球铰装置与反力架内顶部万向连接。
优选的，所述驱动装置为与摩擦柱顶部对应螺纹连接的丝杠。
优选的，所述丝杠底部与台阶轴顶部对应转动连接。
优选的，所述基础梁为钢筋混凝土梁，其几何尺寸及材料由力学计算确定。
优选的，所述液压千斤顶由千斤顶顶升控制系统控制，所述千斤顶顶升控制系统为液压线性控制系统或非线性PID控制系统。
优选的，所述千斤顶顶升控制系统设有用于监测塔式建筑的塔身垂直度的传感器。
优选的，所述贯穿孔的孔径大小、位置及个数根据塔式建筑周围地质资料由桩基计算确定。
优选的，所述基础梁能够为钢、钢结构梁或钢筋混凝土梁。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明公开的一种塔式建筑纠偏装置，结构简单，安全可靠，实施工艺简单，纠偏效率较高，能够依靠塔式建筑自身的重量将摩擦桩逐个压入塔式建筑周围的土层，然后通过多个摩擦桩提供支撑力将倾斜的塔式建筑准确恢复塔式建筑原有的竖直状态，施工工艺简单；所述液压千斤顶由千斤顶顶升控制系统控制，所述千斤顶顶升控制系统为液压线性控制系统或非线性PID控制系统，自动化程度高，将测定的塔式建筑倾斜情况的几何参数，输入千斤顶顶升控制系统，进而确定纠偏过程中相应液压千斤顶的顶升位移，达到准确恢复塔式建筑原有的竖直状态的目的；
同时，纠偏操作前在塔式建筑的塔身设置垂直度传感器，为千斤顶顶升控制系统提供参考数据；纠偏操作过程中能够先使液压千斤顶均先承受预定上拔力，然后控制控制位于塔式建筑倾斜方向的多个液压千斤顶同步顶升，位于塔式建筑另一侧的液压千斤顶能够保持不动或同步下降，即能够实时监测相应液压千斤顶的受力状态，并根据塔式建筑扶正过程中的状态控制背离塔式建筑倾斜方向一侧的液压千斤顶保持不动或同步下降，若该侧的液压千斤顶保持不动则相应塔式建筑能够被整体抬高，若该侧的液压千斤顶同步下降则相应塔式建筑能够绕其中心被扶正。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为摩擦桩的结构示意图。
图中：1、基础梁；2、贯穿孔；3、摩擦桩；3-1、摩擦柱；3-2、台阶轴；3-3、摩擦块；3-4、丝杠；4、反力架；5、液压千斤顶；6、支撑基盘；7、球铰装置。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进，在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本申请的附图对应，为了便于描述本发明，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。
结合附图1～2，一种塔式建筑纠偏装置，包含基础梁1、贯穿孔2和摩擦桩3；所述基础梁1与塔式建筑的基础结构对应紧固连接，基础梁1的梁身顶部沿塔式建筑周向排布有多个贯穿孔2；根据需要，所述基础梁1为钢结构梁或钢筋混凝土梁，即能够根据塔式建筑自身的重量选择使用钢、钢结构梁或钢筋混凝土梁，若塔式建筑自身的重量较小则能够使用钢或钢结构梁，施工方便快捷，若塔式建筑自身的重量较大，则能够在塔式建筑地基四周外侧开挖基槽，在该基槽内浇筑基础梁1，且在浇筑基础梁1时预先留好贯穿孔2的孔位，所述基础梁1结构体系具有承上启下支撑作用，基础梁1的几何尺寸及材料（如配筋）由力学计算确定，以保证能够满足承载相应塔式建筑的结构强度为准；
实施例一、单基础塔式建筑纠偏：
在单基础塔式建筑地基四周外侧开挖基槽，在该基槽内浇筑与相应单基础塔式建筑基础结构四周对应紧固连接的钢筋混凝土结构的基础梁1。
实施例二、多基础塔式建筑纠偏：
在多基础塔式建筑地基四周外侧开挖基槽，在该基槽内浇筑基础梁1，且基础梁1的梁身设有与多基础塔式建筑各个基础结构对应紧固连接的分支结构。
所述贯穿孔2内均设有底端插入塔式建筑周围土层的摩擦桩3，且摩擦桩3的桩径小于贯穿孔2的孔径；根据需要，所述贯穿孔2的孔径大小、位置及个数根据塔式建筑周围地质资料由桩基计算确定，保证后续操的作能够满足承载相应塔式建筑的能力和抗倾覆的力学指标要求，即摩擦桩3的个数与贯穿孔2的个数对应一致，在塔式建筑倾斜方向预留的贯穿孔2的个数能够多于塔式建筑另一侧的贯穿孔2的个数，同时能够根据塔式建筑倾斜的角度及塔式建筑周围地质情况设定贯穿孔2的孔径大小，既要在后续操作过程中使相应摩擦桩3能够提供足够的支撑力，同时要避免贯穿孔2的孔壁与摩擦桩3的杆身接触，造成干涉影响；所述基础梁1的梁身顶部对应贯穿孔2的位置均设有反力架4，所述反力架4内顶部与摩擦桩3顶部之间设有液压千斤顶5，即能够依靠塔式建筑自身的重量通过液压千斤顶5将摩擦桩3逐个压入塔式建筑周围的土层内；根据需要，所述反力架4内顶部与液压千斤顶5之间安装有支撑基盘6，支撑基盘6顶部通过球铰与反力架4内顶部万向连接，即能够通过更换不同长度规格的支撑基盘6增加顶升行成，同时能够避免液压千斤顶5承受较大弯矩；
所述摩擦桩3包含摩擦柱3-1，该摩擦柱3-1内部中空，摩擦柱3-1内活动插接有台阶轴3-2，摩擦柱3-1内顶部设有用于驱动台阶轴3-2轴向移动的驱动装置；所述摩擦柱3-1的柱身沿轴线间隔设有多个开槽位，摩擦柱3-1的柱身对应开槽位的位置间隔环设有多个开槽，所述开槽内滑动插接有楔形的摩擦块3-3，所述台阶轴3-2轴身对应摩擦块3-3的位置设有与摩擦块3-3楔形面对应配套的锥型凸台，即在压入摩擦桩3时能够使摩擦块3-3位于摩擦柱3-1柱身的开槽内，在需要通过压入摩擦桩3提供支撑力使能够通过驱动装置驱动台阶轴3-2轴向移动，将摩擦块3-3顶出，从而能够有效增大摩擦桩3与土层之间的摩擦力，提升稳定性能；
此外，在纠偏操作前先建立千斤顶顶升控制系统，该千斤顶顶升控制系统为液压线性控制系统或非线性PID控制系统，自动化程度高，将测定的塔式建筑倾斜情况的几何参数，输入千斤顶顶升控制系统，进而确定纠偏过程中相应液压千斤顶5的顶升位移，达到准确恢复塔式建筑原有的竖直状态的目的；同时，纠偏操作前在塔式建筑的塔身设置垂直度传感器，为千斤顶顶升控制系统提供参考数据；纠偏操作过程中能够先使液压千斤顶5均先承受预定上拔力，然后控制控制位于塔式建筑倾斜方向的多个液压千斤顶5同步顶升，位于塔式建筑另一侧的液压千斤顶5能够保持不动或同步下降，即能够实时监测相应液压千斤顶5的受力状态，并根据塔式建筑扶正过程中的状态控制背离塔式建筑倾斜方向一侧的液压千斤顶5保持不动或同步下降，若该侧的液压千斤顶5保持不动则相应塔式建筑能够被整体抬高，若该侧的液压千斤顶5同步下降则相应塔式建筑能够绕其中心被扶正；最后在基础梁1底部填满充填材料，避免塔式建筑再次倾斜，所述填材料能够为ESC微膨胀混凝土，在施工时能够进行加压泵送填满，保证充填材料能够有效承接塔式建筑自身的重力。
本发明未详述部分为现有技术，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种塔式建筑纠偏装置，其特征是：包含基础梁（1）、贯穿孔（2）和摩擦桩（3）；所述基础梁（1）与塔式建筑的基础结构对应紧固连接，基础梁（1）的梁身顶部沿塔式建筑周向排布有多个贯穿孔（2）；所述贯穿孔（2）内均设有底端插入塔式建筑周围土层的摩擦桩（3），且摩擦桩（3）的桩径小于贯穿孔（2）的孔径；所述摩擦桩（3）包含摩擦柱（3-1），该摩擦柱（3-1）内部中空，摩擦柱（3-1）内活动插接有台阶轴（3-2），摩擦柱（3-1）内顶部设有用于驱动台阶轴（3-2）轴向移动的驱动装置；所述摩擦柱（3-1）的柱身沿轴线间隔设有多个开槽位，摩擦柱（3-1）的柱身对应开槽位的位置间隔环设有多个开槽，所述开槽内滑动插接有楔形的摩擦块（3-3），所述台阶轴（3-2）轴身对应摩擦块（3-3）的位置设有与摩擦块（3-3）楔形面对应配套的锥型凸台；所述基础梁（1）的梁身顶部对应贯穿孔（2）的位置均设有反力架（4），所述反力架（4）内顶部与摩擦桩（3）顶部之间设有液压千斤顶（5）。
2.如权利要求1所述的塔式建筑纠偏装置，其特征是：所述反力架（4）内顶部与液压千斤顶（5）之间安装有支撑基盘（6）。
3.如权利要求2所述的塔式建筑纠偏装置，其特征是：所述支撑基盘（6）顶部通过球铰装置（7）与反力架（4）内顶部万向连接。
4.如权利要求1所述的塔式建筑纠偏装置，其特征是：所述驱动装置为与摩擦柱（3-1）顶部对应螺纹连接的丝杠（3-4）。
5.如权利要求4所述的塔式建筑纠偏装置，其特征是：所述丝杠（3-4）底部与台阶轴（3-2）顶部对应转动连接。
6.如权利要求1所述的塔式建筑纠偏装置，其特征是：所述基础梁（1）为钢筋混凝土梁，其几何尺寸及材料由力学计算确定。
7.如权利要求1所述的塔式建筑纠偏装置，其特征是：所述液压千斤顶（5）由千斤顶顶升控制系统控制，所述千斤顶顶升控制系统为液压线性控制系统或非线性PID控制系统。
8.如权利要求7所述的塔式建筑纠偏装置，其特征是：所述千斤顶顶升控制系统设有用于监测塔式建筑的塔身垂直度的传感器。
9.如权利要求1所述的塔式建筑纠偏装置，其特征是：所述贯穿孔（2）的孔径大小、位置及个数根据塔式建筑周围地质资料由桩基计算确定。
10.如权利要求1所述的塔式建筑纠偏装置，其特征是：所述基础梁（1）能够为钢、钢结构梁或钢筋混凝土梁。
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