CN114837222A - 一种基于自重的地下柱体施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于自重的地下柱体施工方法，所述施工方法包括：将灌注混凝土的钢管柱吊至安装平台的上方，并在所述钢管柱与所述安装平台的对中装置对中后利用所述钢管柱的自重下沉；所述安装平台调平后通过所述对中装置对所述钢管柱进行限位和垂直度调节，在所述对中装置通过至少一个第一调节机构和/或第二调节机构对所述钢管柱径向施加作用力，并通过所述第一调节机构/第二调节机构端部的接触部增加所述钢管柱的受力面积和受力点。通过该设置方式，能够增加第一调节机构与钢管柱接触面积的同时，可以使得钢管柱在其径向方向受力均衡，进而能够减缓钢管柱的扭转。
Description
分案说明
本分案申请的原始基础是申请号为202110181346.6，申请日为2021年02月09日，发明名称为“一种盖挖逆作地铁车站工程钢管混凝土柱的施工方法”的专利申请。
技术领域
本发明涉及地下工程施工技术领域，具体涉及一种基于自重的地下柱体施工方法。
背景技术
盖挖法由于其自身可以有效减少对城市正常生活的干扰以及对地面交通和临近建筑影响的特点，在地铁车站工程中逐渐普及。在盖挖逆作法车站工程中，通常采用钢管柱混凝土作为永久性中间立柱，并最终承受主纵梁传递的竖向荷载。钢管柱的施工方法主要有人工插入法和HPE液压垂直插入法。人工插入法是通过多节钢护筒，让工人下至孔底，并进行多次桩基的浇筑后完成。HPE液压垂直插入法是通过HPE液压插入仪器，将空的钢管柱下放至设计标高再进行混凝土的浇筑，期间通过HPE液压插入仪器控制钢管柱垂直度。对于人工插入法，施工周期长，需投入大量钢护筒，成本高，工艺流程复杂；而对于HPE液压垂直插入法，机器设备成本高，且单根插入耗时长，压力装置产生的噪音大，对场地的要求也更高。
例如，公开号为CN110629744A的中国专利文献公开了一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，包括：
S0：准备，包括平整、硬化场地与定出桩位；
S1：桩孔施工，包括护筒埋设与旋挖成孔，护筒的轴线与成孔的轴线重合，护筒的轴侧外表面与成孔的侧壁抵接；
S2：成孔中基础桩成型，包括钢筋笼的放置以及之后的混凝土浇筑；
S3：钢管柱的安装，包括钢管柱的制作、钢管柱的下放以及钢管柱的定位，其中钢管柱的轴侧外表面上固定套设有定位钢环板，定位钢环板的轴线与钢管柱的轴线重合，在钢管柱下放到护筒中后，定位钢环板轴侧面与护筒的内侧壁抵接，定位钢环板上还设置有孔洞；
S4：钢管立柱浇筑成型。
该专利文献提供的钢管柱施工方法其是在钢管柱下放到标高处之后灌注混凝土，在下放时采用灌注水的方式增加钢管柱的重量，并在钢管柱插进基础桩中后，采用振动锤振动钢管柱，从而完成下放。这就导致了钢管柱下放过程的施工工艺复杂且成本较高，需要对钢管柱灌水和排水，并且需要施加振动的方式完成钢管柱的插入。而且在钢管柱的下放过程中，振动锤施加的振动对钢管柱的垂直度影响较大，不利于钢管柱垂直度的控制。
公开号为CN111254920A的中国专利文献公开了一种逆作工程钢管混凝土柱安装施工方法和逆作工程钢管混凝土柱施工结构，属于建筑施工技术领域，将钢管柱和钢筋笼连接并下放后，将钢管柱调整定位，然后进行混凝土浇注，所述钢管柱与钢筋笼通过软连接固定；桩基孔口安装有固定钢座，钢管柱的顶部通过固定钢座调整定位，所述调整定位包括标高调整、轴线位置调整和垂直度调整；调整定位完成后，桩与钢管柱内混凝土一次浇灌完成。逆作工程钢管混凝土柱施工结构包括固定钢座、钢筋笼和钢管柱，钢管柱与钢筋笼为软连接。
该专利公开的技术方案仅采用单个固定钢座调整定位，调整精度及速度不高，且后期浇筑会对调整结果造成影响，降低限位精度。
公开号为CN110629744A的中国专利文献公开了一种逆作条件下预制钢管混凝土叠合框架柱施工方法，包括以下步骤：对钢管柱及钢管柱上的节点进行加工；将加工后的钢管柱运输至施工目标地，使用叠合钢管混凝土框架柱对钢管柱进行再加工，分别构成第一浇筑体和第二浇注体；向第一浇筑体和第二浇注体内浇筑混凝土，叠合钢管混凝土框架柱强度达到预设值时，进行桩位放样以及桩基成孔，将叠合钢管混凝土框架柱下放至预设高度；将叠合钢管混凝土框架柱进行竖向定位以及平面定位，调整叠合钢管混凝土框架柱的垂直度。本发明实施例提供的一种逆作条件下预制钢管混凝土叠合框架柱施工方法，降低了施工难度，提高了施工效率，提升整体施工质量。
该专利公开的技术方案通过预制钢管混凝土叠合框架形成第一浇筑体和第二浇注体，再将浇筑后的钢管混凝土叠合框架吊装如桩基孔内，通过安装在钢管混凝土叠合框架上的结构和斜侧管分别进行限位调整和垂直度调整。但钢管柱叠合框架的设置方式增加了工序，也增大了混凝土浇筑量，重量的增大给吊装带来难度，且其技术方案中用于限位调整和垂直度调整的装置较为粗糙，无法快速准确地实现限位调整和垂直度调整。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供一种盖挖逆作地铁车站工程钢管混凝土柱的施工方法，所述施工方法包括：
将灌注混凝土的钢管柱吊至安装平台的上方，并在所述钢管柱与所述安装平台的对中装置对中后利用所述钢管柱的自重下沉；
所述安装平台调平后通过所述对中装置对所述钢管柱进行限位和垂直度调节。在所述对中装置通过至少一个第一调节机构和/或第二调节机构对所述钢管柱径向施加作用力，并通过所述第一调节机构/第二调节机构端部的接触部增加所述钢管柱的受力面积和受力点。在钢管柱下放的过程中，现有技术采用压力装置或者振动装置向钢管柱施加作用力，这种施工方式成本、施工时间、施工场地要求较高，可以使用自重下沉的方式下放钢管柱，但是在下放的过程中无法对钢管柱实现安全控制，钢管柱容易发生扭转。本发明在钢管柱下沉之前灌装好混凝土从而增加钢管柱的自重，同时在垂直度的控制过程中，本发明通过接触部的设置增加第一调节机构与钢管柱接触面积，同时还可以使得钢管柱在其径向方向受力均衡，进而能够减缓钢管柱的扭转。
根据一种优选实施方式，所述接触部增加所述钢管柱的受力面积和受力点步骤包括：
至少一个所述接触部在束缚装置的作用下束缚于所述第一调节机构和/或第二调节机构的端部；
所述第一调节机构和/或第二调节机构驱动所述接触部接触所述钢管柱；
在所述接触部至少部分接触所述钢管柱的情况下，所述接触部在所述第一调节机构和/或第二调节机构的推力作用下脱离所述束缚装置并向所述钢管柱一侧转动。
根据一种优选实施方式，在多个所述接触部脱离所述束缚装置后，多个所述接触部按照以所述第一调节机构和/或第二调节机构的端部为中心呈放射状的方式展开。
根据一种优选实施方式，所述接触部至少包括第一区段和设置于所述第一区段至少一端的第二区段。所述第二区段与所述钢管柱的接触面积大于所述第一区段与所述钢管柱的接触面积。所述第一区段的中间部分朝向所述调节一侧凸起。在所述第一区段接触后凸起部分与所述钢管柱表面形成第一空间。
根据一种优选实施方式，所述第一区段中间凸起的部分设置有铰接件。所述铰接件将所述第一区段分为第一分段和第二分段。所述第一分段和第二分段在所述铰接件的作用下向所述钢管柱一侧转动。
根据一种优选实施方式，所述安装平台调平的步骤包括：
在控制装置基于水平监测装置反馈的所述安装平台的倾斜程度控制调平装置调平的过程中，通过辅助装置的触发控制所述调平装置的开启和关闭。所述辅助装置包括设置在所述对中装置的第一对中部处的竖直体以及设置在所述对中装置的第二对中部处的感光区。所述竖直体以多自由度的方式与所述第一对中部铰接从而能够在所述安装平台处于倾斜的状态下保持竖直状态。所述感光区与所述竖直体彼此的连线与所述安装平台的轴线平行。至少在所述感光区接收的光能量超过第二阈值的情况下，所述调平装置停止工作。
根据一种优选实施方式，所述竖直体通过其发光元件向所述感光区一侧发射光。所述感光区接收光能量的第一光学元件面积与所述发光元件投射至所述感光区的光面积之间的差值小于第三阈值。
根据一种优选实施方式，所述感光区在所述第一光学元件附近设置有用于反射光的第四光学元件。所述竖直体附近设置有用于接收光能量的第三光学元件。所述发光元件周期性地发射光。在所述第三光学元件接收到所述第四光学元件反射所述发光元件发射的光的情况下，所述发光元件在第一时间内持续发射光。
根据一种优选实施方式，在所述第一光学元件和第四光学元件的进光一侧设置有第二光学元件。所述第二光学元件至少能够部分滤除不属于所述发光元件发射波长范围的光。
根据一种优选实施方式，在所述钢管柱下放完成并将垂直度调节至偏差允许值范围内的情况下，在吊装所述钢管柱的工具节的两侧连接三角板。将所述三角板架设在抬杠上固定。在所述钢管柱不发生下沉的情况下拆除所述安装平台。
附图说明
图1是本发明施工方法的一种优选实施方式的步骤流程图；
图2是本发明钢管柱吊放的一种优选实施方式示意图；
图3是本发明钢管柱固定的一种优选实施方式示意图；
图4是本发明第一对中部的一种优选实施方式的结构示意图；
图5是本发明接触部一种优选实施方式的部署示意图；
图6是本发明接触部的一种优选实施方式的结构示意图；
图7是本发明接触部与钢管柱接触的一种优选实施方式的示意图；
图8是本发明辅助装置的一种优选实施方式的结构示意图。
附图标记列表
1：钢管柱 2：工具节 3：护筒
4：安装平台 5：桩孔 6：对中装置
7：三角板 8：抬杠 9：支撑体
10：支撑环 61：第一对中部 62：第二对中部
611：第一横撑 612：第二横撑 613：第一调节机构
621：第三横撑 6131：滑动体 131：接触部
132：第一空间 133：铰接件 134：推杆
1311：第一区段 1312：第二区段 13111：第一分段
13112：第二分段 301：竖直体 302：感光区
3011：球面副 3012：配重体 3013：发光元件
3014：第三光学元件 3021：第一光学元件
3022：第二光学元件 3023：第四光学元件
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种盖挖逆作地铁车站工程钢管混凝土柱的施工方法。如图1所示，该方法包括以下步骤。
S100：将钢管柱1在预先打设的工作井中完成拼装工作并灌注混凝土，待混凝土初凝后用钢板封口，并在钢管柱1上连接工具节2。分节将钢管柱1下放到工作井中固定。每下放一节浇筑一次混凝土，并与下一节在工作井孔口位置进行拼装。全部灌注完成，待混凝土初凝后用钢板封口。封口后在钢管柱上连接工具节2。
S200：在桩孔5的孔口处做十字线。确定钢管柱1中心点。将此点引至护筒3内壁。将钢管柱1标高控制点倒测到护筒3内壁上，做出明显标识。根据中心点与标高吊装好安装平台4。将标高倒测到安装平台4。
S300：参见图2，将拼装好并灌注完混凝土的钢管柱1吊至安装平台4上方。钢管柱1与安装平台4初步对中后缓缓下沉。下沉至钢管柱1的柱尖临近抗拔桩混凝土液面位置时停止下沉，通过对中装置6对钢管柱1垂直度进行校正，校正后通过对中装置6将钢管柱1的活动范围限制在偏差允许值范围内，将钢管柱1下放至设计标高。
首先对安装平台4的结构进行说明。安装平台4包括对中装置6、支撑体9、支撑环10和底座。参见图2，支撑体9可以是多边形体或者圆柱体。支撑体9可以采用钢框架结构。例如，支撑体9可以是四边形体，采用矩形钢框架搭建。比如支撑体9是由四根H型钢构建。支撑环10用于稳定支撑体9。对中装置6至少包括第一对中部61和第二对中部62。第一对中部61和第二对中部62彼此平行。第一对中部61和第二对中部62垂直于支撑体9。第一对中部61与第二对中部62彼此间隔设置。通过第一对中部61和第二对中部62之间的高度差产生扭矩，进而可以通过两点一线的方式对钢管柱1进行垂直度的控制。
优选地，在钢管柱1下放的过程中，钢管柱1依次穿过第一对中部61和第二对中部62。参见图4，第一对中部61和第二对中部62均设置有用于钢管柱1穿过的开口。优选地，第一对中部61包括第一横撑611、第二横撑612和第一调节机构613。第一横撑611设置于开口处。第一横撑611可以是H型钢。第一横撑611设置有第一槽体。第二横撑612通过第一槽体与第一横撑611连接。第二横撑612可以通过第一槽体沿第二横撑612长度方向移动。例如，第二横撑612可以通过螺栓与第一槽体螺栓连接，进而使得第二横撑612固定于第一横撑611。优选地，在开口为矩形的情况下，第一横撑611和第二横撑612分别以对称的方式设置在开口的四周。例如，第一横撑611以对称的方式分别设置在开口相对的两侧。第二横撑612以对称的方式分别设置在开口相对的两侧。优选地，第二横撑612的两个端部与分别设置在第一横撑611端部上的第一槽体连接。
优选地，第一调节机构613用于调节钢管柱1的位置。第一调节机构613分别设置在第一横撑611和第二横撑612上。优选地，第一横撑611和第二横撑612设置有与第一调节机构613连接的第二槽体。第一调节机构613与第一横撑611/第二横撑612可拆卸地连接。优选地，第一调节机构613可以沿第一横撑611/第二横撑612的长度方向移动。第一调节机构613通过第二槽体螺栓连接第一横撑611/第二横撑612。优选地，第一调节机构613可以通过第二槽体调节位置。优选地，第一调节机构613可以是千斤顶、调节螺杆等。第一调节机构613的数量可以是四个，分别设置在第一横撑611和第二横撑612上，如图5所示。通过该设置方式，在对钢管柱1的垂直度进行调节时，可以通过多个第一调节机构613推动钢管柱1或者与钢管柱1抵靠/不抵靠来进行限位，进而通过对钢管柱1的定位来实现垂直度的调节。
优选地，第一调节机构613的受力面设置有至少一个滑动体6131。滑动体6131可以保证接触面做平面方向移动。通过该设置方式，滑动体6131的设置使得第一调节机构613与钢管柱1之间的摩擦为滚动摩擦，显著减少了磨损和对钢管柱1的摩擦力，进而当钢管柱1自重下沉时，第一调节机构613可以在对钢管柱1限位的同时使其下沉更为流畅。
优选地，第二对中部62设置在支撑环10与底座之间。第二对中部62可以对钢管柱1进行限位。优选地，第二对中部62与第一对中部61的结构相同。例如，第二对中部62设置有与第一调节机构613结构相同的第二调节机构。第二对中部62设置于与第一横撑611结构相同的第三横撑621。第二对中部62设置有与第二横撑612结构相同的第四横撑。优选地，第一调节机构613和第二调节机构以限制位移的方式控制钢管柱1的垂直度。优选地，调节所述第一调节机构613/第二调节机构以使得第一对中部61的第一调节机构613与第二对中部62的第二调节机构的连线与支撑体9的轴线平行的方式调节钢管柱1的垂直度。优选地，调节第一调节机构613/第二调节机构以使得第一对中部61的第一调节机构613与第二对中部62的第二调节机构的连线与自然地坪垂直的方式调节钢管柱1的垂直度。
优选地，在通过对中装置6对钢管柱垂直度进行校正之前，对安装平台4进行调平。
优选地，底座设置有调平装置。调平装置可以设置在底座的底部。调平装置可以是千斤顶。调平装置的数量可以是1个、2个、3个或者更多个。
S400：参见图3，下放完成后在工具节2两侧各焊接两块三角板7。将三角板7架设在抬杠8上。抬杠8可以是两根H型钢。在钢管柱1不发生下沉的情况下拆除安装平台4。在钢管柱1内的混凝土达到预定强度后拆除工具节2。采用级配砂石对钢管柱1周围空隙进行回填，并恢复硬化地面。
通过以上设置，本发明的有益效果是：本发明的关键点在于不采用压力装置，靠灌注混凝土后的钢管柱1自重完成下沉，直至达到设计标高，因此不需要钢管柱1传统施工方法中的压力下压装置，对机械与场地的要求低，同时较传统HPE液压垂直插入施工方法与人工插入法可以达到节约成本、缩短工期的目的。
同时通过安装平台4的对中装置6控制上部工具节2的垂直度来完成整根钢管柱1垂直度的控制。
实施例2
本实施例是对实施例1的进一步补充和改进，具体的，本实施例是对实施例1中的步骤S300进行补充和改进，重复的内容不再赘述。
由于通过第一对中部61和第二对中部62对钢管柱1进行垂直度调整，采用的是两点一线原理。两点一线的原理是通过第一对中部61和第二对中部62之间的高度差产生扭矩，进而通过第一调节机构613和第二调节机构以限制钢管柱1位置移动的方式控制钢管柱1的垂直度。在对钢管柱1调节的过程中，钢管柱1承受两种作用力。一种作用力是钢管柱1因为处于倾斜状态，在自身重力的作用下分别与第一对中部61和第二对中部62抵靠，进而第一对中部61的第一调节机构613和第二对中部62的第二调节机构对钢管柱1产生支撑作用力。另一种作用力是第一调节机构613和第二调节机构调节钢管柱1的倾斜状态，主动对钢管柱1施加的作用力。由于钢管柱1自身重力较大，需要施加较大的作用力才能够改变钢管柱1的倾斜状态。但是在第一调节机构613/第二调节机构与钢管柱1接触面积过小的情况下，这种较大的作用力会加剧钢管柱1自身受力不均衡，进而导致钢管柱1自身扭转和不平稳。如果此时钢管柱1处于吊装状态下，其自身扭转必然会导致吊装的工具节2扭转，可能造成工具节2损坏。而且，工具节2抵抗扭转的作用力也会反馈至钢管柱1，进而造成钢管柱1处于非平稳状态。由于第一调节机构613和第二调节机构与钢管柱1接触，非平稳状态产生的作用力会反馈到第一调节机构613和第二调节机构，一方面第一调节机构613和第二调节机构受到冲击，可能产生磨损进而造成误差；另一方面受到冲击可能导致安装平台4已经调平的状态被破坏，进而使得多个误差累积叠加，需要多次重复调平和调节才能达到垂直度调节的要求。而且需要说明的是，第一调节机构613和第二调节机构的受力面，即与钢管柱1接触的部分设置有滑动体6131。滑动体6131的设置使得钢管柱1的下放更为顺畅，但是也更容易导致钢管柱1沿自身轴线转动。
基于以上问题，本实施例对实施例1中的第一调节机构613和第二调节机构进行改进和补充。
优选地，第一调节机构613的端部设置有至少一个接触部131，如图5所示。接触部131用于覆盖并接触钢管柱1表面。接触部131可以增加第一调节机构613与钢管柱1的接触面积。接触部131可以增加第一调节机构613的受力面积。
如图5所示，接触部131可以设置多个，例如1个、2个、3个或者更多个。优选地，多个接触部131可以以第一调节机构613的端部为中心呈放射状的方式设置。通过该设置方式，能够在进一步增加第一调节机构613与钢管柱1接触面积的同时，可以使得钢管柱1在其径向方向受力均衡，进而能够减缓钢管柱1的扭转。
参见图6，接触部131包括至少一个第一区段1311。第一区段1311的数量可以是1个、2个、3个或者更多个。两个第一区段1311之间设置有第二区段1312。或者第一区段1311的至少一个端部设置有第二区段1312。第二区段1312用于与钢管柱1的表面抵靠，进而增加钢管柱1的受力面积。优选地，第一区段1311的中间部分朝向第一调节机构613凸起，如图6所示。在第一调节机构613驱动接触部131抵靠钢管柱1的情况下，第一区段1311至少其凸起部分不抵靠钢管柱1表面，如图7所示。第一区段1311的凸起部分与钢管柱1表面形成第一空间132，如图6和图7所示。第一空间132用于容纳钢管柱1表面的突起物和棱角。
优选地，第一区段1311的凸起部分设置有铰接件133。第一区段1311通过铰接件133分为第一分段13111和第二分段13112。第一分段13111和第二分段13112可以通过铰接件133彼此转动，如图7所示。优选地，第一分段13111和第二分段13112可以朝向钢管柱1一侧转动。第一分段13111和第二分段13112可以朝向远离钢管柱1一侧转动。通过第一分段13111和第二分段13112的相对转动可以使得第二区段1312抵靠在钢管柱1的表面，进而使得接触部131覆盖钢管柱1的表面，增加钢管柱1的受力面积，从而减缓钢管柱1受力不平衡的程度。
优选地，铰接件133设置有弹簧。通过该设置方式，能够通过弹簧的弹性势能保持第一分段13111和第二分段13112具有朝向钢管柱1一侧转动的作用力，进而在第一调节机构613推动接触部131接触钢管柱1表面时，第二区段1312能够在弹簧的弹性势能的作用下自动抵靠钢管柱1的表面。
优选地，第一分段13111和第二分段13112具有一定的弧度。通过该设置方式，在第一分段13111和第二分段13112朝向远离钢管柱1一侧转动时，第一区段1311的凸起部分与钢管柱1表面还能够形成第一空间132。同时第一空间132还能够用于保护铰接件133，避免铰接件133与钢管柱1的表面接触，从而铰接件133不会由于第一调节机构613的推动而直接抵靠在钢管柱1的表面，进而避免产生磨损或变形。
优选地，第一调节机构613设置有至少一个推杆134。推杆134的一端与第一调节机构613连接。推杆134的另一端与第二区段1312连接。优选地，推杆134的一端可以与第一分段13111和/或第二分段13112连接。优选地，推杆134的一端可以分别与第二区段1312、第一分段13111和/或第二分段13112连接。推杆134个数可以是1个、2个、3个或者更多个。优选地，推杆134能够在第一调节机构613的控制下伸缩。通过该设置方式，第一调节机构613能够通过推杆134对第二区段1312施加作用力，进而推动改变钢管柱1，或改变钢管柱1的位置。同时，该设置方式也能够增加对钢管柱1的作用力点，进而有利于钢管柱1的受力平衡。需要说明的是，第一分段13111和第二分段13112具有一定的弧度设置，能够使得第一分段13111和第二分段13112转动时，铰接件133能够朝向钢管柱1一侧移动，避免阻挡推杆134。
参见图6和图7，第二区段1312与第一区段1311之间具有夹角。夹角大于0°且小于180°。优选地，夹角位于[90°，160°]区间内。由于第一调节机构613通过推杆134对第二区段1312施加作用力，因此第一分段13111和第二分段13112朝向远离钢管柱1一侧转动，如图7所示。这种设置方式，能够避免第一区段1311的凸起部分与推杆134相互阻挡。而当夹角位于[90°，160°]区间内时，有利于第一分段13111和第二分段13112朝向远离钢管柱1一侧转动。
优选地，夹角随接触部131沿钢管柱1周向延伸方向逐渐减小。通过该设置方式，达到的有益效果是：即使在钢管柱1为圆柱体的情况下，夹角的逐渐减小也能够使得第二区段1312贴合钢管柱1的表面，从而增加钢管柱1的受力面积。
优选地，接触部131沿远离第一调节机构613端部的方向其宽度逐渐增加。第二区段1312沿远离第一调节机构613端部的方向其宽度逐渐增加。通过该设置方式，远离施加作用力的中心方向，其与钢管柱1的接触面积增大，进而增加其抵抗钢管柱1自身扭转的作用力。
优选地，第二区段1312设置有至少一个滑动体6131。滑动体6131可以是球体。为了避免滑动体6131的设置使得钢管柱1更容易扭转，滑动体6131可以是圆柱体。通过该设置方式，在避免钢管柱1更容易扭转的同时也使得钢管柱1下放更为顺畅。
优选地，第二调节机构的端部同样设置有接触部131。接触部131的结构与以上优选实施方式相同，重复的内容不再赘述。
优选地，接触部131在未与钢管柱1接触之前，通过束缚装置束缚在第一调节机构613和/或第二调节机构的端部。束缚装置可以是线体将接触部131束缚在第一调节机构613和/或第二调节机构的端部。接触部131可以与第一调节机构613和/或第二调节机构的端部铰接。优选地，在第一调节机构613和/或第二调节机构驱动接触部131接触钢管柱1后，在第一调节机构613和/或第二调节机构的推力作用下，接触部131脱离束缚装置并向钢管柱1一侧转动进而接触钢管柱1。
实施例3
本实施例是对实施例1中步骤S300的安装平台4的调平进行补充和/改进，重复的内容不再赘述。
优选地，安装平台4的调平可以通过控制装置、水平监测装置和调平装置完成。
水平监测装置包括第一水平监测器和第二水平监测器。第一水平监测器用于监测第一方向水平程度。第二水平监测器用于监测第二方向水平程度。第一方向可以是底座长度延伸的方向。第一方向与第二方向彼此相互垂直。优选地，第一水平监测器和第二水平监测器可以设置于底座处。
优选地，调平装置可以安装于底座底部。优选地，控制装置分别与水平监测装置和调平装置连接。控制装置发出第一指令并传输至水平监测装置。水平监测装置的第一水平监测器和第二水平监测器接收控制装置发出的第一指令。第一水平监测器和第二水平监测器基于第一指令分别监测第一方向以及第二方向的水平程度。第一水平监测器基于第一指令监测第一方向水平程度获取第一水平数据。第一水平监测器将第一水平数据传输至控制装置。第二水平监测器基于第一指令监测第二方向水平程度获取第二水平数据。第二水平监测器将第二水平数据传输至控制装置。控制装置向调平装置发送第二指令。第二指令用于控制调平装置改变底座与自然地坪的距离。调平装置可以是液压装置，例如千斤顶。调平装置基于第二指令获取其高程改变的距离。调平装置基于第二指令改变其与地面的高度，进而调整底座与地面的高度。控制装置通过调平装置改变底座的第一方向和第二方向的水平程度，进而保证安装平台4的水平。
需要说明的是，在调平的过程中，由于第一方向和第二方向的水平程度不同，而通过多个调平装置同时调整第一方向和第二方向的水平程度，会导致第一方向和第二方向的水平程度不断变化，即第一水平监测器和第二水平监测器之前监测的第一水平数据和第二水平数据不再准确，这就需要多次测量多次控制调平装置进行调平，导致调平速度过慢。基于此问题，本实施例针对控制装置进行改进。
优选地，控制装置配置为以分时异步的方式控制至少一个调平装置分别调整底座和/或安装平台的第一方向和第二方向的水平偏离程度。控制装置配置为基于获取的第一水平数据确定第一方向的水平偏离程度。控制装置配置为基于获取的第二水平数据确定第二方向的水平偏离程度。控制装置配置为比较第一方向和第二方向的水平偏离程度。在第一方向的水平偏离程度大于第二方向的水平偏离程度的情况下，控制装置配置为控制多个调平装置调整底座的第一方向的水平偏离程度。在控制装置控制多个调平装置使得底座的第一方向水平程度满足第一阈值的情况下，控制装置配置为发送第一指令至第二水平监测器。在实际施工中，由于仪器误差和自然地坪的不同情况，可能需要耗费大量的时间或者多次调整调平装置才能使得底座沿第一方向呈现水平状态。因此为了避免劳动量配置过大和减少调平时间，底座的水平程度满足误差要求即可。优选地，第一阈值可以是2mm。第二水平监测器基于第一指令监测底座的第二方向的水平偏离程度。第二水平监测器获取表征底座的第二方向水平偏离程度的第三水平数据。第二水平监测器将第三水平数据传输至控制装置。控制装置配置为基于第三水平数据生成第三指令。控制装置配置为将第三指令传输至至少一个调平装置。至少一个调平装置基于第三指令调整底座的第二方向的水平偏离程度。以上指令、数据的传输方式可以是有线和/或无线。通过以上设置方式，达到的有益效果是：
在通过水平监测装置分别监测安装平台4自身第一方向和第二方向的水平偏离程度的基础上，通过分时异步的方式分别调整安装平台4第一方向和第二方向的水平偏离程度，能够实现安装平台4的快速调平。
优选地，控制装置可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。
优选地，水平监测装置可以是水平仪、经纬仪、激光位移计等。
但是在安装平台4的调平过程中，对安装平台4的第一方向/第二方向的调平后，仍然需要通过水平监测装置重新测量以验证安装平台4的水平程度是否满足要求。而在实际工程施工中，自然地坪的状况复杂，地面平整度、硬化程度等因素都有可能会导致安装平台4第一方向/第二方向的水平偏离程度再次改变，因此仍然需要重复监测水平偏离程度并通过调平装置调整安装平台4的水平偏离程度，进而如果想要达到施工精度要求，仍然需要大量的时间进行调平。基于此问题，在安装平台4的调平过程中通过辅助装置加快调平的速度。
参见图8，辅助装置包括竖直体301。竖直体301的一端与第一对中部61连接。优选地，竖直体301的一端与第一对中部61的侧壁铰接。竖直体301按照能够多自由度转动的方式与第一对中部61的侧壁铰接。竖直体301能够在第一对中部61倾斜的状态下以保持其自身在重力作用下的竖直状态的方式与第一对中部61铰接。第一对中部61的第一横撑611/第二横撑612的底部设置有挂钩。竖直体301的端部设置有开孔。优选地，可以通过将线体分别穿过挂钩和开孔的方式连接第一对中部61和竖直体301。优选地，第一对中部61的第一横撑611/第二横撑612底部设置有球面副3011。竖直体301通过球面副3011与第一对中部61连接。通过该设置方式，竖直体301能够通过球面副3011与第一对中部61实现多自由度铰接，进而在第一对中部61处于倾斜或者水平的情况下，竖直体301能够在重力的作用下保持其竖直的状态。
优选地，竖直体301相对第一对中部61的一端设置有配重体3012。通过配重体3012增加竖直体301自身的重量，进而避免因安装平台4的晃动或者倾斜导致竖直体301摆动。
优选地，竖直体301在配重体3012的一端还设置有发光元件3013。优选地，发光元件3013可以发射激光。配重体3012按照可拆卸的方式与竖直体301的端部连接。可拆卸的方式可以是螺纹连接、卡扣连接、铰接等。优选地，配重体3012按照沿竖直体301的轴向方向贯穿的方式设置。通过该设置方式，发光元件3013发出的光能够通过配重体3012照射至第二对中部62。
参见图8，辅助装置还包括感光区302。感光区302设置于第二对中部62。感光区302设置于第二对中部62的第三横撑621/第四横撑的表面。该表面为第三横撑621/第四横撑相对第一对中部61一侧的表面。感光区302至少部分覆盖第三横撑621/第四横撑的表面。优选地，感光区302包括第一光学元件3021。在安装平台4处于水平的情况下，第一光学元件3021的位置与竖直体301对准。第一光学元件3021的位置与竖直体301的连线与支撑体9的轴线平行。第一光学元件3021能够感应光。例如，第一光学元件3021可以是光开关。优选地，第一光学元件3021与调平装置连接。一种优选实施方式为，第一光学元件3021与调平装置信号连接。例如，第一光学元件3021可以向调平装置发送控制信号，从而控制调平装置停止或继续调平。第一光学元件3021可以以有线和/或无线的方式与调平装置连接。优选地，第一光学元件3021连接有脉冲波形发生器。在第一光学元件3021接收到的光能量超过第二阈值的情况下，第一光学元件3021导通进而使得脉冲波形发生器发射控制信号。控制信号可以是简单的高电平信号，还可以是高电平信号和低电平信号组合，进而可以携带控制信息。第二阈值可以根据发光元件3013的发光强度和工程实际进行调整。本实施例中，第二阈值可以是发光元件3013发出光强的40％。
另一种优选实施方式中，第一光学元件3021可以与控制装置电连接。第一光学元件3021连接有信号发生器。在第一光学元件3021接收到的光能量超过第二阈值的情况下，第一光学元件3021导通触发信号发生器发出信号。优选地，第一光学元件3021可以与信号发生器的电源连接，在第一光学元件3021导通后信号发生器接通进而发射信号。控制装置接收到信号后控制调平装置停止工作。信号发生器发出信号的方式可以是通过有线/无线传输至控制装置。信号可以是光信号、无线电信号、有线电信号中的一种或几种。优选地，信号还可以是声波信号。在另一种优选实施方式中，在第一光学元件3021接收到的光能量超过第二阈值的情况下，第一光学元件3021中断信号发生器发出的信号。控制装置和/或调平装置接收不到信号时调平装置停止工作。
优选地，第一光学元件3021接收光的面积大于发光元件3013发出的光照射至感光区302的面积。优选地，第一光学元件3021接收光的面积与发光元件3013发出的光照射至感光区302的面积之间的差值小于第三阈值。第三阈值满足安装平台4的水平偏离程度小于第一阈值的要求。第三阈值可以根据发光元件3013的光线聚束程度、第一对中部61与第二对中部62之间的距离等参数设置。具体而言，可以通过第一阈值与底座长度的比值换算得到安装平台4的最大倾角，利用最大倾角的余弦函数和第一阈值计算得到感光区302的最大半径，然后基于最大半径与发光元件3013照射至感光区302的面积的半径来计算得到第三阈值。在以上计算过程中，按照圆的面积进行计算。优选地，第一光学元件3021接收光的面积还可以按照该圆的外切矩形进行配置。
对竖直体301和感光区302的工作原理进行说明。在控制装置基于水平监测装置发送的第一水平数据和第二水平数据控制调平装置进行调平的过程中，存在反复监测安装平台4的第一方向和第二方向的水平偏离程度而导致调平时间过慢的问题。本实施例通过竖直体301和感光区302实现快速调平。具体而言，利用竖直体301在重力的作用下呈自然垂直的状态，即无论安装平台4是否倾斜，竖直体301均处于自然垂直的状态，因此其端部设置的发光元件3013均竖直向下发出光线。如果安装平台4倾斜，由于第一对中部61和第二对中部62彼此平行，因此感光区302的第一光学元件3021接收不到足够强度的光能量，进而不会发出信号控制调平装置停止调平工作。如果安装平台4的水平偏离程度小于第一阈值，竖直体301的发光元件3013的光能够被第一光学元件3021接收，并且第一光学元件3021接收的光能量的强度超过第二阈值，那么就控制调平装置停止调平工作。
通过以上设置方式，达到的有益效果是：
在控制装置控制调平装置调平的过程中，无论是采用分时异步的方式控制调平装置还是以同时同步的方式控制调平装置，均不用再次通过水平监测装置测量安装平台4的第一方向和第二方向的水平偏离程度进行调平，特别是在安装平台4接近水平时，需要多次监测水平方向的偏离程度进而控制调平装置完成调平。而本发明利用安装平台4彼此平行的第一对中部61和第二对中部62，以及竖直体301的自然垂直状态，通过第二对中部62中感光区302的第一光学元件3021感知安装平台4是否水平，不需要通过水平监测装置反复测量安装平台4的水平偏离程度，大幅度地减少了安装平台4的调平时间。
优选地，发光元件3013可以发射单波长激光。第一光学元件3021的进光一侧设置有第二光学元件3022。第二光学元件3022能够通过光的波长范围包括发光元件3013发出光的波长范围内的光。第二光学元件3022可以是窄带滤波片。优选地，第二光学元件3022可以是光学薄膜，能够吸收不同波长范围的光。通过该设置方式，第一光学元件3021仅能接收特定波长范围的光，即通过第二光学元件3022能够至少部分滤除不属于发光元件3013发出光的波长范围的光，从而能够滤除背景光噪声的影响，进而提高第一光学元件3021识别发光元件3013发出光的准确性。
优选地，竖直体301和感光区302分别设置于安装平台4彼此平行且垂直于安装平台4轴向方向的部件处。
优选地，控制装置配置为以分时异步的方式控制至少一个调平装置分别调整底座的第一方向和第二方向的水平偏离程度。这一过程是一种粗调的过程，可能导致调平装置的调平幅度较大。一方面，尽管竖直体301配备配重体3012减少晃动，但调平幅度较大仍可能导致竖直体301反复摆动，无法较快地处于自然垂直状态。另一方面，调平幅度较大导致竖直体301的发光元件3013发出的光无法较快时间与感光区302上的第一光学元件3021对准。基于以上问题，本实施例对辅助装置进行进一步地改进。
优选地，第一对中部61在竖直体301附近设置有第三光学元件3014，参见图8。第三光学元件3014用于接收光能量/光信号。第三光学元件3014部署于第一对中部61的第一横撑611/第二横撑612底部的表面。第三光学元件3014可以是感光元件。例如，CCD(电荷耦合)元件、CMOS(互补金属氧化物半导体)器件。第三光学元件3014可以是以摄像头的形式间隔部署于竖直体301附近。或者第三光学元件3014可以是以摄像头的形式间隔于第一对中部61的第一横撑611/第二横撑612底部的表面。第三光学元件3014与竖直体301连接。或者第三光学元件3014通过控制装置与竖直体301连接。优选地，连接的方式可以是有线和/或无线。
优选地，感光区302还包括第四光学元件3023。第四光学元件3023覆盖于第三横撑621/第四横撑的表面。优选地，第四光学元件3023覆盖于第三横撑621/第四横撑相对第一对中部61一侧的表面。第一光学元件3021设置于第四光学元件3023的表面。第四光学元件3023用于反射光线。第四光学元件3023可以采用逆反射材料或涂料制作。第四光学元件3023用于反射发光元件3013发射的光。优选地，第四光学元件3023的进光一侧设置有第二光学元件3022。第二光学元件3022能够至少部分滤除不属于发光元件3013发射波长范围的光。第三光学元件3014能够接收到第四光学元件3023反射的光。优选地，当第三光学元件3014接收到光后控制发光元件3013在第一时间内保持发光状态。优选地，第一时间可以是10s、20s、40s。第一时间至少小于3min。优选地，第三光学元件3014接收到光后向控制装置发出信号。控制装置基于第三光学元件3014发出的信号控制调平装置减小调平的幅度。
优选地，发光元件3013以周期性的方式放射光。周期性地发射光能够探测当前安装平台4的倾斜状态。具体而言，只有当安装平台4处于一定的水平偏离程度内，发光元件3013发出的光才能照射到第四光学元件3023，进而第三光学元件3014才能够接收到光能量/光信号。
通过以上设置方式，达到的有益效果是：
一方面，发光元件3013周期性地发射光，其仅在第三光学元件3014接收到第四光学元件3023反射的光后才长时间开启，能够减少发光元件3013的能量的消耗；另一方面，控制装置基于第三光学元件3014反馈的信号减少调平装置的调平幅度，进而减少竖直体301的晃动，使得竖直体301能够在配重体3012的作用下尽快处于自然垂直的状态，从而提高了安装平台4的调平速度。
为了不再使用水平监测装置重复测量以达到提高调平速度的目的，在利用竖直体301的自然垂直状态，通过发光元件3013与第一光学元件3021快速对准实现调平的过程中，控制装置存在不清楚调平趋势或方向的问题。针对不使用水平监测装置重复测量以获取调平趋势或方向的问题，对辅助装置进行进一步地改进和补充。
优选地，第四光学元件3023的表面设置有反射光栅。通过该设置方式，发光元件3013发射的光照射在第四光学元件3023的表面后，通过反射光栅形成衍射，进而在第三光学元件3014处接收的光为多个彼此间隔的条纹。第三光学元件3014基于条纹的变化，例如条纹的数量、条纹彼此间隔的距离可以获取支撑体9的轴向与竖直体301之间的角度，进而能够获取安装平台4的调平趋势或调平方向。
本发明说明书包含多项发明构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种基于自重的地下柱体施工方法，其特征在于，
所述施工方法包括：
将钢管柱(1)在预先打设的工作井中完成拼装工作并灌注混凝土，待混凝土初凝后用钢板封口，并在所述钢管柱(1)上连接工具节(2)，将灌注混凝土的所述钢管柱(1)吊至安装平台(4)的上方，并在所述钢管柱(1)与所述安装平台(4)的对中装置(6)对中后利用所述钢管柱(1)的自重下沉；
所述安装平台(4)包括对中装置(6)，所述对中装置(6)至少包括第一对中部(61)和第二对中部(62)，所述第一对中部(61)与所述第二对中部(62)彼此间隔设置，进而通过两点一线的方式对所述钢管柱(1)进行限位和垂直度的控制；
所述对中装置(6)通过至少一个第一调节机构(613)和/或第二调节机构对所述钢管柱(1)径向施加作用力，并通过所述第一调节机构(613)/第二调节机构端部的接触部(131)增加所述钢管柱(1)的受力面积和受力点。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述接触部(131)增加所述钢管柱(1)的受力面积和受力点步骤包括：
至少一个所述接触部(131)在束缚装置的作用下束缚于所述第一调节机构(613)和/或第二调节机构的端部；
所述第一调节机构(613)和/或第二调节机构驱动所述接触部(131)接触所述钢管柱(1)；
在所述接触部(131)至少部分接触所述钢管柱(1)的情况下，所述接触部(131)在所述第一调节机构(613)和/或第二调节机构的推力作用下脱离所述束缚装置并向所述钢管柱(1)一侧转动。
3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，在多个所述接触部(131)脱离所述束缚装置后，多个所述接触部(131)按照以所述第一调节机构(613)和/或第二调节机构的端部为中心呈放射状的方式展开。
4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，所述接触部(131)至少包括第一区段(1311)和设置于所述第一区段(1311)至少一端的第二区段(1312)，其中，
所述第二区段(1312)与所述钢管柱(1)的接触面积大于所述第一区段(1311)与所述钢管柱(1)的接触面积；
所述第一区段(1311)的中间部分朝向所述第一调节机构(613)一侧凸起，并在所述第一区段(1311)接触后凸起部分与所述钢管柱(1)表面形成第一空间(132)。
5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于，所述第一区段(1311)中间凸起的部分设置有铰接件(133)，所述铰接件(133)将所述第一区段(1311)分为第一分段(13111)和第二分段(13112)，其中，
所述第一分段(13111)和第二分段(13112)在所述铰接件(133)的作用下向所述钢管柱(1)一侧转动。
6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述安装平台(4)调平的步骤包括：
在控制装置基于水平监测装置反馈的所述安装平台(4)的倾斜程度控制调平装置调平的过程中，通过辅助装置的触发控制所述调平装置的开启和关闭；
所述辅助装置包括设置在所述对中装置(6)的第一对中部(61)处的竖直体(301)以及设置在所述对中装置(6)的第二对中部(62)处的感光区(302)，其中，所述竖直体(301)以多自由度的方式与所述第一对中部(61)铰接从而能够在所述安装平台(4)处于倾斜的状态下保持竖直状态；
所述感光区(302)与所述竖直体(301)彼此的连线与所述安装平台(4)的轴线平行；至少在所述感光区(302)接收的光能量超过第二阈值的情况下，所述调平装置停止工作。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述竖直体(301)通过其发光元件(3013)向所述感光区(302)一侧发射光；
所述感光区(302)接收光能量的第一光学元件(3021)面积与所述发光元件(3013)投射至所述感光区(302)的光面积之间的差值小于第三阈值。
8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述感光区(302)在所述第一光学元件(3021)附近设置有用于反射光的第四光学元件(3023)，所述竖直体(301)附近设置有用于接收光能量的第三光学元件(3014)，其中，
所述发光元件(3013)周期性地发射光，并在所述第三光学元件(3014)接收到所述第四光学元件(3023)反射所述发光元件(3013)发射的光的情况下，所述发光元件(3013)在第一时间内持续发射光。
9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在所述第一光学元件(3021)和第四光学元件(3023)的进光一侧设置有第二光学元件(3022)，其中，所述第二光学元件(3022)至少能够部分滤除不属于所述发光元件(3013)发射波长范围的光。
10.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在所述钢管柱(1)下放完成并将垂直度调节至偏差允许值范围内的情况下，在吊装所述钢管柱(1)的工具节(2)的两侧连接三角板(7)，并将所述三角板(7)架设在抬杠(8)上固定，其中，在所述钢管柱(1)不发生下沉的情况下拆除所述安装平台(4)。
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