CN114960753A - 一种钢管柱加工及垂直度控制方法 - Google Patents

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CN114960753A CN202210489784.3A CN202210489784A CN114960753A CN 114960753 A CN114960753 A CN 114960753A CN 202210489784 A CN202210489784 A CN 202210489784A CN 114960753 A CN114960753 A CN 114960753A
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Abstract

本发明公开了一种钢管柱加工及垂直度控制方法，包括如下步骤：原材进场及验收；原材加工；坡口处理；钢管柱组装焊接；钢管柱拼装及调直；焊接法兰；预拼装及验收；钢管柱出厂；测量定位；埋设一次护筒；旋挖钻机就位；旋挖钻机成孔；全回转钻机就位；埋设二次护筒；小钻头旋挖钻清孔；钻机移位；钢管柱安装：调垂平台安装；钢筋笼安装；钢管柱分节安装；调垂工具柱安装；垂直度调整；钢管柱浇筑及回填：浇筑混凝土；拆除工具柱及平台；孔口回填。本发明的有益效果：实现主体箱形筒体之间的预组装，方便对主体箱体筒体的位置进行灵活调整；能够对钢管柱的下放进行调节，有效保证钢管柱的垂直度，从而保证最后形成桩体的施工质量。

Description

一种钢管柱加工及垂直度控制方法
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，具体为一种钢管柱加工及垂直度控制方法。
背景技术
地下施工地质条件复杂，在一些轨道施工现场，岩层滞水携泥砂流入基坑，易造成土体损失。根据降水试验结果，砂卵石层与泥岩交界面滞水层厚约6～8.5m，滞水层明水流向基坑，明水携带泥沙易造成坑外地层脱空、沉降，影响周边安全。考虑周边风险因素及场地条件，将施工方案优化为为砂浆咬合桩加盖挖逆作法施工方案。即车站部分施工段采用明挖顺作，部分采用明挖顺作，部分采用盖挖逆作。
盖挖逆作法对钢管柱的垂直度要求较高，根据《地铁设计规范》永临结合结构柱垂直度偏差控制在1/500以内。随着城市空间立体化发展，地铁建设结合周边交通、经济和文化等发展结合，基坑建设越来越深，盖挖逆作法中钢管柱的垂直度控制也越来越难。车站竖向承载系统钢管柱为盖挖逆作的关键工序，垂直度控制是成功与否的关键技术。
发明内容
本发明的目的在于：本发明提供了一种钢管柱加工及垂直度控制方法，解决了现有钢管施工垂直度不易控制的问题。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种钢管柱加工及垂直度控制方法，包括如下步骤：
步骤a，钢管柱加工：步骤a1，原材进场及验收；步骤a2，原材加工；步骤a3，坡口处理；步骤a4，钢管柱组装焊接；步骤a5，钢管柱拼装及调直；步骤a6，焊接法兰；步骤a7，预拼装及验收；步骤a8，钢管柱出厂。
步骤b，成孔：步骤b1，测量定位；步骤b2，埋设一次护筒；步骤b3，旋挖钻机就位；步骤b4，旋挖钻机成孔；步骤b5，全回转钻机就位；步骤b6，埋设二次护筒；步骤b7，小钻头旋挖钻清孔；步骤b8，钻机移位。
步骤c，钢管柱安装：步骤c1，调垂平台安装；步骤c2，钢筋笼安装；步骤c3，钢管柱分节安装；步骤c4，调垂工具柱安装；步骤c5，垂直度调整。
步骤d，钢管柱浇筑及回填：步骤d1，浇筑混凝土；步骤d2，拆除工具柱及平台；步骤d3，孔口回填。
进一步的，所述的步骤a4中，钢管柱的四块面板加工完成后，设置组装平台，组装平台包括组装底板以及竖立在组装底板侧部的组装立柱。
组装过程中，在组装底板上放置第一钢板，靠近组装立柱放置第二钢板，点焊两块钢板端部，并测量两个钢板对角线AB之间的长度，根据AB之间的实际长度除以理论长度计算出偏差，并调整钢板位置，焊接第一钢板和第二钢板的端部；焊接完成后调转方向，第一钢板依然放置在组装底板上，而第二钢板远离组装立柱，以与第二钢板同样的方式焊接第三钢板；测量三个钢板上两个对角线AB和CD之间实际长度与理论长度的偏差，在第二钢板和第三钢板的端部之间焊接第四钢板；在组装完成后的主体箱形筒体两端焊接位于内拐角处的加劲板，防止应力集中破坏钢管柱。
进一步的，所述的步骤a5中，钢管柱组装完成后，主体箱形筒体分节在预拼装平台上进行预拼装和调垂工艺，主体箱形筒体的两端放置在拼装横向车上，拼装横向车横向行走在拼装支撑梁上，能够调整主体箱形筒体的横向位置，拼装支撑梁通过拼装升降缸放置在拼装底座上，能够调整主体箱形筒体的竖向位置，拼装底座放置在拼装纵向车上，拼装纵向车纵向行走在地面上，能够调整主体箱形筒体的纵向位置。
拼装调节时，将单节主体箱形筒体分别放置在预拼装平台上；调节拼装升降缸将各节主体箱形筒体竖向移动，上表面调整至一个平面，并用水准仪检测；移动拼装横向车将主体箱形筒体横向移动，将各节主体箱形筒体侧面调整至一个平面上，并用全站仪检测；水准仪复测上面表面是否在一个平面，若不满足循环上述步骤，直至满足要求为止，调整完成后再焊接法兰和附件。
进一步的，所述的步骤b4中，成孔采用旋挖桩成孔和超声波检测仪检测的方式，旋挖钻轻压慢钻，并分别在多个钻深和成孔完成进行检测，随测随刷孔，成孔垂直度偏差控制在10cm以内。
进一步的，所述的步骤c1中，将调垂底座安装在桩孔处，利用底部的调平升降缸调整调垂底座的水平度；所述的步骤c3中，多节的钢管柱临时放置在定位横梁上，完成上下两节钢管柱的连接，定位横梁利用调垂侧向车向内移动支撑或向外移开；所述的步骤c4中，将工具柱与最上节的钢管柱连接；所述的步骤c5中，利用调节支座与工具柱之间的调垂水平缸，调整钢管柱的垂直度，若垂直度偏差过大，则利用孔内的柱上调垂缸，调整钢管柱的垂直度。
进一步的，所述的步骤c2中，钢筋笼平转直吊装过程中设置多个个吊点，主勾勾住钢筋笼顶部，副勾分别勾钢筋笼端部和腰部，整节钢筋笼水平抬升一定距离后，主勾缓慢抬升，副勾逐步下放，将钢筋笼翻转至垂直状态，吊装至指定孔内。
进一步的，所述的步骤c3中，钢管柱的吊点处加工一个吊具，吊具包括吊具底板，吊具底板上设有法兰螺栓孔，吊具底板上焊接有两个吊具吊环。
本发明的有益效果：
1.采用组装平台，通过对角线法进行钢管柱四个面板的焊接连接，能够有效保证钢管柱断面尺寸，钢管柱的加工质量提升，是后续施工质量的重要前提。
2.通过预拼装平台，实现主体箱形筒体之间的预组装，方便对主体箱体筒体的位置进行灵活调整，后续钢管柱下方拼接时，不需要再考虑拼接对位问题。
3.通过调垂平台，能够对钢管柱的下放进行调节，有效保证钢管柱的垂直度，从而保证最后形成桩体的施工质量。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
图2是本发明的组装示意图。
图3是本发明的预拼装主视图。
图4是本发明的预拼装侧视图。
图5是本发明的钢筋笼吊装示意图。
图6是本发明的钢管柱吊具结构示意图。
图7是本发明的钢管柱吊装示意图。
图8是本发明的钢管柱调垂示意图。
图中：141-第一钢板，142-第二钢板，143-第三钢板，144-第四钢板，145-组装底板，146-组装立柱，147-加劲板；151-拼装底座，152-拼装纵向车，153-拼装支撑梁，154-拼装升降缸，155-拼装横向车；311-调垂底座，312-调平升降缸，313-调节支座，314-工具柱，315-调垂水平缸，316-定位横梁，317-调垂侧向车，318-柱上调垂缸；331-吊具底板，332-吊具吊环，333-吊具翼板，334-吊具中板。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1：
参考图1～图8所示，一种钢管柱加工及垂直度控制方法，包括如下步骤：步骤a，钢管柱加工，在工厂将施工所需的钢管柱加工成型，然后运输至施工现场。步骤b，成孔，利用钻机在现场进行桩孔的钻挖。步骤c，钢管柱安装，将钢管柱下方至桩孔内，并保证其垂直度。步骤d，钢管柱浇筑及回填，将桩孔进行混凝土浇筑，完成施工。
步骤a1，原材进场及验收，钢管柱柱体进行采用Q345B钢板压制而成，其余环板及牛腿肋板均采用Q355B钢板，螺栓采用M30高强度螺栓，螺栓性能等级10.9级。
步骤a2，原材加工，钢板进场复试合格后，可按板厚中心线性长度不变的原理并结合焊缝宽度来计算钢板的下料宽度。下料时长度方向预留焊接收缩量及二次切头量。焊接收缩量及二次切头量共计预留50mm。放线下料尺寸公差1/1000。如需接料拼接长度不小于1000mm，且相邻焊缝错开大于等于500mm，宽度方向严禁接料。
步骤a3，坡口处理。下料前可对焊缝坡口进行预加工。钢板加工需焊接接口斜切45°角，并预留2mm平宽。采用火焰半自动切割机切割坡口，在拼装前用砂轮机将坡口及焊接区域50mm内打磨光滑。
步骤a4，钢管柱组装焊接，钢管柱的四块面板加工完成后，设置组装平台，组装平台包括一块厚2cm、宽2米、长13米的钢板作为组装底板145，以及采用工字钢焊接竖立在组装底板145侧部的组装立柱146，两者构成立体坐标系。组装底板145采用水准仪找平，组装立柱146采用全站仪全面测定平面位置。
钢管柱的主体箱形筒体采用对角线法控制结构尺寸。组装过程中，在组装底板145上放置第一钢板141，靠近组装立柱放置第二钢板142，点焊两块钢板端部，并测量两个钢板对角线AB之间的长度，根据AB之间的实际长度除以理论长度计算出偏差，并调整钢板位置，焊接第一钢板141和第二钢板142的端部。焊接完成后调转方向，第一钢板141依然放置在组装底板145上，而第二钢板142远离组装立柱146，以与第二钢板142同样的方式焊接第三钢板143。测量三个钢板上两个对角线AB和CD之间实际长度与理论长度的偏差，在第二钢板142和第三钢板143的端部之间焊接第四钢板144。在组装完成后的主体箱形筒体两端焊接四块位于内拐角处的加劲板147，防止应力集中破坏钢管柱。
钢管柱纵、横向接缝采用坡口熔透焊，焊缝等级不得低于一级。环板及肋板的焊缝等级不得低于二级。钢管的接长应采用对接熔透焊缝，焊缝质量等级加工厂制作应为一级，每个制作单元接头不宜超出一个。一、二级焊缝应进行内部缺陷的无损检测，无损检测采用超声波检测，一级焊缝100％检测，二级焊缝20％抽检。二级焊缝检测时遵循以下原则：焊缝按照焊缝长度计算百分比，且探伤长度不少于200mm；当焊缝长度小于200mm时，应对整条焊缝探伤，现场安装焊缝应按照统一类型、统一施焊条件的焊缝条数计算百分比，且不少于三条焊缝。
步骤a5，钢管柱拼装及调直，钢管柱组装完成后，主体箱形筒体分节在预拼装平台上进行预拼装和调垂工艺，主体箱形筒体的两端放置在拼装横向车155上，拼装横向车155横向行走在拼装支撑梁153上，能够调整主体箱形筒体的横向位置，拼装支撑梁153通过拼装升降缸154放置在拼装底座151上，能够调整主体箱形筒体的竖向位置，拼装底座151放置在拼装纵向车152上，拼装纵向车152纵向行走在地面上，能够调整主体箱形筒体的纵向位置。
拼装调节时，将单节主体箱形筒体分别放置在预拼装平台上，调节拼装升降缸154将各节主体箱形筒体竖向移动，上表面调整至一个平面，并用水准仪检测。移动拼装横向车155将主体箱形筒体横向移动，将各节主体箱形筒体侧面调整至一个平面上，并用全站仪检测。水准仪复测上面表面是否在一个平面，若不满足循环上述步骤，直至满足要求为止，调整完成后再焊接法兰和附件。
钢管附件有钢衬板和加劲肋板。法兰加工时，根据组合方式将两块下料好的钢板点焊在一起进行螺栓孔冲孔。拼装时再将组合法兰分别焊接在钢管柱筒体上，将两节钢管柱拼装完成，再对连接法兰进行编号并记录。内衬板及加劲板在工厂按加工图确定各自的半径进行下料卷板，后按钢管纵向和塞孔焊缝要求进行焊接。
步骤a6，焊接法兰，固定各节钢管柱。步骤a7，预拼装及验收，钢管柱出厂前需要在进行一次自检和监理一起验收允许误差控制在±10mm以内，钢管柱成品验收合格后可以运到施工现场。步骤a8，钢管柱出厂。
步骤b1，测量定位，钢管柱成孔后需测量人员十字线定位调垂平台，平台基座按照柱中心外放2.5m位置，调节平台平面位置，使平台中心十字线与钢管桩十字线中心大致重合。步骤b2，埋设一次护筒。步骤b3，旋挖钻机就位。
步骤b4，旋挖钻机成孔，成孔采用旋挖桩成孔和超声波检测仪检测的方式，旋挖钻轻压慢钻，成孔深度65m，并分别在深度25m、30m、35m、45m和成孔完成进行检测，随测随刷孔，成孔垂直度偏差控制在10cm以内。
步骤b5，全回转钻机就位。步骤b6，埋设二次护筒。步骤b7，小钻头旋挖钻清孔。步骤b8，钻机移位。
步骤c1，调垂平台安装，将调垂底座311安装在桩孔处，利用底部的调平升降缸312调整调垂底座311的水平度。调垂平台平面位置就位后，再调试平台高程，平台在同一个水平面上，测量方法用全站仪测平台4个角点高程。
步骤c2，钢筋笼安装，钢筋笼平转直吊装过程中设置多个个吊点，主勾勾住钢筋笼顶部，副勾分别勾钢筋笼端部和腰部，整节钢筋笼水平抬升一定距离后，主勾缓慢抬升，副勾逐步下放，将钢筋笼翻转至垂直状态，吊装至指定孔内。
步骤c3，钢管柱分节安装，正式吊装前进行试吊，吊离50cm，吊车检验负载是否满足机械性能要求，逐步吊装入孔。多节的钢管柱临时放置在定位横梁316上，完成上下两节钢管柱的连接，定位横梁316利用调垂侧向车317向内移动支撑或向外移开。
钢管柱的吊点处加工一个吊具，采用30mm厚钢板加工，吊具包括吊具底板331、吊具吊环332、吊具翼板333和吊具中板334。两个吊具吊环332焊接在吊具底板331的两侧，其上设有吊孔以供吊钩的穿设。吊具翼板333焊接在吊具吊环332的外侧与吊具底板331之间，吊具中板334焊接在吊具底板331上，并焊接在两个吊具吊环332之间，用于加强整体结构。吊具底板331上设有法兰螺栓孔，吊具与钢管柱采用法兰连接，法兰螺栓采用M30高强度螺栓，螺栓性能等级10.9级。
步骤c4，调垂工具柱安装，将工具柱314与最上节的钢管柱连接。
步骤c5，垂直度调整，工具柱314放置在调节支座313上，利用调节支座313与工具柱314之间的调垂水平缸315，调整钢管柱的垂直度，若垂直度偏差过大，则利用孔内的柱上调垂缸318，调整钢管柱的垂直度。
步骤d1，浇筑混凝土。步骤d2，拆除工具柱及平台。步骤d3，孔口回填。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钢管柱加工及垂直度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a，钢管柱加工：步骤a1，原材进场及验收；步骤a2，原材加工；步骤a3，坡口处理；步骤a4，钢管柱组装焊接；步骤a5，钢管柱拼装及调直；步骤a6，焊接法兰；步骤a7，预拼装及验收；步骤a8，钢管柱出厂；
步骤b，成孔：步骤b1，测量定位；步骤b2，埋设一次护筒；步骤b3，旋挖钻机就位；步骤b4，旋挖钻机成孔；步骤b5，全回转钻机就位；步骤b6，埋设二次护筒；步骤b7，小钻头旋挖钻清孔；步骤b8，钻机移位；
步骤c，钢管柱安装：步骤c1，调垂平台安装；步骤c2，钢筋笼安装；步骤c3，钢管柱分节安装；步骤c4，调垂工具柱安装；步骤c5，垂直度调整；
步骤d，钢管柱浇筑及回填：步骤d1，浇筑混凝土；步骤d2，拆除工具柱及平台；步骤d3，孔口回填。
2.根据权利要求1所述的钢管柱加工及垂直度控制方法，其特征在于：所述的步骤a4中，钢管柱的四块面板加工完成后，设置组装平台，组装平台包括组装底板(145)以及竖立在组装底板(145)侧部的组装立柱(146)；
组装过程中，在组装底板(145)上放置第一钢板(141)，靠近组装立柱放置第二钢板(142)，点焊两块钢板端部，并测量两个钢板对角线AB之间的长度，根据AB之间的实际长度除以理论长度计算出偏差，并调整钢板位置，焊接第一钢板(141)和第二钢板(142)的端部；焊接完成后调转方向，第一钢板(141)依然放置在组装底板(145)上，而第二钢板(142)远离组装立柱(146)，以与第二钢板(142)同样的方式焊接第三钢板(143)；测量三个钢板上两个对角线AB和CD之间实际长度与理论长度的偏差，在第二钢板(142)和第三钢板(143)的端部之间焊接第四钢板(144)；在组装完成后的主体箱形筒体两端焊接位于内拐角处的加劲板(147)，防止应力集中破坏钢管柱。
3.根据权利要求1或2所述的钢管柱加工及垂直度控制方法，其特征在于：所述的步骤a5中，钢管柱组装完成后，主体箱形筒体分节在预拼装平台上进行预拼装和调垂工艺，主体箱形筒体的两端放置在拼装横向车(155)上，拼装横向车(155)横向行走在拼装支撑梁(153)上，能够调整主体箱形筒体的横向位置，拼装支撑梁(153)通过拼装升降缸(154)放置在拼装底座(151)上，能够调整主体箱形筒体的竖向位置，拼装底座(151)放置在拼装纵向车(152)上，拼装纵向车(152)纵向行走在地面上，能够调整主体箱形筒体的纵向位置。
4.根据权利要求3所述的钢管柱加工及垂直度控制方法，其特征在于：拼装调节时，将单节主体箱形筒体分别放置在预拼装平台上；调节拼装升降缸(154)将各节主体箱形筒体竖向移动，上表面调整至一个平面，并用水准仪检测；移动拼装横向车(155)将主体箱形筒体横向移动，将各节主体箱形筒体侧面调整至一个平面上，并用全站仪检测；水准仪复测上面表面是否在一个平面，若不满足循环上述步骤，直至满足要求为止，调整完成后再焊接法兰和附件。
5.根据权利要求1所述的钢管柱加工及垂直度控制方法，其特征在于：所述的步骤b4中，成孔采用旋挖桩成孔和超声波检测仪检测的方式，旋挖钻轻压慢钻，并分别在多个钻深和成孔完成进行检测，随测随刷孔，成孔垂直度偏差控制在10cm以内。
6.根据权利要求1所述的钢管柱加工及垂直度控制方法，其特征在于：所述的步骤c1中，将调垂底座(311)安装在桩孔处，利用底部的调平升降缸(312)调整调垂底座(311)的水平度；所述的步骤c3中，多节的钢管柱临时放置在定位横梁(316)上，完成上下两节钢管柱的连接，定位横梁(316)利用调垂侧向车(317)向内移动支撑或向外移开；所述的步骤c4中，将工具柱(314)与最上节的钢管柱连接；所述的步骤c5中，利用调节支座(313)与工具柱(314)之间的调垂水平缸(315)，调整钢管柱的垂直度，若垂直度偏差过大，则利用孔内的柱上调垂缸(318)，调整钢管柱的垂直度。
7.根据权利要求1或6所述的钢管柱加工及垂直度控制方法，其特征在于：所述的步骤c2中，钢筋笼平转直吊装过程中设置多个个吊点，主勾勾住钢筋笼顶部，副勾分别勾钢筋笼端部和腰部，整节钢筋笼水平抬升一定距离后，主勾缓慢抬升，副勾逐步下放，将钢筋笼翻转至垂直状态，吊装至指定孔内。
8.根据权利要求1或6所述的钢管柱加工及垂直度控制方法，其特征在于：所述的步骤c3中，钢管柱的吊点处加工一个吊具，吊具包括吊具底板(331)，吊具底板(331)上设有法兰螺栓孔，吊具底板(331)上焊接有两个吊具吊环(332)。
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