CN117569323A - 一种用于支护的方向定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于支护的方向定位装置及定位方法，包括方向定位机构以及支撑机构；方向定位机构包括定位机构本体、表盘、方向定位针、指南针、方向定位针调节组件；方向定位针包括旋转臂以及激光组件Ⅰ，两个旋转臂内端对称固定在转动轴上，转动轴套设于表盘中心的固定轴上可绕固定轴转动，激光组件Ⅰ安装于两个旋转臂外端，可形成同轴反向的两条光束射线；指南针安装于固定轴上可绕固定轴转动，方向定位针调节组件设置表盘下方用于定位机构本体外部调节方向定位针角度；定位机构本体下部设置激光组件Ⅱ，激光组件Ⅱ用于向下形成与固定轴同轴的光束射线，本发明可有效解决边坡、基坑支护时超前桩施工过程中桩体特定面方位确定问题。

Description

一种用于支护的方向定位装置及定位方法

技术领域

本发明主要涉及边坡、基坑支护施工技术领域，具体是一种用于支护的方向定位装置及定位方法。

背景技术

在边坡、基坑支护设计中，桩锚支护由于其具有受力合理、安全性高、性价比高等优势，是非常常用的支护形式之一，超前桩可选用灌注桩和预制桩，相同截面面积条件下，预制矩形桩的抗弯承载力是灌注桩的1.3倍，而且预制桩具有施工周期短、环保、质量有保证等优势，在条件允许的情况下优选预制矩形桩作为超前桩更加经济合理。

由于边坡或基坑大部分情况下是不规则的，其中预制桩一个面需与开挖边线相切，如何控制预制桩施工角度是预制桩作为超前桩的关键因素，目前尚没有有效的解决措施。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种用于支护的方向定位装置及定位方法，可有效解决边坡、基坑支护时超前桩施工过程中桩体特定面方位确定问题。

本发明的技术方案如下：

根据本发明的一个方面， 提供一种用于支护的方向定位装置，包括方向定位机构以及支撑机构；

所述方向定位机构包括定位机构本体、表盘、方向定位针、指南针、方向定位针调节组件；

所述方向定位针包括旋转臂以及激光组件Ⅰ，两个旋转臂内端对称固定在转动轴上，转动轴套设于表盘中心的固定轴上可绕固定轴转动，激光组件Ⅰ安装于两个旋转臂外端，可形成同轴反向的两条光束射线；

所述指南针安装于固定轴上可绕固定轴转动，所述方向定位针调节组件设置表盘下方用于由定位机构本体外部调节方向定位针角度；

所述定位机构本体下部设置激光组件Ⅱ，激光组件Ⅱ用于向下形成与固定轴同轴的光束射线；

所述支撑机构包括固定托盘以及三组支腿组件，用于支撑以及调平所述方向定位机构。

进一步，所述方向定位机构还包括封盖以及透光体；

所述透光体安装于封盖以及定位机构本体之间，透光体由环形等厚透光材质制成，可使激光组件Ⅰ形成的光束射线放大。

进一步，所述方向定位机构还包括气泡调平组件、电池以及激光开关；

所述气泡调平组件安装于表盘上，高度低于方向定位针下缘高度；

所述电池安装于定位机构本体内用于为激光组件Ⅰ、激光组件Ⅱ提供电源；

所述激光开关设置于定位机构本体外，用于同时控制激光组件Ⅰ、激光组件Ⅱ。

进一步，所述方向定位针调节组件包括啮合齿Ⅰ、啮合齿Ⅱ、传动杆、转动钮；

啮合齿Ⅰ同轴安装于转动轴上，啮合齿Ⅱ固接在传动杆端部，传动杆穿设在传动杆定向运动控制组件上，传动杆定向运动控制组件安装在固定组件上，传动杆远离所述啮合齿Ⅱ的一端与转动钮连接，转动钮设置于定位机构本体外部用于转动所述传动杆。

进一步，所述传动杆定向运动控制组件包括限位环形板、可伸缩半球膜以及环形连接带，所述固定组件包括上固定板、下固定板；

上固定板上表面、下固定板下表面设置环形凹槽，所述限位环形板、可伸缩半球膜、环形连接带依次连接于一体，所述限位环形板厚度小于所述环形凹槽宽度，所述限位环形板可在所述环形凹槽内转动；

所述环形连接带套设在所述传动杆上，限位环形板、可伸缩半球膜、环形连接带能够随所述传动杆一起转动；

所述可伸缩半球膜可沿传动杆水平轴线方向改变形状，所述传动杆可沿水平轴线方向带动所述啮合齿Ⅱ定向移动从而控制啮合齿Ⅱ与啮合齿Ⅰ啮合或脱离。

进一步，所述限位环形板、可伸缩半球膜、环形连接带采用橡胶材质一体成型，且限位环形板处的硬度大于可伸缩半球膜处的硬度。

进一步，所述支腿组件包括支撑调节组件、上支撑杆连接件、下支撑杆固定件，上支撑杆连接件连接于固定托盘上，支撑调节组件长度可调，支撑调节组件两端分别铰接连接于上支撑杆连接件、下支撑杆固定件。

进一步，所述固定托盘中心处开孔，可供所述激光组件Ⅱ的光束穿过，固定托盘内凹部分设置有内螺纹，定位机构本体侧壁上设置有外螺纹，所述方向定位机构通过螺纹连接固定在所述支撑机构上。

进一步，其特征在于，定位装置还包括标靶组件，标靶组件包括标靶Ⅰ和标靶Ⅱ，标靶Ⅰ和标靶Ⅱ完全相同均包括标靶盘、连接杆、伸缩杆、限位板、地钎。

根据本发明的另一方面，提供一种上述用于支护的方向定位装置的定位方法，包括如下步骤：

S1、点位放样，将支撑机构架设在放样点上方，安装方向定位机构，打开激光开关，通过调整支撑机构三个支腿组件的位置使气泡调平组件中的气泡居中，并且使激光组件Ⅱ发出的光束对准放样点位；

S2、转动方向定位针调节组件的转动钮，基于指南针指示，使方向定位针指向待测定的方位角；向外拔出转动钮，使啮合齿Ⅱ与啮合齿Ⅰ分离；

S3、通过移动标靶Ⅰ和标靶Ⅱ，将激光组件Ⅰ发出的光束射线铺捉到标靶盘靶心位置；

S4、用地钎在地面上做出标记，插入标记杆，在两个标记杆中间拉线，沿拉线方向在两个标记杆之间撒上白灰，撤掉中间拉线。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的一种用于支护的方向定位装置及定位方法，可有效解决边坡、基坑支护时超前桩施工过程中桩体特定面方位确定的问题，本发明是预制矩形桩在边坡、基坑支护中成功应用的关键，本发明原理简单、可操作性强，对支护工艺的改进起到至关重要的作用。

2、本发明的定位装置及方法整体结构简单可靠，操作方便快捷，独特的调节组件结构设计，能够精准方便的调节方向定位针的角度，且在调节后能够防止误操作下方向定位针的转动。

3、本发明的施工方法，工艺简单，操作流程规范，定位精准，定位后施工后的加固结构具有极好的稳定性以及牢固性，通过合理的施工步骤能够降低施工周期以及工程造价。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于支护的方向定位装置整体结构示意图；

图2为本发明提供的定位装置主体结构示意图；

图3为本发明提供的支撑机构示意图；

图4为本发明提供的定位机构本体内部构造示意图；

图5为本发明提供的方向定位针构造示意图；

图6为图5中激光组件Ⅰ局部放大图；

图7为本发明提供的传动杆定向运动控制组件示意图；

图8为本发明提供的定位装置主体仰视图；

图9为本发明提供的标靶组件构造示意图；

图10为本发明提供的方向定位装置工作原理图；

图11位本发明提供的透光体组件工作原理图；

图12位本发明提供的锚杆孔方向定位时装置工作原理图；

图13位本发明提供的桩体方向定位时装置工作原理图；

图14位本发明提供的桩体方向定位时桩体Ⅰ平面布置图。

附图中所示标号：

1-方向定位机构，110-封盖，120-表盘，121-指南针，122-方向定位针，1221-旋转臂，1222-激光组件Ⅰ，123-方向刻度盘，124-固定轴，125-转动轴，130-透光体，140-气泡调平组件，150-定位机构本体，151-底座，152-电池，153-外螺纹，154-激光组件Ⅱ，160-方向定位针调节组件，161-啮合齿Ⅰ，162-啮合齿Ⅱ，163-传动杆，164-支架，165-转动钮，170-激光开关，180-传动杆定向运动控制组件，181-限位环形板，182-可伸缩半球膜，183-环形连接带，190-固定组件，191-上固定板，192-下固定板，193-环形凹槽；

2-支撑机构，210-固定托盘，211-内螺纹，212-对中孔，220-支撑调节组件，230-上支撑杆连接件，240-下支撑杆固定件；

310-标靶Ⅰ，311-标靶盘，312-伸缩杆，313-限位板，314-地钎，315-连接杆，320-标靶Ⅱ；

410-桩体Ⅱ，411-钢筋笼主筋，412-钢筋笼加强筋，413-钢筋笼箍筋，414-拟贯穿区，420-桩体Ⅰ，421-桩体Ⅰ轴线，422-基坑开挖面，430-护筒，440-锚杆开孔口；

501-射线Ⅰ，502-射线Ⅱ，503-射线Ⅲ。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-图14所示，本发明实施例提供的一种用于支护的方向定位装置，本定位装置包括方向定位机构1、支撑机构2以及标靶组件。

参考附图中所示，方向定位机构1主要包括封盖110、表盘120、透光体130、气泡调平组件140、定位机构本体150、方向定位针调节组件160、激光开关170、指南针121、方向定位针122等。

方向定位机构1整体呈圆柱体结构，定位机构本体150具有底座151，底座151中心设置固定轴124，底座151上安装电池152等。透光体130安装在定位机构本体150上部，封盖110安装在透光体130上，表盘120、指南针121、方向定位针122安装在定位机构本体150、透光体130、封盖110形成的空间内，方向定位针调节组件160、激光开关170分别穿设于所述定位机构本体150中，位于表盘120下方，表盘120上具有方向刻度盘123，显示方向角度，指南针121、方向定位针122均位于表盘120上部。

在本实施例中，如图2、图4、图5、图6所示，方向定位针122由旋转臂1221和激光组件Ⅰ1222组成，旋转臂1221为变径中空结构，两个旋转臂1221大直径端对称固定在转动轴125上，转动轴125为管状结构，可绕固定轴124转动；激光组件Ⅰ1222安装于旋转臂1221小直径端部，两个激光组件Ⅰ1222可形成同轴反向的两条光束射线，指南针121安装于固定轴124上端部，可绕固定轴124上端部旋转。

在本实施例中，如图10、图11所示，透光体130安装于封盖110和定位机构本体150之间，透光体130由环形等厚透光材质组成，而且该材质具有高透光、光束放大作用；

需要说明的是，由于激光组件Ⅰ1222较小，发射出来的光束较细，当光束穿过透光体130时，光束被放大变粗，更容易人眼识别和被标靶盘311捕捉。

在本实施例中，如图1-图8所示，方向定位针调节组件160的啮合齿Ⅰ161套设于转动轴125上，且二者形心同轴；啮合齿Ⅱ162固接在传动杆163端部，传动杆163水平设置，转动轴125竖直设置，传动杆163穿设在传动杆定向运动控制组件180上，传动杆定向运动控制组件180通过固定组件190支撑，传动杆163远离啮合齿Ⅱ162的一端与转动钮165连接，转动钮165设置在定位机构本体150外部，传动杆163通过两个支架164支撑，传动杆163可通过旋转转动钮165沿支架164旋转。

在本实施例中，啮合齿Ⅱ162下缘位置的齿牙与啮合齿Ⅰ161的齿牙交错连接，啮合齿Ⅱ162能够带动啮合齿Ⅰ161转动，手动旋转转动钮165使传动杆163转动，进而通过啮合齿Ⅱ162、啮合齿Ⅰ161带动转动轴125转动，从而使方向定位针122转动。

作为本实施例的优选方案，参考图7所示，传动杆定向运动控制组件180主要包括限位环形板181、可伸缩半球膜182以及环形连接带183；固定组件190包括上固定板191、下固定板192、环形凹槽193，下固定板192底部固定在底座151上，上固定板191和下固定板192一侧由铰链连接，上固定板191可绕铰链转动，从而方便传动杆定向运动控制组件180的安装；环形凹槽193设置在上固定板191下表面和下固定板192的上表面中。

进一步的，限位环形板181、可伸缩半球膜182、环形连接带183为一整体，限位环形板181厚度小于环形凹槽193内径宽度，使得限位环形板181可在环形凹槽193内转动，环形连接带183套设在所述传动杆163上，使得传动杆定向运动控制组件180能够随传动杆163一起转动。

在本实施例中，可伸缩半球膜182以固定组件190为对称面可沿传动杆163的水平轴线方向改变形状，即可实现压缩和伸展，使得传动杆163可沿水平轴线方向带动啮合齿Ⅱ162定向移动。

需要说明的是，传动杆定向运动控制组件180可由橡胶材质制成，限位环形板181硬度要大，当可伸缩半球膜182变形移动时，不宜从环形凹槽193中脱出，可伸缩半球膜182具有柔韧性和定位性，抗疲劳性高。传动杆定向运动控制组件180的作用是，能够控制传动杆163沿轴向移动的距离，起到限位和定位作用；其目的是，当调整方向定位针122指定方位角度后，通过拉动传动杆163将啮合齿Ⅰ和啮合齿Ⅱ分离，防止后续操作过程触碰转动钮165，使方向定位针122发生转动。

在本实施例中，如图1-图8所示，激光组件Ⅱ154内嵌于定位机构本体150底面形心位置；激光开关170可同时控制所述激光组件Ⅰ1222和激光组件Ⅱ154。

在本实施例中，支撑机构2包括固定托盘210、三组周向均匀布置在固定托盘210下部的支腿组件，支腿组件又包括支撑调节组件220、上支撑杆连接件230、下支撑杆固定件240，上支撑杆连接件230固定在固定托盘210，支撑调节组件220两端铰接连接在上支撑杆连接件230、下支撑杆固定件240上，支撑调节组件220可伸缩调节。

固定托盘210形心处开对中孔212，可供激光组件Ⅱ154的光束穿过；固定托盘210内凹部分设置有内螺纹211，内凹直径与定位机构本体150外径一致，定位机构本体150侧壁上设置有外螺纹153，方向定位机构1通过螺纹连接固定在支撑机构2上。进一步的，气泡调平组件140安装于表盘120上，其高度低于方向定位针122下缘高度，通过气泡确定是否调平，控制方向定位机构1在工作时处于水平状态。

本实施例中，标靶组件包括标靶Ⅰ310和标靶Ⅱ320，标靶Ⅰ310和标靶Ⅱ320完全相同，标靶Ⅰ310和标靶Ⅱ320均包括图8所示的标靶盘311、连接杆315、伸缩杆312、限位板313、地钎314。

本发明实施例所提供的用于支护的方向定位装置具有广泛的应用场景，可用于灌注桩桩身预留锚杆孔的方向定位上，也可用于边坡、基坑支护时超前桩施工过程中桩体特定面方位确定上等。

参考图12所示的灌注桩桩身预留锚杆孔的方向定位中，灌注桩主要包括钢筋笼主筋411，钢筋笼加强筋412，钢筋笼箍筋413，拟贯穿区414，护筒430、锚杆开孔口440，通过本装置可对锚杆孔的方向进行精确定位。

参考图13、图14所示的超前桩施工，主要包括桩体Ⅰ420、桩体Ⅰ轴线421、基坑开挖面422，通过本装置可实现桩体特定面方位的精确定位。

以方形预制桩为例，本定位装置的定位方法主要包括如下步骤：

S1、以方形预制桩为例，在图纸上测量出桩体开挖面垂线与正北方向夹角；

S2、点位放样，将支撑机构2架设在放样点上方，安装方向定位机构1，打开激光开关170，通过调整支撑机构2三个支腿的位置使激光组件Ⅱ154发出的光束对准放样点位；通过调整支撑调节组件220，使气泡调平组件140中的气泡居中，并且激光组件Ⅱ154发出的光束对准放样点位；

S3、转动方向定位针调节组件160的转动钮165，使方向定位针122指向待测定的方位角；向外拔出转动钮165，使啮合齿Ⅱ162与啮合齿Ⅰ161分离；

S4、通过移动标靶Ⅰ310和标靶Ⅱ320，将激光组件Ⅰ1222发出的光束射线铺捉到标靶盘311靶心位置；

S5、用地钎314在地面上做出标记，插入标记杆，在两个标记杆中间拉线，沿拉线方向在两个标记杆之间撒上白灰，撤掉中间拉线；

S6、桩工机械旋转预制矩形桩使开挖面垂直白灰线，桩基开始施工。

Claims (10)

1.一种用于支护的方向定位装置，其特征在于，包括方向定位机构以及支撑机构；

所述方向定位机构包括定位机构本体、表盘、方向定位针、指南针、方向定位针调节组件；

所述方向定位针包括旋转臂以及激光组件Ⅰ，两个旋转臂内端对称固定在转动轴上，转动轴套设于表盘中心的固定轴上可绕固定轴转动，激光组件Ⅰ安装于两个旋转臂外端，可形成同轴反向的两条光束射线；

所述指南针安装于固定轴上可绕固定轴转动，所述方向定位针调节组件设置表盘下方用于由定位机构本体外部调节方向定位针角度；

所述定位机构本体下部设置激光组件Ⅱ，激光组件Ⅱ用于向下形成与固定轴同轴的光束射线；

所述支撑机构包括固定托盘以及三组支腿组件，用于支撑以及调平所述方向定位机构。

2.根据权利要求1所述的用于支护的方向定位装置，其特征在于，所述方向定位机构还包括封盖以及透光体；

所述透光体安装于封盖以及定位机构本体之间，透光体由环形等厚透光材质制成，可使激光组件Ⅰ形成的光束射线放大。

3.根据权利要求1所述的用于支护的方向定位装置，其特征在于，所述方向定位机构还包括气泡调平组件、电池以及激光开关；

所述气泡调平组件安装于表盘上，高度低于方向定位针下缘高度；

所述电池安装于定位机构本体内用于为激光组件Ⅰ、激光组件Ⅱ提供电源；

所述激光开关设置于定位机构本体外，用于同时控制激光组件Ⅰ、激光组件Ⅱ。

4.根据权利要求1所述的用于支护的方向定位装置，其特征在于，所述方向定位针调节组件包括啮合齿Ⅰ、啮合齿Ⅱ、传动杆、转动钮；

啮合齿Ⅰ同轴安装于转动轴上，啮合齿Ⅱ固接在传动杆端部，传动杆穿设在传动杆定向运动控制组件上，定向运动控制组件安装在固定组件上，传动杆远离所述啮合齿Ⅱ的一端与转动钮连接，转动钮设置于定位机构本体外部用于转动所述传动杆。

5.根据权利要求4所述的用于支护的方向定位装置，其特征在于，所述传动杆定向运动控制组件包括限位环形板、可伸缩半球膜以及环形连接带，所述固定组件包括上固定板、下固定板；

上固定板上表面、下固定板下表面设置环形凹槽，所述限位环形板、可伸缩半球膜、环形连接带依次连接于一体，所述限位环形板厚度小于所述环形凹槽宽度，所述限位环形板可在所述环形凹槽内转动；

所述环形连接带套设在所述传动杆上，限位环形板、可伸缩半球膜、环形连接带能够随所述传动杆一起转动；

所述可伸缩半球膜可沿传动杆水平轴线方向改变形状，所述传动杆可沿水平轴线方向带动所述啮合齿Ⅱ定向移动从而控制啮合齿Ⅱ与啮合齿Ⅰ啮合或脱离。

6.根据权利要求5所述的用于支护的方向定位装置，其特征在于，所述限位环形板、可伸缩半球膜、环形连接带采用橡胶材质一体成型，且限位环形板处的硬度大于可伸缩半球膜处的硬度。

7.根据权利要求1所述的用于支护的方向定位装置，其特征在于，所述支腿组件包括支撑调节组件、上支撑杆连接件、下支撑杆固定件，上支撑杆连接件连接于固定托盘上，支撑调节组件长度可调，支撑调节组件两端分别铰接连接于上支撑杆连接件、下支撑杆固定件。

8.根据权利要求1所述的用于支护的方向定位装置，其特征在于，所述固定托盘中心处开孔，可供所述激光组件Ⅱ的光束穿过，固定托盘内凹部分设置有内螺纹，定位机构本体侧壁上设置有外螺纹，所述方向定位机构通过螺纹连接固定在所述支撑机构上。

9.根据权利要求1所述的用于支护的方向定位装置，其特征在于，定位装置还包括标靶组件，标靶组件包括标靶Ⅰ和标靶Ⅱ，标靶Ⅰ和标靶Ⅱ完全相同均包括标靶盘、连接杆、伸缩杆、限位板、地钎。

10.一种权利要求1-9任一项所述用于支护的方向定位装置的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、点位放样，将支撑机构架设在放样点上方，安装方向定位机构，打开激光开关，通过调整支撑机构三个支腿组件的位置使气泡调平组件中的气泡居中，并且使激光组件Ⅱ发出的光束对准放样点位；

S2、转动方向定位针调节组件的转动钮，基于指南针指示，使方向定位针指向待测定的方位角；向外拔出转动钮，使啮合齿Ⅱ与啮合齿Ⅰ分离；

S3、通过移动标靶Ⅰ和标靶Ⅱ，将激光组件Ⅰ发出的光束射线铺捉到标靶盘靶心位置；

S4、用地钎在地面上做出标记，插入标记杆，在两个标记杆中间拉线，沿拉线方向在两个标记杆之间撒上白灰，撤掉中间拉线。