CN212453690U - 矩形钢管混凝土柱安装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了矩形钢管混凝土柱安装装置，包括：工具柱，其工具柱顶部设置有可拆卸的吊装顶盖用于吊装，所述工具柱底部与矩形钢管柱可拆卸连接，所述工具柱顶部在吊装顶盖下方固定有矩形钢片支座；导向架，其为框架结构用于对矩形钢管柱的安装进行导向；地面托架，其包括一对底撑、一对下层钢梁和一对上层钢梁，一对底撑与地面硬化层或混凝土墩螺栓固定，一对下层钢梁与一对底撑螺栓连接并构成“井”字形，一对下层钢梁的间距略大于所述矩形钢管柱的外尺寸，一对上层钢梁位于一对下层钢梁上方且构成“井”字型，所述导向架与所述下层钢梁螺栓连接。本实用新型具有结构简单、成本低、拆装和使用方便、安装精度高，提高施工作业安全性。

Description

矩形钢管混凝土柱安装装置

技术领域

本实用新型涉及建筑施工技术领域。更具体地说，本实用新型涉及矩形钢管混凝土柱安装装置。

背景技术

在地下结构逆作法施工中，无论是临时柱或永久柱，一般会采用一柱一桩形式，柱截面经常选择矩形，且尺寸一致，便于施工。这就要求地下结构施工前先打桩，再把矩形钢管柱从地面插入桩内，最后灌注桩和钢管内混凝土。矩形钢管混凝土柱作为上部结构的竖向支撑，设计时，柱顶标高的经常是在地面以下与地下结构的顶板相连接，遇到轨道交通等地下结构柱顶标高甚至会低于地面5到6米。

目前国内逆作法下矩形钢管混凝土柱安装装置主要包含以下缺陷中的一种或几种：

1.地面托架装置和导向装置不够优化。若仅仅依靠地面托架或者托架上附带的简单的导向装置，安装误差大，精度难以保证。若要保证较高精度，则需要加装导向架。目前的导向装置普遍较长较大，与地面托架的连接节点繁琐，而且会造成地面托架变得更为复杂和庞大，吊运安装不便且浪费材料。

2.框架结构装置。这种结构装置一般有两层，可以兼做导向架，且第二层作为操作平台。该装置庞大和复杂，拆装运输不便，柱内混凝土浇筑需要借助塔吊，吊车，泵等机械进行浇筑，成本高。

3.不带工具柱。缺少工具柱后，柱顶标高无法控制在地面以下。只能将原矩形钢管柱伸长至地面，等开挖后，再割去多余的柱子。首先矩形钢管柱较长，自重偏大，整体吊装时对吊装机械设备与场地地面承载力要求高。其次矩形钢管柱的柱内混凝土需要超灌，开挖后二次切割面对的不止是钢柱，还有超灌部分的混凝土。综合来看，人材机浪费都很多，且矩形钢管混凝土柱切割后与地下结构交界处的质量难以保证。

4.带工具柱后施工不便。利用工具柱可以将柱顶标高定在地面以下，但工具柱无法在地面上直接进行拆除作业。工具柱与方柱之间做橡胶垫圈，玻璃胶等防水措施。拆除时需要人通过爬梯下到工具柱底部解除工具柱与矩形柱的连接。这样做的危险性和成本都比较高。而且由于工人还需要操作空间，此类工具柱不适用于小口径矩形钢管柱。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供矩形钢管混凝土柱安装装置，结构简单、成本低、拆装和使用方便、安装精度高，提高施工作业安全性。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了矩形钢管混凝土柱安装装置，包括：

工具柱，其为中空的矩形结构，所述工具柱顶部设置有可拆卸的吊装顶盖用于吊装，所述工具柱底部与矩形钢管柱可拆卸连接，所述工具柱顶部在吊装顶盖下方固定有矩形钢片支座，其与吊装顶盖的外尺寸相同；

导向架，其为框架结构用于对矩形钢管柱的安装进行导向，所述导向架的内尺寸略大于矩形钢管柱和工具柱的外尺寸；

地面托架，其包括一对底撑、一对下层钢梁和一对上层钢梁，一对底撑与地面硬化层或混凝土墩螺栓固定，一对下层钢梁与一对底撑螺栓连接并构成“井”字形，一对下层钢梁的间距略大于所述矩形钢管柱的外尺寸，一对上层钢梁位于一对下层钢梁上方且构成“井”字型，所述下层钢梁上设有吊耳，所述导向架与所述下层钢梁螺栓连接。

优选的是，所述工具柱在其柱体两侧竖向间隔设置有多个定位钢板，顶部定位钢板和底部定位钢板均具有螺栓孔，中间部位的定位钢板均具有通孔，所述工具柱通过顶部的定位钢板与吊装顶盖螺栓连接，矩形钢管柱顶部具有带螺栓孔的附加翼缘，其外尺寸与所述定位钢板和吊装顶盖的外尺寸相同，长杆螺栓竖直穿过中间部位定位钢板上的通孔后再穿过所述工具柱底部定位钢板上的螺栓孔，并与矩形钢管柱通过附加翼缘螺栓连接。

优选的是，所述吊装顶盖上焊接有一对竖板，其上具有吊装孔，一对竖板与吊装顶盖之间还焊接有呈“井”字型的加强肋。

优选的是，所述定位钢板与工具柱的柱体之间通过三角撑或钢筋焊接，所述工具柱柱体上还焊接有加强钢板。

优选的是，所述工具柱柱体上还开设有开口。此开口用于矩形钢管柱内混凝土浇筑时，工具柱内泥浆的排出。

优选的是，所述导向架包括四根竖向方钢管，其构成矩形结构，所述方钢管顶部相对焊接有一对薄钢板，所述薄钢板与所述下层钢梁通过螺栓连接，每根方钢管内侧设置有角钢用于对矩形钢管柱的安装导向，所述导向架在一对薄钢板所在的一对侧面通过角钢侧向拉结且底部还通过角钢横向连接，所述导向架另一对侧面通过钢筋侧向拉结。

优选的是，所述底撑、下层钢梁和上层钢梁之间均设置有加劲肋。

优选的是，所述底撑与所述下层钢梁之间还设置有至少一块钢片，用于控制地面托架的标高。

优选的是，所述底撑上焊接有带有膨胀螺栓的固定片，所述底撑通过固定片上的膨胀螺栓固定于地面硬化层或混凝土墩内。

优选的是，一对下层钢梁之间还相对设置有一对导向板，其间距略大于所述矩形钢管柱的外尺寸。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型能够利用工具柱安装一种逆作法下的矩形钢管混凝土柱。通过工具柱可以将矩形钢管混凝土柱顶标高控制在地面以下，且不需要工人下到地下拆除工具柱。避免了施作工具柱与钢管柱之间的防水措施，大大提高施工安全性与施工效率。

本实用新型大量使用螺栓连接各主要构件，易拆卸重复利用，结构简单，运输方便，降低了成本。

安装矩形钢管混凝土柱的精度达标，柱中心定位轴线偏差不大于5mm；柱顶面标高偏差不大于10mm。

在吊装时，分次吊装，起重机械负担小。工具柱与矩形钢管混凝土柱整体连接完成，整体下吊时，能够借助泥浆中的浮力，降低起重重量，吊车吨位可以下降。

在浇筑混凝土时，混凝土搅拌车直接靠近料斗，通过导管进行混凝土浇筑，避免使用吊车或者泵等其他设备，节约成本，提高施工效率。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型工具柱的结构示意图；

图2为本实用新型导向架的其中一面侧视图；

图3为本实用新型导向架的另一面侧视图；

图4为本实用新型地面托架与导向架的结构示意图；

图5为本实用新型地面托架的俯视图；

图6为本实用新型使用方法第一步的结构示意图；

图7为本实用新型使用方法第二步的结构示意图；

图8为本实用新型使用方法第三步的结构示意图；

图9为本实用新型使用方法第四步的结构示意图；

图10为本实用新型使用方法第五步的结构示意图；

图11为本实用新型使用方法第六步的结构示意图；

图12为本实用新型使用方法第七步的结构示意图；

图13为本实用新型使用方法第八步的结构示意图；

图14为本实用新型使用方法第九步的结构示意图；

图15为本实用新型使用方法第十步的结构示意图。

附图标记说明：

1、工具柱，2、定位钢板，3、长杆螺栓，4、三角撑，5、钢筋，6、加强钢板，7、开口，8、吊装顶盖，9、钢片支座，10、竖板，11、矩形钢管柱，12、方钢管，13、角钢，14、薄钢板，15、底撑，16、下层钢梁，17、上层钢梁，18、地面硬化层或混凝土墩，19、钢片，20、固定片，21、导向板，22、护筒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种矩形钢管混凝土柱安装装置，包括：

工具柱1，其为中空的矩形结构，所述工具柱1顶部可拆卸设置有吊装顶盖8用于吊装，所述工具柱1底部与矩形钢管柱11可拆卸连接，所述工具柱1顶部在吊装顶盖8下方固定有矩形钢片支座9，其与吊装顶盖8的外尺寸相同；

导向架，其为框架结构用于对矩形钢管柱11的安装进行导向，所述导向架的内尺寸略大于矩形钢管柱11和工具柱1的外尺寸；

地面托架，其包括一对底撑15、一对下层钢梁16和一对上层钢梁17，一对底撑15与地面硬化层或混凝土墩18螺栓固定，一对下层钢梁16与一对底撑15螺栓连接并构成“井”字形，一对下层钢梁16的间距略大于所述矩形钢管柱11的外尺寸，一对上层钢梁17位于一对下层钢梁16上方且构成“井”字型，所述下层钢梁16上设有吊耳，所述导向架与所述下层钢梁16螺栓连接。

在另一种技术方案中，所述工具柱1在其柱体两侧竖向间隔设置有多个定位钢板2，顶部定位钢板2和底部定位钢板2均具有螺栓孔，中间部位的定位钢板2均具有通孔，所述工具柱1通过顶部的定位钢板2与吊装顶盖8螺栓连接，矩形钢管柱11顶部具有带螺栓孔的附加翼缘，其外尺寸与所述定位钢板2和吊装顶盖8的外尺寸相同，长杆螺栓3竖直穿过中间部位定位钢板2上的通孔后再穿过所述工具柱1底部定位钢板2上的螺栓孔，并与矩形钢管柱11通过附加翼缘螺栓连接。

在另一种技术方案中，所述吊装顶盖8上焊接有一对竖板10，其上具有吊装孔，一对竖板10与吊装顶盖8之间还焊接有呈“井”字型的加强肋。

在另一种技术方案中，所述定位钢板2与工具柱1的柱体之间通过三角撑4或钢筋5焊接，所述工具柱1柱体上还焊接有加强钢板6。

在另一种技术方案中，所述工具柱1柱体上还开设有开口7。

在另一种技术方案中，所述导向架包括四根竖向方钢管12，其构成矩形结构，所述方钢管12顶部相对焊接有一对薄钢板14，所述薄钢板14与所述下层钢梁16通过螺栓连接，每根方钢管12内侧设置有角钢13用于对矩形钢管柱11导向，所述导向架在一对薄钢板14所在的一对侧面通过角钢13侧向拉结且底部还通过角钢13横向连接，所述导向架另一对侧面通过钢筋5侧向拉结。

在另一种技术方案中，所述底撑15、下层钢梁16和上层钢梁17之间均设置有加劲肋。

在另一种技术方案中，所述底撑15与所述下层钢梁16之间还设置有至少一块钢片19，用于控制地面托架的标高。

在另一种技术方案中，所述底撑15上焊接有带有膨胀螺栓的固定片20，所述底撑15通过固定片20上的膨胀螺栓固定于地面硬化层或混凝土墩18内。

在另一种技术方案中，一对下层钢梁16之间还相对设置有一对导向板21，其间距略大于所述矩形钢管柱11的外尺寸。

本实用新型可以安置在地面硬化层上也可以安置在混凝土墩上，待安装的矩形钢管柱11，由设计施工图提供大样，柱顶部有附加翼缘，附带螺孔，与工具柱1连接。安装装置包括一个工具柱1，一个地面托架和一个导向架。

如图1所示，工具柱1包括有：钢板焊接而成的矩形柱体。在柱体两侧，中间部位与顶部和底部焊接定位钢板2，定位钢板2外包尺寸与矩形钢管柱11的附加翼缘相同，定位钢板2上有螺栓孔。其中：柱体顶部定位钢板2用于和吊装顶盖8进行螺栓连接，底部定位钢板2用于和矩形钢管柱11进行螺栓连接；中间部位的定位钢板2用于定位并且提供圆孔保证长杆螺栓3顺利通过。螺栓孔，顶部和底部定位钢板2上的螺栓孔有螺纹，分别用于吊装顶盖8和矩形钢管柱11进行螺栓连接，中间部位的定位钢板2的螺栓孔用于穿过长杆螺栓3。三角撑4，焊接于柱体与定位钢板2间的薄钢片，用于固定与支撑底部定位钢板2。小直径钢筋5，与柱体和定位钢板2点焊链接，用于固定和拉结中间部位定位钢板2。加强钢板6，与柱体焊接，用于加强柱体翼缘并兼有定位作用。柱体钢板开口7，在柱体一侧的钢板割开一个口，浇筑矩形钢管柱11内混凝土时，原柱内泥浆通过这个口排出。吊装顶盖8，一块矩形钢板，可与柱体顶部定位钢板2螺栓连接，用于吊装工具柱1与矩形钢管柱11。矩形钢片支座9，焊接分布于柱体顶部钢板下方，工具柱1与矩形钢管柱11最终吊装完成后，依靠钢片支座9坐在地面托架上。吊装顶盖8竖板10，与吊装顶盖8焊接，供吊车起吊工具柱1。吊装顶盖8吊装孔，在吊装顶盖8竖板10上的圆孔，供吊车挂钩穿过。吊装顶盖8加强肋，“井”字形排布的钢板组合，与吊装顶盖8和竖板10焊接，保证吊装时吊装顶盖8的结构稳定性。长杆螺栓3，用于矩形钢管柱11和工具柱1的连接。

如图2和图3所示，导向架采用框架结构，方钢管12做竖向构件，角钢13为横向构件，侧向拉结由角钢13和细钢筋5构成。导向架包括以下构件：方钢管12，用作导向架的竖向构件。细钢筋5，导向架竖向构件的侧向拉结。等边角钢13：一方面用作矩形钢管柱11的导向构件，与竖向方钢管12满焊，与侧向拉结点焊。角钢13与矩形钢管柱11定位钢板2之间有微小缝隙，保证矩形钢管柱11安装精度达到要求；另一方面，角钢13还与竖向方钢管12点焊，用作导向架的横向构件和侧向拉结。薄钢板14，与方钢管12焊接并有螺栓孔，能使导向架与地面托架进行螺栓连接。

如图4和图5所示，地面托架包括有：底撑15，由两条工字钢组成，用来架空下层钢梁16，保证下层钢梁16与地面之间的净空足够，即保证下层钢梁16底标高超过护筒22埋设高度至少50mm。配合混凝土墩或地面硬化层和附加钢板、钢片19等手段可以有效控制地面托架整体水平标高。下层钢梁16，带螺栓孔的工字钢(如果需要承担很大荷载，则使用双拼工字钢)，用来承托上层钢梁17。下层钢梁16的梁底翼缘与底撑15使用螺栓连接，保证稳固。两条工字钢间距与矩形钢管混凝土柱截面的长度相适应，由矩形钢管柱11定位钢板2尺寸外扩少许，减小初始安装误差。加劲肋，与工字钢翼缘和腹板焊接连接的薄钢片，分布于底撑15，下层钢梁16和上层钢梁17翼缘等直接受力的部位，增强工字钢局部稳定性。上层钢梁17，带加劲肋的工字钢，用来承载矩形钢管柱11与工具柱1。底撑15固定片20，底撑15工字钢下部翼缘焊上带有膨胀螺栓的薄钢片，膨胀螺栓打入地面硬化层或混凝土墩18内，使得底撑15等得到固定。吊耳，用于地面托架和导向架的吊装。导向板21，与下层钢梁16焊接的薄钢板，间距与矩形钢管混凝土柱的截面宽度相适应，由矩形钢管柱11定位钢板2尺寸外扩5mm，使得矩形钢管柱11下放初始定位就比较准确。护筒22，导向架最终位置处于钻孔桩护筒22中央，周围充满钻孔桩内的泥浆。薄钢片19，可根据需要叠加多层用于微调底撑15标高，进而控制整个地面托架标高，使得矩形钢管柱11安装精度达到要求。钢导管，用于浇筑钻孔桩与钢管混凝土中的混凝土。

本实用新型安装装置的使用方法是：

第一步，如图6所示，在地面将导向架与地面托架的下层钢梁16进行连接。第二步，如图7所示，调整地面硬化高度层再利用叠加薄钢片19较准地面托架的底撑15标高，将底撑15装好并用膨胀螺栓与地面硬化层或混凝土墩18固定牢。第三步，如图8所示，将第一步已安装好的地面托架下层钢梁16与底撑15用螺栓固定牢。第四步，如图9所示，根据矩形钢管柱11的大小，放置上层钢梁17。第五步，如图10所示，使吊装顶盖8与矩形钢管柱11进行螺栓连接，吊装并搁置于上层钢梁17上。第六步，如图11所示，吊装工具柱1，利用长杆螺栓3与矩形钢管柱11进行连接。第七步，如图12所示，将工具柱1与吊装顶盖8连接，整体起吊矩形钢管柱11，将上层钢梁17插入工具柱1中间定位钢板2与顶部定位钢板2间，使得工具柱1能利用矩形钢片支座9“坐”在上层钢梁17上。第八步，如图13所示，拆除吊装顶盖8，将混凝土导管插入矩形钢管柱11中，进行混凝土浇筑。第九步，如图14所示，混凝土浇筑完成后，松开长杆螺栓3，将工具柱1吊出钻孔。第十步，如图15所示，拆除地面托架与导向架。向钻孔桩内灌注砂浆并拆除钻孔桩护筒22，恢复地面。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.矩形钢管混凝土柱安装装置，其特征在于，包括：

工具柱，其为中空的矩形结构，所述工具柱顶部设置有可拆卸的吊装顶盖用于吊装，所述工具柱底部与矩形钢管柱可拆卸连接，所述工具柱顶部固定有矩形钢片支座，其与吊装顶盖的外尺寸相同；

导向架，其为框架结构用于对矩形钢管柱的安装进行导向，所述导向架的内尺寸略大于矩形钢管柱和工具柱的外尺寸；

地面托架，其包括一对底撑、一对下层钢梁和一对上层钢梁，一对底撑与地面硬化层或混凝土墩螺栓固定，一对下层钢梁与一对底撑螺栓连接并构成“井”字形，一对下层钢梁的间距略大于所述矩形钢管柱的外尺寸，一对上层钢梁位于一对下层钢梁上方且构成“井”字型，所述下层钢梁上设有吊耳，所述导向架与所述下层钢梁螺栓连接。

2.如权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱安装装置，其特征在于，所述工具柱在其柱体两侧竖向间隔设置有多个定位钢板，顶部定位钢板和底部定位钢板均具有螺栓孔，中间部位的定位钢板均具有通孔，所述工具柱通过顶部的定位钢板与吊装顶盖螺栓连接，矩形钢管柱顶部具有带螺栓孔的附加翼缘，其外尺寸与所述定位钢板和吊装顶盖的外尺寸相同，长杆螺栓竖直穿过中间部位定位钢板上的通孔后再穿过所述工具柱底部定位钢板上的螺栓孔，并与矩形钢管柱通过附加翼缘螺栓连接。

3.如权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱安装装置，其特征在于，所述吊装顶盖上焊接有一对竖板，其上具有吊装孔，一对竖板与吊装顶盖之间还焊接有呈“井”字型的加强肋。

4.如权利要求2所述的矩形钢管混凝土柱安装装置，其特征在于，所述定位钢板与工具柱的柱体之间通过三角撑或钢筋焊接，所述工具柱柱体上还焊接有加强钢板。

5.如权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱安装装置，其特征在于，所述工具柱柱体上还开设有开口。

6.如权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱安装装置，其特征在于，所述导向架包括四根竖向方钢管，其构成矩形结构，所述方钢管顶部相对焊接有一对薄钢板，所述薄钢板与所述下层钢梁通过螺栓连接，每根方钢管内侧设置有角钢用于对矩形钢管柱的安装导向，所述导向架在一对薄钢板所在的一对侧面通过角钢侧向拉结且底部还通过角钢横向连接，所述导向架另一对侧面通过钢筋侧向拉结。

7.如权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱安装装置，其特征在于，所述底撑、下层钢梁和上层钢梁之间均设置有加劲肋。

8.如权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱安装装置，其特征在于，所述底撑与所述下层钢梁之间还设置有至少一块钢片，用于控制地面托架的标高。

9.如权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱安装装置，其特征在于，所述底撑上焊接有带有膨胀螺栓的固定片，所述底撑通过固定片上的膨胀螺栓固定于地面硬化层或混凝土墩内。

10.如权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱安装装置，其特征在于，一对下层钢梁之间还相对设置有一对导向板，其间距略大于所述矩形钢管柱的外尺寸。

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