CN217150251U - 一种逆作钢立柱数字化调垂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的逆作钢立柱数字化调垂系统属于立柱桩施工技术领域，该系统包括定位板、全回转钻机、工具柱、吊车、定点式水平位移计和多通道工程测试仪。本实用新型将工具柱与钢柱配合使用，可适用于多种直径、不同截面的钢立柱下插调垂。采用全回转钻机进行钢立柱的下插施工，机械化程度高，下插完成后误差小，调垂幅度小。采用数字化监控设施对钢立柱垂直度进行实时监测，指导全回转钻机对钢立柱进行调垂。采用本实用新型的系统可以实现钢柱快速调垂，一般情况下仅需1‑2小时即可完成下插及调垂。而且钢柱调垂精度高，可实现1/1000的垂直度要求。

Description

一种逆作钢立柱数字化调垂系统

技术领域

本实用新型属于立柱桩施工技术领域，具体为一种逆作钢立柱数字化调垂系统。

背景技术

目前，逆作法工艺在城市地铁车站施工中得到了广泛的应用，在建筑领域亦不断有新的案例，逆作法钢立柱为超高层主要受力构件，设计均无外包混凝土结构，对垂直度要求极高。逆作法施工的钢柱垂直度控制是整个逆作法施工的关键技术，垂直度控制是否有效直接决定了逆作法钢立柱的成败。常规项目逆作钢立柱垂直度要求通常为1/200至1/500。钢立柱的常规施工方法包括气囊调节法和校正架法。但是对于全逆作施工的超高层建筑塔楼，钢立柱垂直度要求为1/1000，因此常规的施工方法已经无法适用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种逆作钢立柱数字化调垂系统，以解决上述技术问题。

为此，本实用新型提供一种逆作钢立柱数字化调垂系统，包括：

定位板，设置在待安装的钢柱的钻孔顶部；

全回转钻机，设置在定位板的顶部，所述全回转钻机的顶部设置十字线，该十字线的中心点、定位板的中心分别与桩位中心重合，所述全回转钻机中设有用于抱住钢柱并反复起拔和压入的液压夹紧装置；

工具柱，设置在钢柱的顶部，所述工具柱的中轴线与钢柱的中轴线在一条直线上；

吊车，用于吊装定位板、全回转钻机、钢柱和工具柱；

定点式水平位移计，安装在工具柱上；

多通道工程测试仪，用于实时数据采集、进行数据处理并显示，所述多通道工程测试仪与定点式水平位移计信号连接。

优选地，还包括全站仪，所述全站仪设置在钢柱附近。

优选地，所述全站仪的数量为两台。

优选地，两台全站仪与钢柱之间的夹角为90°。

优选地，所述定位板的底部还设有工字钢。

优选地，所述吊车的数量为两台。

优选地，所述吊车为300T吊车。

优选地，所述工具柱的长度为全回转钻机作业标高与钢柱完成时其顶部标高之差。

优选地，所述工具柱的直径为钢柱直径的1-2倍。

优选地，所述全回转钻机中的自动调平系统包括PLC控制器、安装在中盘的倾角传感器、以及安装支腿油缸内的位移传感器。

与现有技术相比，本实用新型的特点和有益效果为：本实用新型将工具柱与钢柱配合使用，可适用于多种直径、不同截面的钢立柱下插调垂。采用全回转钻机进行钢立柱的下插施工，机械化程度高，下插完成后误差小，调垂幅度小。采用数字化监控设施对钢立柱垂直度进行实时监测，指导全回转钻机对钢立柱进行调垂。采用本实用新型的系统可以实现钢柱快速调垂，一般情况下仅需1-2小时即可完成下插及调垂。而且钢柱调垂精度高，可实现1/1000的垂直度要求。

附图说明

图1为调垂系统的示意图。

附图标注：1-定位板、2-全回转钻机、3-工具柱、4-吊车、5-定点式水平位移计、6-全站仪、7-多通道工程测试仪、8-钢柱。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本实用新型进一步说明。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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，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、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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示为一种逆作钢立柱数字化调垂系统，包括定位板1、全回转钻机2、工具柱3、吊车4、定点式水平位移计5和多通道工程测试仪7。

定位板1设置在待安装的钢柱8的钻孔顶部，保证在混凝土初凝前准确插入钢柱8。定位板1的底部还设有工字钢，该工字钢可以对定位板1进行加高，减小定位板1与硬化地面的摩擦阻力，同时无需使用反力架装置。

全回转钻机2设置在定位板1的顶部，全回转钻机2的顶部设置十字线，该十字线的中心点、定位板1的中心分别与桩位中心重合，全回转钻机2中设有用于抱住钢柱8并反复起拔和压入的液压夹紧装置。

工具柱3设置在钢柱8的顶部，工具柱3的中轴线与钢柱8的中轴线在一条直线上；工具柱3的长度为全回转钻机2作业标高与钢柱8完成时其顶部标高之差。工具柱3的直径为钢柱直径的1-2倍。

吊车4用于吊装定位板1、全回转钻机2、钢柱8和工具柱3。吊车4的数量为两台。吊车4为300T吊车。

定点式水平位移计5安装在工具柱3上。

多通道工程测试仪7用于实时数据采集、进行数据处理并显示，多通道工程测试仪7与定点式水平位移计5信号连接。

为了能够更加精确地监测钢柱8的垂直度，该系统还包括全站仪6，全站仪6设置在钢柱8附近。全站仪6的数量为两台。两台全站仪6与钢柱8之间的夹角为90°。

钢柱8的垂直度调整和控制流程为：桩位场地硬化及桩基施工→定位板1就位→全回转钻机2就位并调平→钢柱8起吊，安装定点式水平位移计5→全回转钻机2下放钢柱8，垂直度粗调→钢柱8下沉至设计标高，垂直度微调→全回转钻机2锁定，钢柱8外回填→钢柱8内混凝土初凝后，移开全回转钻机2。

1、桩位场地硬化及桩基施工

桩基施工前，预先将钢柱8范围的所有地面进行硬化，硬化地面为20cmC25混凝土，内配筋C12@200单层双向钢筋网。为后续全回转钻机2下插钢柱8及调垂提供坚实基础。

在钢护筒和泥浆的护壁下，采用旋挖钻机成孔，在施工过程中，不断监控旋挖钻杆垂直度，使用水平尺、吊锤、全站仪6等进行全程监控。二次清孔后浇筑水下超缓凝混凝土（36h的坍落度不得小于100mm）。

2、定位板1就位

由于在初凝前混凝土插入钢柱8时，全回转钻机2回转扭矩较小，为方便定位板1准确定位，采用焊接工字钢的方式对定位板1进行加高，以减小定位板1与硬化地面的摩擦阻力，同时无需使用反力架装置。

使用吊车4将定位板1吊放对中桩位，人工辅助进行精确对中，确保定位板1的定位器中心与基础桩桩位中心在同一垂直线上。

3、全回转钻机2就位并调平

吊装全回转钻机2就位，全回转钻机2根据定位板1的定位器就位对中，在钻机顶部平台设立十字线，校核该中心点是否与桩位中心点重合，如出现偏差，起吊做纠偏处理。就位对中后，全回转钻机2手动或自动调整水平度。自动调平系统采用PLC控制器、安装在中盘的倾角传感器、支腿油缸内的位移传感器，实现支腿油缸的伸缩与中盘的水平自适应。

4、钢柱8起吊，安装定点式水平位移计5

钢柱8和工具柱3在现场加工场进行连接，起吊前应复测工具柱3+钢柱8整体垂直度，保证然后采用吊车4进行两点起吊。

钢柱8吊至桩位处，安装定点式水平位移计5。

5、全回转钻机2下放钢柱8，垂直度粗调

采用两台全站仪6呈90°双向监测钢立柱垂直度。钢柱8吊放至全回转钻机2内，依靠钢柱8自重，下插至孔内一定深度，当浮力大于永久性的钢柱8的重量但是工具柱3尚未到达钻机标高时，采用向钢柱8内注水的方式，增加钢柱8自重，抵抗混凝土的浮力，当工具柱3下插到全回转钻机2标高时，使用全回转钻机2将钢柱8夹紧并下压。

利用定点式水平位移计5监测钢柱8垂直度，通过多通道工程测试仪7实时采集数据，在笔记本电脑终端使用“国达分布式广域网数据监控系统”进行数据处理并显示。

定点式水平位移计5的测量原理：当被测的钢柱8发生倾斜时，传感器受重力影响产生DC信号。通过安装在钢柱8上的定点式水平位移计5检测出 x 轴和 y 轴2个方向的水平位移，计算出传感器与地表面或者重力方向的夹角。通过有线传输，将信号发送给多通道工程测试仪7。

6、钢柱8下沉至设计标高，垂直度微调

由于全回转钻机2施工过程中振动，以及施工过程中产生的地基的不均匀沉降，钢柱8下插至设计标高后，全回转钻机2无法保证依旧处于初始调平状态，此时钢柱8也无法保证1/1000精度，必须实施微调。

根据笔记本终端实时显示的垂直度数据，修正全回转钻机2四个支腿的高程值，同时操作动力站控制面板“压拔”开关，液压夹紧装置抱住钢柱8反复起拔和压入，控制变化量的绝对值小于0.057，完成垂直度的微调，保证1/1000精度要求。

7、全回转钻机2锁定，钢柱8外回填

钢柱8垂直度调整合格后，用全回转钻机2锁定，混凝土初凝后，钢柱8四周进行砂或碎石回填，回填时碎石在钢柱8四周均匀填入，防止单侧填入过多造成钢柱8偏位、弯曲，边回填边将孔内泥浆排除。回填至钢柱8顶标高（不含工具柱3）以下300-500mm。

8、钢柱8内混凝土初凝后，移开全回转钻机2

钢柱8外回填后，浇筑混凝土，混凝土采用泵车浇筑C60微膨胀自密实混凝土，混凝土浇筑至钢柱8顶位置停止浇灌。浇筑完成后，拆除工具柱3。待桩孔内混凝土终凝后，对钢柱8顶部以上进行碎石回填。钢柱8内的混凝土达到初凝后，全回转钻机2移开。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种逆作钢立柱数字化调垂系统，其特征在于包括：

定位板（1），设置在待安装的钢柱（8）的钻孔顶部；

全回转钻机（2），设置在定位板（1）的顶部，所述全回转钻机（2）的顶部设置十字线，该十字线的中心点、定位板（1）的中心分别与桩位中心重合，所述全回转钻机（2）中设有用于抱住钢柱（8）并反复起拔和压入的液压夹紧装置；

工具柱（3），设置在钢柱（8）的顶部，所述工具柱（3）的中轴线与钢柱（8）的中轴线在一条直线上；

吊车（4），用于吊装定位板（1）、全回转钻机（2）、钢柱（8）和工具柱（3）；

定点式水平位移计（5），安装在工具柱（3）上；

多通道工程测试仪（7），用于实时数据采集、进行数据处理并显示，所述多通道工程测试仪（7）与定点式水平位移计（5）信号连接。

2.根据权利要求1所述的逆作钢立柱数字化调垂系统，其特征在于：还包括全站仪（6），所述全站仪（6）设置在钢柱（8）附近。

3.根据权利要求2所述的逆作钢立柱数字化调垂系统，其特征在于：所述全站仪（6）的数量为两台。

4.根据权利要求3所述的逆作钢立柱数字化调垂系统，其特征在于：两台全站仪（6）与钢柱（8）之间的夹角为90°。

5.根据权利要求1所述的逆作钢立柱数字化调垂系统，其特征在于：所述定位板（1）的底部还设有工字钢。

6.根据权利要求1所述的逆作钢立柱数字化调垂系统，其特征在于：所述吊车（4）的数量为两台。

7.根据权利要求6所述的逆作钢立柱数字化调垂系统，其特征在于：所述吊车（4）为300T吊车。

8.根据权利要求1所述的逆作钢立柱数字化调垂系统，其特征在于：所述工具柱（3）的长度为全回转钻机（2）作业标高与钢柱（8）完成时其顶部标高之差。

9.根据权利要求1所述的逆作钢立柱数字化调垂系统，其特征在于：所述工具柱（3）的直径为钢柱直径的1-2倍。

10.根据权利要求1所述的逆作钢立柱数字化调垂系统，其特征在于：所述全回转钻机（2）中的自动调平系统包括PLC控制器、安装在中盘的倾角传感器、以及安装支腿油缸内的位移传感器。

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