本發(fā)明屬于建筑施工領(lǐng)域，特別是一種逆作法施工中鋼管柱調(diào)垂裝置及利用該裝置進(jìn)行樁柱一體化施工工藝。

背景技術(shù)：

目前，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑和大型公共建筑逐漸增多，在城市建筑密集區(qū)進(jìn)行施工卻受場地狹小和對相鄰建筑物安全影響兩個(gè)重要因素的制約。為了解決場地狹小問題和減小基坑開挖對周圍構(gòu)筑物、道路及地下管線的影響，逆作法施工在建筑工程中得到了廣泛應(yīng)用。逆作法與常規(guī)基坑施工相比，采用了“以樁代柱、以板代撐、以圍護(hù)代墻”方式，省去了大量臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，節(jié)約了大量人力物力，并且減少了噪音和揚(yáng)塵污染，從而保護(hù)了周邊環(huán)境。為了適應(yīng)逆作法的施工要求，通常將鋼管結(jié)構(gòu)柱插入工程樁進(jìn)行施工，即主體結(jié)構(gòu)承重采用鉆孔灌注樁，在樁的上部插入鋼管，形成一柱一樁，上柱下樁的結(jié)構(gòu)體系。鋼管柱逆作法是利用鉆機(jī)地面上作業(yè)鉆孔，成孔后在地面上進(jìn)行鋼柱安裝，鋼柱下端屬于自由端，無法手工操作調(diào)整，對鋼柱的軸線位置、標(biāo)高及垂直度控制等方面的精度難以控制。鋼管柱逆作法的安裝垂直度直接影響逆作法工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和使用功能。由于采用該操作方式鋼管柱的下端為自由端，對于鋼管柱調(diào)垂及調(diào)垂成果的保護(hù)不利，混凝土澆筑過程中易對鋼管柱的垂直度造成影響。鋼管柱作為永久結(jié)構(gòu)豎向受力構(gòu)件，對其垂直度要求非常高；同時(shí)，為避免出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，鋼管柱垂直度必須嚴(yán)格滿足規(guī)范要求，控制在1/300內(nèi)，中心偏差不大于30mm；并且逆作法工程為不可逆施工方式，因此對安裝精度的控制尤為重要。而鋼管柱安裝精度控制一直是逆作法施工過程控制的重難點(diǎn)，施工難度與不可預(yù)見性較大。

在逆作法施工階段，當(dāng)基礎(chǔ)底及豎向結(jié)構(gòu)尚未形成時(shí)，上部所有結(jié)構(gòu)荷載均由樁上鋼管柱及地下連續(xù)墻來承擔(dān)，因此鋼立柱的定位調(diào)垂極其重要。在鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中，當(dāng)逆作法鋼管柱進(jìn)行施工時(shí)，為了滿足施工進(jìn)度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要在樁口搭設(shè)用于鋼柱吊裝和垂直度調(diào)整的相關(guān)裝置。

因此，提供一種可以保證鋼管柱安裝垂直精度及標(biāo)高精度，控制混凝土澆筑過程中對鋼管柱垂直度的影響，從而保證鋼管柱垂直度及標(biāo)高符合要求的逆作鋼管柱調(diào)垂裝置，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、鋼管浪費(fèi)少、施工效率高，可重復(fù)利用，并可確保施工質(zhì)量的逆作法鋼管柱施工調(diào)垂裝置及利用該裝置進(jìn)行逆作法樁柱一體化施工工藝。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種逆作法鋼管柱安裝調(diào)垂裝置，包括：

第一控制支架(6),為井字形，安裝在地坪(4)上，第一控制支架(6)與地坪(4)采用膨脹螺栓固定；

第二控制支架(8)，為工字型鋼或槽鋼，與第一控制支架(6)焊接或螺栓連接；第一控制支架(6)與第二控制支架(8)螺栓連接，控制鋼套管(2)上端，第二控制支架(8)從四邊夾住鋼管柱(1)并用螺栓固定.

鋼套管(2)，為圓柱筒，將鋼套管(2)直徑設(shè)置在樁孔中，其內(nèi)放置鋼筋籠(7)，為保證鋼管柱(1)施工所采用的裝置，可重復(fù)利用。

鋼套管角鋼掛耳為兩根l型角鋼，對稱焊接在鋼套管(2)上，螺栓連接在第一控制支架(6)上，防止鋼套管(2)落入樁孔內(nèi)；

鋼管柱角鋼掛耳(14)，為兩根l型角鋼，對稱焊接在鋼管柱(1)上；

支撐肋(15)，位于鋼管柱(1)中上部和中下部，是根據(jù)人工測量鋼管柱中心、前后左右上下與鋼套管(2)各部位的偏差，根據(jù)偏差計(jì)算管鋼管柱(1)上的支撐肋，支撐肋(15)按東南西北四個(gè)方向標(biāo)記；

測斜管，測斜管安裝鋼管柱(1)側(cè)壁上。

進(jìn)一步地，所述的支架采用20#型鋼制作。

本發(fā)明的另一目的是提供根據(jù)上述調(diào)垂裝置安裝鋼管柱進(jìn)行樁柱一體化施工工藝，其包括下述步驟：

步驟1、在樁孔周邊進(jìn)行地面硬化處理成設(shè)計(jì)強(qiáng)度的地坪(4)后，測量定樁位，采用人工安裝孔口內(nèi)襯模板(5)固定樁孔平面位置，采用用機(jī)進(jìn)行第一次鉆孔至地面下10米；

步驟2、樁成孔完成后，將地面清理干凈，安裝第一控制支架(6)，使控制架中心與樁孔中心重合，并用螺栓將第一控制支架(6)與地坪(4)固定；

步驟3、吊車吊入12米長鋼套管(2),頂部高于地面1.5米，使鋼套管(2)與樁孔中心重合，振動(dòng)錘壓入鋼套管(2)進(jìn)入地基土體固定套管下端，使鋼套管(2)頂部的角鋼掛耳與第一控制支架(6)螺栓連接或焊接固定上端；旋挖鉆機(jī)第二次成孔，使樁孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，用超聲波檢測樁孔后，抽去樁孔內(nèi)上部鋼套管范圍內(nèi)的泥漿；人工測量鋼管柱(1)中心、前后左右上下與鋼套管(2)各部位的偏差，根據(jù)偏差計(jì)算管鋼管柱(1)與套管對應(yīng)測量點(diǎn)的支撐肋(15)大小和鋼管柱角鋼掛耳(14)位置，復(fù)核無誤后將支撐肋(15)和鋼管柱角鋼掛耳(14)焊接鋼管柱(1)上，并作好標(biāo)記；

步驟4、吊車安放鋼筋籠(7)至樁孔中的鋼套管(2)內(nèi)，使得鋼筋籠(7)中心與樁孔的中心重合后，將鋼筋籠吊筋在孔口用工字型鋼臨時(shí)固定；安放鋼管柱(1)，鋼管柱(1)的下部設(shè)有抗剪栓釘(17),抗剪栓釘(17)部份置于鋼筋籠(7)內(nèi)并活動(dòng)連接，按照步驟3所述的標(biāo)記下放鋼管柱(1)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，第二控制支架(8)從四邊夾住鋼管柱(1)，并用螺栓固定，使鋼管柱(1)上部固定；

步驟5、利用測斜儀檢測鋼管柱(1)上的測斜管來檢測鋼管柱(1)垂直度，同時(shí)采用吊線方式二次復(fù)測，用全站儀復(fù)測鋼管柱中心，用水平儀復(fù)測鋼筋柱頂標(biāo)高計(jì)算鋼牛腿(16)標(biāo)高，復(fù)核無誤誤后將第二道鋼管控制支架(8)與鋼管柱(1)頂部焊接形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；

步驟6、向鋼管柱(1)內(nèi)部安裝導(dǎo)管至樁底，連接導(dǎo)管上部的清孔連接口(10)及清孔泥漿軟管(11)，進(jìn)行二次清孔，清孔完成后采用水下灌注下部柱體內(nèi)混凝土，邊灌注邊拔導(dǎo)管，灌注至鋼管柱(1)底部以上時(shí)，邊向鋼管柱(1)內(nèi)灌注混凝土(12)，邊沿鋼管柱外圈回填碎石；

步驟7、砼灌注完成后，用測斜儀檢測鋼管柱(1)在混凝土澆筑完成后的垂直度；

步驟8、待砼灌注完成24小時(shí)混凝土終凝后，采用帶振動(dòng)錘拔出鋼套管(2)；

步驟9、進(jìn)行鋼管柱保護(hù)。

進(jìn)一步地，所述的鋼管柱保護(hù)采用在鋼管柱周邊刷顯色油漆及粘貼反光條，或者采用澆筑混凝土墩的方法。

工作原理：通過在擬施工地面澆筑混凝地面用于安裝鋼套管、鋼管柱控制架，第一道控制架固定鋼套管上端，鉆機(jī)鉆孔至鋼套管底部以上兩米位置，采用振動(dòng)錘將鋼套管強(qiáng)制壓入下部土體固定鋼套管下端，鋼套管通過兩部固定后形成穩(wěn)定、固定、光滑的筒體鋼性結(jié)構(gòu)，同時(shí)形成較強(qiáng)的樁孔支護(hù)、止水結(jié)構(gòu)。

由于鋼套管施工存在一定的偏差，需將鋼筒內(nèi)的泥漿抽排，人員或到孔內(nèi)測量鋼管樁下端與上端中心距鋼套管的方位中線偏差值，通過測量偏差值，計(jì)算上端下下端各方位鋼管柱外壁與鋼套之間的距離，制作鋼管柱上下兩端四個(gè)方位的支撐肋。對位將帶有支撐肋的鋼管柱吊放鋼套管內(nèi)安裝，通過鋼管柱上支撐肋與外套管的相對位置約束，強(qiáng)制調(diào)整修正鋼管柱中心位置并形成剛性支撐。鋼管柱安裝完成復(fù)核中心及標(biāo)高合格后，鋼管頂部與控制架剛性連接，使鋼管柱與鋼套管外部土體形成固定的剛性結(jié)構(gòu)，可抵抗?jié)仓渡砑颁摴苤鶅?nèi)混凝土?xí)r的振動(dòng)、碰撞、擠壓造成的位移偏差。

采用水下澆筑混凝土工藝施工樁身及鋼管柱內(nèi)混凝土，混凝土澆灌至鋼管柱底部以上時(shí)，邊澆筑混凝土邊進(jìn)行鋼管外側(cè)碎石回填反壓，防止混凝土外翻包裹鋼管柱造成混凝土浪費(fèi)及后期打鑿費(fèi)用增高。

混凝土澆筑完成復(fù)核偏差無誤，待48小時(shí)后振動(dòng)錘拔出鋼套管用于下一顆鋼管樁施工。

施工時(shí)，通過在擬施工地面澆筑混凝地坪(4)來控制鋼管柱平面位置及高程基準(zhǔn)，鉆機(jī)鉆孔至鋼套管(2)底部以上兩米位置，采用振動(dòng)錘將鋼套管(2)強(qiáng)制壓入下部土體，使鋼套管下端與土體擠壓固定，孔口安裝鋼套管第一控制架(6)與鋼套管(2)上端掛耳螺栓連接，同時(shí)與混凝土地坪通過螺栓連接，鋼套管(2)通過兩部固定后形成穩(wěn)定、固定、光滑的筒體鋼性結(jié)構(gòu)，同時(shí)形成較強(qiáng)的樁孔支護(hù)、止水結(jié)構(gòu)。

由于鋼套管施工存在一定的垂直度偏差，需將鋼筒內(nèi)的泥漿抽排，人員下到孔內(nèi)測量擬安裝的鋼管樁(1)下端與上端中心距離鋼套管(2)的四個(gè)方位中線偏差值，通過測量偏差值，計(jì)算上下端四個(gè)方位鋼管柱(1)外壁與已固定鋼套管(2)之間的距離，對就位置制作鋼管柱上下兩端四個(gè)方位的支撐肋(15)。

鉆機(jī)對鋼管樁下部樁孔鉆孔完成，清孔驗(yàn)收后，吊放下部鋼筋籠(7)放入孔內(nèi)，鋼筋籠(7)上部在孔口與焊接完成支撐肋(15)的鋼管柱底部栓釘(17)位置柔性套接，套接完成后繼續(xù)將鋼管柱(1)吊放入鋼套管內(nèi)，通過鋼管柱(1)上支撐肋(15)與外套管的四個(gè)方位相對位置約束，強(qiáng)制調(diào)整修正鋼管柱中心位置并形成剛性支撐。

鋼管柱(1)安裝完成復(fù)核中心和鋼牛腿(16)標(biāo)高合格后，鋼管柱頂部與控制架螺栓連接，使鋼管柱(1)與鋼套管(2)外部土體形成固定的剛性結(jié)構(gòu)，可抵抗?jié)仓渡砑颁摴苤鶅?nèi)混凝土?xí)r的振動(dòng)、碰撞、擠壓造成的位移偏差。

采用導(dǎo)管(9)水下澆筑混凝土工藝施工樁身及鋼管柱(1)內(nèi)混凝土，混凝土澆灌至鋼管柱底部位置時(shí)，邊澆筑混凝土邊進(jìn)行鋼管外側(cè)碎石回填反壓，防止混凝土外翻包裹鋼管柱造成混凝土浪費(fèi)及后期打鑿費(fèi)用增高?；炷翝仓瓿蓮?fù)核偏差無誤，待48小時(shí)后振動(dòng)錘拔出鋼套管用于下一顆鋼管樁施工。

本發(fā)明的有益效果：

1、通過調(diào)垂裝置可以有效提高逆作法施工中鋼管柱的安裝精度，具有成本低、效果好等優(yōu)點(diǎn)。

2、本裝置可再回收重復(fù)利用、節(jié)省材料、造價(jià)低、支撐架、鋼套管等采購方便，不需特殊加工，可再回收重復(fù)利用，節(jié)省材料、人力、造價(jià)等。

3、本工藝操作簡便，方便裝拆，具有靈便性。

4、本工藝對施工場地不受限，狹窄場地與可實(shí)施。

5、本工藝各道工序質(zhì)量直觀，肉眼可見，避免儀器、設(shè)備造成的偏差。

附圖說明

圖1為鋼管柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為第一控制支架與地坪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為鋼筋籠安裝示意圖；

圖4為及鋼管柱安裝示意圖；

圖5為鋼管柱內(nèi)插入導(dǎo)管示意圖

圖6為一柱一樁澆筑混凝土前清孔示意圖；

圖7為一柱一樁混凝土澆筑完成示意圖；

圖8為鋼管柱調(diào)垂施工完成示意圖；

圖中標(biāo)記：1-鋼管柱，2-鋼套管，4-地坪，5-內(nèi)襯模板，6-第一控制支架，7-鋼筋籠，8-第二控制支架，9-導(dǎo)管，10-導(dǎo)管上的清孔連接接口，11-清孔泥漿軟管，12-鋼管柱內(nèi)澆灌的混凝土，13-反壓碎石，14-鋼管柱角鋼掛耳，15-支撐肋，16-鋼牛腿，17-抗剪栓釘。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1-8所示，一種逆作法鋼管柱安裝調(diào)垂裝置，包括：第一控制支架6,為井字形，安裝在地坪4上，第一控制支架6與地坪4采用膨脹螺栓固定；

第二控制支架8，為工字型鋼或槽鋼，與第一控制支架6焊接或螺栓連接；第一控制支架6與第二控制支架8螺栓連接，控制鋼套管2上端，第二控制支架8從四邊夾住鋼管柱1并用螺栓固定.

鋼套管2，為圓柱筒，將鋼套管2直徑設(shè)置在樁孔中，其內(nèi)放置鋼筋籠7，為保證鋼管柱1施工所采用的裝置，可重復(fù)利用。

鋼套管角鋼掛耳為兩根l型角鋼，對稱焊接在鋼套管2上，螺栓連接在在第一控制支架6上，防止鋼套管2落入樁孔內(nèi)；

鋼管柱角鋼掛耳14，為兩根l型角鋼，對稱焊接在鋼管柱1上；

支撐肋15，位于鋼管柱1中上部和中下部，是根據(jù)人工測量鋼管柱中心、前后左右上下與鋼套管2各部位的偏差，根據(jù)偏差計(jì)算管鋼管柱1上的支撐肋，支撐肋15按東南西北四個(gè)方向標(biāo)記；

測斜管，測斜管安裝鋼管柱1側(cè)壁上。

所述的第一控制支架6和第二控制支架8采用20#型鋼制作。

利用上述調(diào)垂裝置安裝鋼管柱進(jìn)行樁柱一體化施工工藝，其包括下述步驟：

步驟1、在樁孔周邊進(jìn)行地面硬化處理成設(shè)計(jì)強(qiáng)度的地坪4后，測量定樁位，采用人工安裝孔口內(nèi)襯模板5固定樁孔平面位置，采用用機(jī)進(jìn)行第一次鉆孔至地面下10米；

步驟2、樁成孔完成后，將地面清理干凈，安裝第一控制支架6，使控制架中心與樁孔中心重合，并用螺栓將第一控制支架6與地坪4固定；

步驟3、吊車吊入12米長鋼套管2,頂部高于地面1.5米，使鋼套管2與樁孔中心重合，振動(dòng)錘壓入鋼套管2進(jìn)入地基土體固定套管下端，使鋼套管2頂部的角鋼掛耳與第一控制支架6螺栓連接或焊接固定上端；旋挖鉆機(jī)第二次成孔，使樁孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，用超聲波檢測樁孔后，抽去樁孔內(nèi)上部鋼套管范圍內(nèi)的泥漿；人工測量鋼管柱1中心、前后左右上下與鋼套管2各部位的偏差，根據(jù)偏差計(jì)算管鋼管柱1與套管對應(yīng)測量點(diǎn)的支撐肋15大小和鋼管柱角鋼掛耳14位置，復(fù)核無誤后將支撐肋15和鋼管柱角鋼掛耳14焊接鋼管柱1上，并作好標(biāo)記；

步驟4、吊車安放鋼筋籠7至樁孔中的鋼套管2內(nèi)，使得鋼筋籠7中心與樁孔的中心重合后，將鋼筋籠吊筋在孔口用工字型鋼臨時(shí)固定；安放鋼管柱1，鋼管柱1的下部設(shè)有抗剪栓釘17,抗剪栓釘17部份置于鋼筋籠7內(nèi)并活動(dòng)連接，按照步驟3所述的標(biāo)記下放鋼管柱1至設(shè)計(jì)標(biāo)高，第二控制支架8從四邊夾住鋼管柱1，并用螺栓固定，使鋼管柱1上部固定；

步驟5、利用測斜儀檢測鋼管柱1上的測斜管來檢測鋼管柱1垂直度，同時(shí)采用吊線方式二次復(fù)測，用全站儀復(fù)測鋼管柱中心，用水平儀復(fù)測鋼筋柱頂標(biāo)高計(jì)算鋼牛腿16標(biāo)高，復(fù)核無誤誤后將第二道鋼管控制支架8與鋼管柱1頂部焊接形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；

步驟6、向鋼管柱1內(nèi)部安裝導(dǎo)管至樁底，連接導(dǎo)管上部的清孔連接口10及清孔泥漿軟管11，進(jìn)行二次清孔，清孔完成后采用水下灌注下部柱體內(nèi)混凝土，邊灌注邊拔導(dǎo)管，灌注至鋼管柱1底部以上時(shí)，邊向鋼管柱1內(nèi)灌注混凝土12，邊沿鋼管柱外圈回填碎石；

步驟7、砼灌注完成后，用測斜儀檢測鋼管柱1在混凝土澆筑完成后的垂直度；

步驟8、待砼灌注完成24小時(shí)混凝土終凝后，采用帶振動(dòng)錘拔出鋼套管2；

步驟9、進(jìn)行鋼管柱保護(hù)。

施工時(shí)，通過在擬施工地面澆筑混凝地坪4來控制鋼管柱平面位置及高程基準(zhǔn)，鉆機(jī)鉆孔至鋼套管2底部以上兩米位置，采用振動(dòng)錘將鋼套管2強(qiáng)制壓入下部土體，使鋼套管下端與土體擠壓固定，孔口安裝鋼套管第一控制架6與鋼套管2上端掛耳螺栓連接，同時(shí)與混凝土地坪通過螺栓連接，鋼套管2通過兩部固定后形成穩(wěn)定、固定、光滑的筒體鋼性結(jié)構(gòu)，同時(shí)形成較強(qiáng)的樁孔支護(hù)、止水結(jié)構(gòu)。

由于鋼套管施工存在一定的垂直度偏差，需將鋼筒內(nèi)的泥漿抽排，人員下到孔內(nèi)測量擬安裝的鋼管樁1下端與上端中心距離鋼套管2的四個(gè)方位中線偏差值，通過測量偏差值，計(jì)算上下端四個(gè)方位鋼管柱1外壁與已固定鋼套管2之間的距離，對就位置制作鋼管柱上下兩端四個(gè)方位的支撐肋15。

鉆機(jī)對鋼管樁下部樁孔鉆孔完成，清孔驗(yàn)收后，吊放下部鋼筋籠7放入孔內(nèi)，鋼筋籠上部在孔口與焊接完成支撐肋15的鋼管柱底部栓釘17位置柔性套接，套接完成后繼續(xù)將鋼管柱1吊放入鋼套管內(nèi)，通過鋼管柱1上支撐肋15與外套管的四個(gè)方位相對位置約束，強(qiáng)制調(diào)整修正鋼管柱中心位置并形成剛性支撐。鋼管柱1安裝完成復(fù)核中心和鋼牛腿16標(biāo)高合格后，鋼管柱頂部與控制架螺栓連接，使鋼管柱與鋼套管外部土體形成固定的剛性結(jié)構(gòu)，可抵抗?jié)仓渡砑颁摴苤鶅?nèi)混凝土?xí)r的振動(dòng)、碰撞、擠壓造成的位移偏差。

采用導(dǎo)管9水下澆筑混凝土工藝施工樁身及鋼管柱1內(nèi)混凝土，混凝土澆灌至鋼管柱底部位置時(shí)，邊澆筑混凝土邊進(jìn)行鋼管外側(cè)碎石回填反壓，防止混凝土外翻包裹鋼管柱造成混凝土浪費(fèi)及后期打鑿費(fèi)用增高。

混凝土澆筑完成復(fù)核偏差無誤，待48小時(shí)后振動(dòng)錘拔出鋼套管用于下一顆鋼管樁施工。