一種深基坑圍護(hù)豎向格構(gòu)柱定位轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及使用方法與流程

本發(fā)明涉及建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種深基坑圍護(hù)豎向格構(gòu)柱定位轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及使用方法。

背景技術(shù)：

在進(jìn)行基坑圍護(hù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，方案比選是一項(xiàng)十分重要的工作。所選定的支護(hù)結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)具有施工的可行性、應(yīng)能滿足根據(jù)工程環(huán)境所確定的基坑保護(hù)等級(jí)對(duì)基坑水平位移和地表沉降的限制要求，在滿足上述要求的前提下，再經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定最終的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式，對(duì)方案比選過(guò)程中的各種因素加以分析，確定科學(xué)合理的工程方案。

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要承受基坑開挖卸荷所產(chǎn)生的水壓力和土壓力，并將此壓力傳遞到支撐，是穩(wěn)定基坑的一種施工臨時(shí)擋墻結(jié)構(gòu)。目前鉆孔灌注樁法在基坑圍護(hù)方面有廣泛應(yīng)用，主要是指在工程現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。鉆孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁型。

南方軟土地區(qū)進(jìn)行深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，多采用混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，支撐豎向荷載多采用組合式立柱來(lái)承擔(dān)。組合式立柱下部為鉆孔灌注樁，上部為組合式鋼立柱，通常是格構(gòu)柱。南方軟土地區(qū)，因機(jī)械化施工的場(chǎng)地要求，基坑圍護(hù)樁基工程一般在地面施工，而當(dāng)支撐標(biāo)高在施工場(chǎng)地地表以下時(shí)，相應(yīng)的格構(gòu)柱頂亦在地表以下一定深度，則按照常規(guī)利用吊筋輔助施工工藝，格構(gòu)柱的定位、標(biāo)高與轉(zhuǎn)向施工精度將很難保證。若格構(gòu)柱定位或轉(zhuǎn)向偏差過(guò)大，將造成支撐鋼筋無(wú)法正常穿過(guò)格構(gòu)柱，給施工帶來(lái)極大不便，無(wú)論如何處理均帶來(lái)額外費(fèi)用的投入，還可能對(duì)總工期帶來(lái)影響。另外，有時(shí)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙將結(jié)構(gòu)柱借用格構(gòu)柱增加配筋形成型鋼混凝土勁性柱，這樣施工偏差控制將更加重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種用于深基坑圍護(hù)的豎向支撐格構(gòu)柱定位、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及使用方法，該系統(tǒng)能夠精確控制格構(gòu)柱的標(biāo)高、中心位置與轉(zhuǎn)向，為后續(xù)工序順利施工提供有利條件。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種深基坑圍護(hù)豎向格構(gòu)柱定位轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，主要包括：定位系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述的定位系統(tǒng)包括定位平臺(tái)、格構(gòu)柱、定位木樁、緊固螺桿、加長(zhǎng)型螺母；所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括導(dǎo)向柱、鋼筋籠、支抬牛腿、螺桿連接牛腿；所述的輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括支抬扁擔(dān)和調(diào)節(jié)撬棍；所述的定位平臺(tái)中心留有矩形孔，可容鋼筋籠和導(dǎo)向柱自由穿過(guò)，安置于樁孔口頂部地面，所述的導(dǎo)向柱從定位平臺(tái)中間插入，下端插入格構(gòu)柱與格構(gòu)柱頂部咬合，所述的格構(gòu)柱插入鋼筋籠并利用鋼筋焊接固定，所述的鋼筋籠插入樁孔內(nèi)，所述的緊固螺桿為兩根，與導(dǎo)向柱、格構(gòu)柱端部螺桿連接牛腿相對(duì)應(yīng)布置，成對(duì)布置在導(dǎo)向柱兩側(cè)，連接導(dǎo)向柱與格構(gòu)柱，使兩者成為整體。

進(jìn)一步的，所述的緊固螺桿包含螺桿、螺母、絲扣，所述的螺桿、螺母、絲扣的性能標(biāo)準(zhǔn)是在扭緊后應(yīng)能承受導(dǎo)向柱、格構(gòu)柱、鋼筋籠及施工中產(chǎn)生的所有荷載的組合值。

進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)向柱所用型鋼與格構(gòu)柱規(guī)格相同，長(zhǎng)度根據(jù)格構(gòu)柱與地面場(chǎng)地標(biāo)高起伏情況推算，長(zhǎng)度宜在9米以內(nèi)，注意導(dǎo)向柱出地面高度應(yīng)滿足下導(dǎo)管及澆筑混凝土凈空要求。

進(jìn)一步的，所述的插入格構(gòu)柱的導(dǎo)向柱角鋼應(yīng)與格構(gòu)柱角鋼相同，在導(dǎo)向柱底部?jī)?nèi)側(cè)分別與格構(gòu)柱4個(gè)角鋼綁焊1根，插頭端部切外坡口，使四根角鋼端部整體呈針狀，以便順利插入格構(gòu)柱；插頭長(zhǎng)度優(yōu)選為50-80厘米，這樣才可以保證導(dǎo)向柱插頭能自由插入格構(gòu)柱，而無(wú)過(guò)大縫隙。

一種深基坑圍護(hù)豎向格構(gòu)柱定位轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的使用方法為：

步驟一：采用地面十字形定位木樁確定樁體中心，鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)樁孔深，之后移走鉆機(jī)；安放定位平臺(tái)并使定位平臺(tái)與格構(gòu)柱軸對(duì)稱線應(yīng)完全重合，利用地面十字形定位木樁輔助完成定位，然后用水準(zhǔn)儀測(cè)量定位平臺(tái)的標(biāo)高，用水平尺調(diào)平定位平臺(tái)；

步驟二：利用起重機(jī)將加工好的鋼筋籠吊放至樁孔內(nèi)，在孔口利用型鋼支抬扁擔(dān)架置在定位平臺(tái)上，放松鋼絲繩；使用起重機(jī)將預(yù)制好的格構(gòu)柱吊放插入所述的孔口鋼筋籠頂部，滿足插入長(zhǎng)度后垂直懸停，之后利用8根既定長(zhǎng)度的鋼筋將格構(gòu)柱與鋼筋籠主筋焊接成為整體；繼續(xù)使用起重機(jī)繼續(xù)向樁孔內(nèi)吊放格構(gòu)柱與鋼筋籠，吊放過(guò)程中利用撬棍調(diào)整格構(gòu)柱轉(zhuǎn)向，應(yīng)基本在定位平臺(tái)矩形孔口中心，且四邊兩兩平行；當(dāng)起重機(jī)下放格構(gòu)柱至孔口時(shí)，利用型鋼支抬扁擔(dān)橫向插入格構(gòu)柱空擋，架置在定位平臺(tái)上，放松鋼絲繩；使用起重機(jī)起吊預(yù)定長(zhǎng)度的導(dǎo)向柱，將下部插頭插入格構(gòu)柱，利用緊固螺桿將導(dǎo)向柱與格構(gòu)柱兩側(cè)的螺桿連接牛腿連接固定，成為整體，所述的緊固螺桿連接時(shí)，固定頭在導(dǎo)向柱頂部的支抬牛腿端部，絲扣段在格構(gòu)柱支抬牛腿端部，在扭緊螺桿螺母后應(yīng)用焊機(jī)將螺母與格構(gòu)柱端的支抬牛腿滿焊牢固，以便在導(dǎo)向柱頂部能扭松螺桿，將螺桿下部絲扣從螺母中退絲，達(dá)到螺桿周轉(zhuǎn)使用要求；

步驟三：導(dǎo)向柱、格構(gòu)柱及鋼筋籠達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，利用型鋼支抬扁擔(dān)支抬導(dǎo)向柱頂部?jī)蓚?cè)的支抬牛腿，并擱置在矩形定位平臺(tái)上；對(duì)照格構(gòu)柱與定位平臺(tái)的位置關(guān)系，利用撬棍微調(diào)格構(gòu)柱中心和轉(zhuǎn)向，選用不同型號(hào)尺寸的支抬扁擔(dān)來(lái)微調(diào)格構(gòu)柱與鋼筋籠的標(biāo)高。所有微調(diào)在滿足規(guī)范誤差范圍后，利用電焊機(jī)將支抬導(dǎo)向柱的型鋼支抬扁擔(dān)點(diǎn)焊固定在定位平臺(tái)上；清孔、下導(dǎo)管、水下澆筑混凝土。

進(jìn)一步的，所述的型鋼為H型鋼，根據(jù)不同應(yīng)力需求合理分配截面尺寸的高寬比，滿足力學(xué)性能要求的焊接條件，用于鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)柱中鋼芯柱，具有優(yōu)良的力學(xué)性能和優(yōu)越的使用性能，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，截面模數(shù)大，在承載條件相同時(shí)，可節(jié)約金屬10-15％，鋼結(jié)構(gòu)的開間可比混凝土結(jié)構(gòu)的開間大50％，塑性和柔韌性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，適用于承受振動(dòng)和沖擊載荷大的建筑結(jié)構(gòu)，抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)，特別適用于一些土質(zhì)松軟的建筑結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)控制精度高：在設(shè)計(jì)格構(gòu)柱頂在地面以下一定深度條件下，能夠精確控制格構(gòu)柱的中心位置、標(biāo)高與轉(zhuǎn)向，使格構(gòu)柱施工精度得到有效控制。

(2)有效縮短工期：無(wú)需在格構(gòu)柱或鋼筋籠上焊接吊筋，縮短利用吊筋進(jìn)行格構(gòu)柱標(biāo)高、定位、轉(zhuǎn)向進(jìn)行模糊調(diào)整的時(shí)間；另外，節(jié)約了因格構(gòu)柱定位、轉(zhuǎn)向偏差大帶來(lái)的與各單位進(jìn)行協(xié)商并處理的人工、材料等費(fèi)用損失與工期延誤帶來(lái)的相關(guān)損失。

(3)周轉(zhuǎn)使用率高：本發(fā)明所有主要部件均為型鋼材料制作，不易損壞，可多次周轉(zhuǎn)使用。

(4)經(jīng)濟(jì)效益顯著：與一般施工工藝相比，本發(fā)明在應(yīng)用過(guò)程中，起重吊裝過(guò)程僅利用1臺(tái)設(shè)備即可完成，且使用方法簡(jiǎn)便，易于掌握，使用后可極大降低額外費(fèi)用的投入，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明專利提出的一種豎向支撐格構(gòu)柱定位、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)示意圖；

圖2為導(dǎo)向柱與格構(gòu)柱孔口連接并同步進(jìn)行定位、轉(zhuǎn)向初步調(diào)整的節(jié)點(diǎn)工藝示意圖；

圖3為定位平臺(tái)、導(dǎo)向柱控制格構(gòu)柱平面定位、轉(zhuǎn)向的平面做法示意圖。

其中，1-導(dǎo)向柱；2-定位平臺(tái)；3-緊固螺桿；4-格構(gòu)柱；5-加長(zhǎng)型螺母；6-樁孔；7-鋼筋籠；8-支抬牛腿；9-螺桿連接牛腿；10-定位木樁；11-支抬扁擔(dān)；12-調(diào)節(jié)撬棍。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面以蘇州某地下空間工程為例，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的使用方法進(jìn)一步說(shuō)明。

蘇州某地下空間工程為地下三層結(jié)構(gòu)，地面標(biāo)高2.5米，基坑開挖深度17.6米，某分區(qū)支護(hù)方案為：上部5.5米高土釘墻i＝1:2.18放坡支護(hù)，留置6～8米寬一級(jí)平臺(tái)，下部采用圍護(hù)樁+2道混凝土支撐，立柱樁下鉆孔灌注樁長(zhǎng)25米，格構(gòu)柱長(zhǎng)度14.75米，格構(gòu)柱頂距施工地面約6.5米。支撐截面1000×1000毫米，格構(gòu)柱截面460×460毫米，支撐格構(gòu)柱中心在支撐中心線上，轉(zhuǎn)向應(yīng)與支撐主要受力方向正交。

如圖1、圖2所示，一種深基坑圍護(hù)豎向格構(gòu)柱定位轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，主要包括：定位系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)；定位系統(tǒng)包括定位平臺(tái)2、格構(gòu)柱4、定位木樁10、緊固螺桿3、加長(zhǎng)型螺母5；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括導(dǎo)向柱1、鋼筋籠7、支抬牛腿8、螺桿連接牛腿9；輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括支抬扁擔(dān)11和調(diào)節(jié)撬棍12。

定位平臺(tái)2中心留有矩形孔，可容鋼筋籠7和導(dǎo)向柱1自由穿過(guò)，安置于樁孔口頂部地面，所述的導(dǎo)向柱1從定位平臺(tái)2中間插入，下端插入格構(gòu)柱4與格構(gòu)柱4頂部咬合，所述的格構(gòu)柱4插入鋼筋籠7并利用鋼筋焊接固定，所述的鋼筋籠7插入樁孔6內(nèi)，所述的緊固螺桿3為兩根，與導(dǎo)向柱1、格構(gòu)柱4端部螺桿連接牛腿9相對(duì)應(yīng)布置，成對(duì)布置在導(dǎo)向柱1兩側(cè)，連接導(dǎo)向柱1與格構(gòu)柱4，使兩者成為整體。

緊固螺桿3包含螺桿、螺母、絲扣，所述的螺桿、螺母、絲扣的性能標(biāo)準(zhǔn)是在扭緊后應(yīng)能承受導(dǎo)向柱1、格構(gòu)柱4、鋼筋籠7及施工中產(chǎn)生的所有荷載的組合值。

導(dǎo)向柱1所用型鋼與格構(gòu)柱4規(guī)格相同，長(zhǎng)度根據(jù)格構(gòu)柱4與地面場(chǎng)地標(biāo)高起伏情況推算，長(zhǎng)度宜在9米以內(nèi)，注意導(dǎo)向柱1出地面高度應(yīng)滿足下導(dǎo)管及澆筑混凝土凈空要求。插入格構(gòu)柱4的導(dǎo)向柱1角鋼應(yīng)與格構(gòu)柱4角鋼相同，在導(dǎo)向柱1底部?jī)?nèi)側(cè)分別與格構(gòu)柱4四個(gè)角鋼綁焊1根，插頭端部切外坡口，使四根角鋼端部整體呈針狀，以便順利插入格構(gòu)柱；插頭長(zhǎng)度優(yōu)選為65厘米，這樣才可以保證導(dǎo)向柱插頭能自由插入格構(gòu)柱，而無(wú)過(guò)大縫隙。

利用本發(fā)明實(shí)施例的豎向支撐格構(gòu)柱定位轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的使用方法如下：

(1)樁孔6的定位放線：如圖3所示，利用測(cè)量?jī)x器測(cè)得立柱樁樁體6的中心位置，之后測(cè)設(shè)十字相交的4個(gè)定位木樁4，定位木樁4的十字連線交點(diǎn)為樁孔6的中心，方向與格構(gòu)柱的轉(zhuǎn)向一致，十字連線長(zhǎng)度約3米。

(2)完成鉆孔：鉆機(jī)鉆頭對(duì)中樁孔6中心開孔鉆進(jìn)，過(guò)程中注意垂直度控制，至設(shè)計(jì)孔深后完成鉆孔，挪走鉆機(jī)。

(3)安放定位平臺(tái)：起重設(shè)備吊裝定位平臺(tái)2，要求其中心對(duì)稱軸線與四個(gè)定位木樁10的十字交線與中心應(yīng)完全一致。

(4)吊放鋼筋籠：按照既定方案完成鋼筋籠7接長(zhǎng)與吊放，至樁孔6內(nèi)，鋼筋籠7頂部距定位平臺(tái)2約3.5米長(zhǎng)位置采用型鋼扁擔(dān)架置在定位平臺(tái)2后放松吊鉤。

(5)吊放格構(gòu)柱：利用卡環(huán)將吊鉤與14.75米長(zhǎng)規(guī)格的格構(gòu)柱吊孔可靠連接，起吊格構(gòu)柱4懸空垂直插入擱置在定位平臺(tái)2上的鋼筋籠7，插入長(zhǎng)度3m。利用既定長(zhǎng)度的8根鋼筋，每面2根將格構(gòu)柱4與鋼筋籠7焊接成為整體。

(6)繼續(xù)吊放格構(gòu)柱：起吊格構(gòu)柱4，拔出架置在鋼筋籠7頂部的型鋼扁擔(dān)，繼續(xù)下放格構(gòu)柱4，過(guò)程中與定位平臺(tái)2的矩形留孔四邊對(duì)比，利用調(diào)節(jié)撬棍12隨時(shí)調(diào)整格構(gòu)柱4轉(zhuǎn)向，保證四面兩兩平行且居中。當(dāng)格構(gòu)柱4頂距定位平臺(tái)2約1米時(shí)，插放型鋼扁擔(dān)，將格構(gòu)柱1架置在定位平臺(tái)2上，放松吊鉤。

(7)將2根與6.5米長(zhǎng)導(dǎo)向柱1配套的緊固螺桿3穿入導(dǎo)向柱1頂?shù)穆輻U連接牛腿9的孔內(nèi)，利用鉛絲臨時(shí)綁扎固定緊固螺桿3與格構(gòu)柱4。起吊導(dǎo)向柱1，懸空垂直將導(dǎo)向柱1底部插頭插入架置在定位平臺(tái)2上的格構(gòu)柱4內(nèi)，注意導(dǎo)向柱1與格構(gòu)柱4上的螺桿連接牛腿9應(yīng)在同一面，以便緊固螺桿3上下連接。

(8)連接導(dǎo)向柱與格構(gòu)柱：導(dǎo)向柱1插入格構(gòu)柱4過(guò)程中，將2根緊固螺桿與格構(gòu)柱臨時(shí)規(guī)定的鉛絲松開，對(duì)準(zhǔn)格構(gòu)柱4頂部的螺桿連接牛腿9，穿入螺栓孔，利用加長(zhǎng)型螺母5將導(dǎo)向柱1與格構(gòu)柱4連接成整體。利用電焊機(jī)將加長(zhǎng)型螺母5與螺桿連接牛腿9滿焊牢固，注意不要傷到螺桿絲扣，以便螺桿順利退絲，完成后見圖2。

(9)繼續(xù)吊放導(dǎo)向柱：起吊下放導(dǎo)向柱1，過(guò)程中與定位平臺(tái)2的矩形留孔四邊對(duì)比，利用調(diào)節(jié)撬棍12隨時(shí)調(diào)整格構(gòu)柱4的轉(zhuǎn)向，保證四面兩兩平行且居中。

(10)導(dǎo)向柱間接控制格構(gòu)柱標(biāo)高：導(dǎo)向柱1吊放基本到位后，利用型鋼扁擔(dān)臨時(shí)架置導(dǎo)向柱1至定位平臺(tái)2上。利用水準(zhǔn)儀校核定位平臺(tái)4的頂面標(biāo)高，計(jì)算導(dǎo)向柱1的頂部與定位平臺(tái)2間的距離，選用適合規(guī)格尺寸的型鋼扁擔(dān)11架置導(dǎo)向柱1頂部支抬牛腿至定位平臺(tái)2上，通過(guò)導(dǎo)向柱2的頂標(biāo)高校核格構(gòu)柱4的頂標(biāo)高是否準(zhǔn)確。

(11)微調(diào)導(dǎo)向柱間接控制格構(gòu)柱轉(zhuǎn)向與中心位置：利用調(diào)節(jié)撬棍12微調(diào)導(dǎo)向柱2的定位與轉(zhuǎn)向，直至誤差滿足規(guī)范和圖紙要求

(12)固定導(dǎo)向柱：利用電焊機(jī)將型鋼扁擔(dān)11與定位平臺(tái)2點(diǎn)焊可靠固定，間接固定了格構(gòu)柱的中心位置與轉(zhuǎn)向，完成后參見圖1、圖3。

(13)清孔、下導(dǎo)管、水下澆筑混凝土，過(guò)程中注意不宜過(guò)度碰撞擾動(dòng)導(dǎo)向柱、格構(gòu)柱與鋼筋籠，避免格構(gòu)柱的標(biāo)高、定位與轉(zhuǎn)向發(fā)生變化。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。