CN110106881A - 一种钢管桩施工导向定位架及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管桩施工导向定位架及施工方法，属于钢管桩施工领域，包括水平设置的上支撑架和下支撑架；上、下支撑架包括两组平行的横梁和设在横梁之间的连接架；横梁和连接架围在钢管桩的桩位外侧；上、下支撑架之间通过若干竖向支撑梁进行连接支撑；下支撑架的底部设有垫木；下支撑架与垫木之间设有竖向千斤顶；竖向千斤顶固定在一盒体A内；盒体A的左右端面各与一个下支撑架的横梁焊接，盒体A的后端与下支撑架的连接架焊接；导向定位架内设有调节钢管桩的横向千斤顶，横向千斤顶的底座与竖向支撑梁的侧壁连接。本发明能够精确调整钢管桩的位置和垂直度，定位准确、结构简单，操作便利，安全可靠；可在港口码头等领域施工中进一步推广。

Description

一种钢管桩施工导向定位架及施工方法

技术领域

本发明涉及钢管桩施工领域，具体涉及到一种钢管桩施工导向定位架及施工方法。

背景技术

钢管桩由于具有高承载力、抗横向力强、设计灵活度高、桩长易调节等诸多优点，在港口工程、建筑桥梁、水下工程中的应用越来越广泛。但是目前钢管桩施工时，对于钢管桩的定位一种是通过测量放线吊车配合直接吊装就位，一种是通过导向架对钢管桩进行限位。但是上述两种方式在施工过程中对于桩位偏差和桩身垂直度都难以进行精确控制，往往因为施工误差需要对钢管桩的现场实际桩位和桩基承载力进行测量和监测，并据此对设计图纸进行重新计算和调整，甚至还会有废桩的产生，不仅影响到后续沉桩工序的连续进行，而且钢管桩的施工质量也无法得到保证。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种钢管桩施工导向定位架及施工方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢管桩施工导向定位架，包括水平设置、结构相同的上支撑架和下支撑架；上、下支撑架均包括两组平行的横梁和设在横梁之间的若干连接架；所述横梁和连接架围在钢管桩的桩位外侧；上、下支撑架之间通过若干竖向支撑梁进行连接支撑；所述下支撑架的底部设有垫木；下支撑架的四角与垫木之间各设有一个支撑整个导向定位架的竖向千斤顶；每个所述竖向千斤顶固定在一方形盒体A内；盒体A的左右端面各与一个下支撑架的横梁固定，盒体A的后端与下支撑架的连接架固定。

进一步，所述盒体A朝向整个导向定位架外侧开口。

进一步，所述竖向千斤顶的底座上端依次设有横向连接钢板、固定钢板和多块加强钢板；所述竖向千斤顶的底座固定于所述横向连接钢板上，横向连接钢板与所述固定钢板连接；盒体A的顶部与固定钢板之间设有加强钢板；盒体A的底部设有与千斤顶的顶盘相匹配的开孔；所述顶盘穿过所述开孔支撑于所述垫木上端。

进一步，该导向定位架内设有若干层用于调节钢管桩的横向千斤顶，所述横向千斤顶的底座与竖向支撑梁的侧壁连接。

进一步，所述竖向支撑梁的侧壁连接有竖向连接钢板；在该连接区域，支撑梁内部两侧设置有多块加强板；所述横向千斤顶的底座焊接固定于竖向连接钢板上。

进一步，所述横向千斤顶的顶盘顶端焊接有一端开口的盒体B；所述盒体B的开口端与顶盘相对；所述盒体B内固定有橡胶块，所述橡胶块的一端置于盒体B内，橡胶块的另一端通过开口端伸出盒体B并与所述钢管桩侧壁接触。

进一步，所述连接架包括平行设置的内侧连接架和外侧连接架；钢管桩的两侧各设有一个内侧连接架，每个所述内侧连接架外侧设有一个外侧连接架；内侧连接架和对应的外侧连接架之间垂直的焊接有加强杆。

进一步，所述钢管桩的两侧各设有两个辅助固定桩；每个辅助固定桩卡合在正方形的辅助固定桩位孔内；同一辅助固定桩所在的上、下支撑架的辅助固定桩位孔位置对应；所述辅助固定桩位孔由横梁、外侧连接架及两个互相垂直的固定架组成。

更进一步，该方法包括如下步骤：

S1、根据测量放线结果，使用吊车将导向定位架吊装就位，导向定位架下放置垫木；在就位过程中可人工使用撬棍配合吊车调整导向定位架的具体位置，同时，使用全站仪随时观测，以确保导向定位架落位准确；

S2、通过调整导向定位架底部的竖向千斤顶确保导向定位架处于水平状态；

S3、按照对角顺序打入导向定位架两侧的4根所述辅助固定桩：先使用吊车将辅助固定桩吊入导向架两侧的辅助固定桩位孔内，然后使用电动振动锤打入辅助固定桩；

S4、再次调整导向定位架底部的竖向千斤顶确保导向定位架处于水平状态；

S5、使用吊车将加工好的钢管桩吊入两个内侧连接架之间正对桩位的位置，在钢管桩底部离地面高度20cm左右时，配合全站仪调节所述横向千斤顶，使钢管桩保持垂直，同时吊车移动吊钩，使吊钩、电动振动锤和钢管桩位于同一垂度上，再次复核钢管桩垂直度和桩位，复核无误后，调整导向定位架内的所有横向千斤顶直至橡胶块贴合钢管桩壁；

S6、吊车慢慢放下吊钩使钢管桩在自重作用下落入桩位；待钢管桩不再下沉后，复核桩位，即可准备后续的沉桩工序。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明提供的钢管桩施工导向定位架及施工方法，本项目加工制作的导向定位架在底部设置了4个竖向千斤顶，在导向架内设置了上下两层四个方向的8个横向千斤顶。通过调整设置在底部的4个竖向千斤顶使导向定位架处于水平状态，通过打入辅助固定桩来限制导向定位架的整体位移，通过调节导向定位架内的上下两层四个方向的8个横向千斤顶，来精确调整钢管桩的位置和垂直度；通过工程实例，应用本发明的钢管桩沉桩偏差在30mm以内，桩身垂直度偏差在2mm/m以内，远远低于标准要求的永久性钢管桩陆上沉桩允许偏差，为钢管桩的施工质量提供了保障；且本发明提供的钢管桩施工导向定位架在制作时可对施工钢管桩的不同直径、选用千斤顶的顶进长度等进行综合考虑，确定导向定位架的尺寸，本工程实例中加工的导向定位架就用于φ1016mm和φ813mm两种不同直径的钢管桩的施工；同时，在进行桩内混凝土浇筑时，该导向定位架还可用作混凝土导管的固定平台，充分发挥了其利用程度。本项目中所用的千斤顶焊接固定于连接钢板上，连接钢板通过螺栓连接与竖向支撑梁、盒体内的固定钢板连接，一旦千斤顶发生损坏，可以方便的进行替换。

本发明结构简单，操作便利，安全可靠；可在港口工程、建筑桥梁、水下工程等领域施工中进一步推广。

附图说明：

图1是本发明优选实施例中导向定位架的俯视图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图3是图1的右视图；

图4是本发明优选实施例中竖向千斤顶固定细节图；

图5是图4的B-B向剖视图；

图6是本发明优选实施例中横向千斤顶固定细节；

图7是图6的C-C向剖视图。

其中：1、上支撑架；1-1、横梁；1-1a、吊钩；1-2、内侧连接架；1-3、外侧连接架；2、下支撑架；3、竖向支撑梁；3-1、翼缘板；3-2、腹板；3-3、加强板；4、斜向支撑梁；5、垫木；6、竖向千斤顶；7、盒体A；7-1、横向连接钢板；7-2、固定钢板；7-3、加强钢板；7-4、开孔；8、横向千斤顶；9、竖向连接钢板；10、盒体B；10-1、橡胶块；10-1a、通孔；10-2、铁丝；11、加强杆；12、辅助固定桩；13、固定架；14、辅助固定桩位孔；15、钢管桩。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1至图3所示，本发明公开了一种钢管桩施工导向定位架，包括水平设置、结构相同的上支撑架1和下支撑架2；上、下支撑架2均包括两组平行的横梁1-1和设在横梁1-1之间的若干连接架；所述横梁1-1和连接架围在钢管桩15的桩位外侧；上、下支撑架2之间通过若干竖向支撑梁3进行连接和支撑；为了提高支撑强度，相邻的竖向支撑梁3之间沿对角线方向设有斜向支撑梁4，以形成稳定的三角形支撑；

如图4、5所示，所述下支撑架2的底部设有垫木5；下支撑架2的四角与垫木5之间各设有一个支撑整个导向定位架的竖向千斤顶6；具体的，所述竖向千斤顶6设在由厚度为20mm的钢板制成的方形盒体A7内；所述竖向千斤顶6以顶盘朝下、底部朝上的形式与所述盒体A7连接；所述竖向千斤顶6的底座与所述盒体A7的顶壁连接；具体的，竖向千斤顶6的底座上端依次设有横向连接钢板7-1、固定钢板7-2和多块加强钢板7-3；竖向千斤顶6的底座与横向连接钢板7-1的底端焊接；所述固定钢板7-2和横向连接钢板7-1螺纹连接为一体；多块加强钢板7-3沿竖直方向平行设置，加强钢板7-3的一端与盒体A7的顶壁焊接、另一端与固定钢板7-2焊接。优选的，盒体A7的底部设有与竖向千斤顶6的顶盘匹配的开孔7-4；顶盘穿过所述开孔7-4与所述垫木5接触，当竖向千斤顶6工作时，竖向千斤顶6上的顶盘可以通过开孔作用垫木5，从而用来调整整个导向定位架的水平；

盒体A7的左右端面各与一个下支撑架2的横梁焊接，盒体A7的后端与下支撑架2的连接架焊接，从而使竖向千斤顶6通过盒体A7与整个导向定位架连接为一体；盒体A7的前端朝向整个导向定位架的外侧开口，这样便于施工人员操作竖向千斤顶6，并能随时观察竖向千斤顶6的连接和工作状态，保证使用安全，同时还可用于拆换竖向千斤顶6。

如图6、7所示，所述钢管桩15置于上、下支撑架2的横梁1-1和连接架组成的空间内；导向定位架内设有上下两层4个方向共8个横向千斤顶8，即8个横向千斤顶8从4个方向顶持钢管桩15，以便于调整和保持钢管桩15的垂直度和位置；

优选的，所述横向千斤顶8的底座与竖向支撑梁3的侧壁连接；具体的，所述竖向支撑梁3的侧壁螺纹连接有厚度为20mm的竖向连接钢板9；所述横向千斤顶8的底座与所述竖向连接钢板9焊接；横向千斤顶8的顶盘顶端焊接有一端开口的盒体B10；所述盒体B10的开口端与顶盘相对；所述盒体B10内固定有橡胶块10-1，所述橡胶块10-1的一端置于盒体B10内，橡胶块10-1的另一端通过开口端伸出盒体B10并与所述钢管桩15侧壁接触；优选的，所述橡胶块10-1的内部沿竖直方向设有两道平行的通孔10-1a，橡胶块10-1通过铁丝10-2穿过通孔10-1a的方式绑扎固定在盒体B10上，即用非常低成本和简便的方法实现了橡胶块10-1的固定和拆卸，避免了横向千斤顶8直接接触钢管桩15，减少了对钢管桩15防腐涂层的损伤。

优选的，本发明的竖向千斤顶和横向千斤顶均采用螺旋千斤顶，由于螺旋千斤顶能长期支持重物，最大起重量已达100吨，应用广泛，在实际应用中可根据现场情况选择合适型号；表1所示为常用的螺旋千斤顶技术参数：

表1螺旋千斤顶技术参数

型号	起重量(t)	起升高度(mm)	最低高度(mm)	净重(Kg)
					QL3.2螺旋千斤顶	3.2	110	200	6
QL5螺旋千斤顶	5	130	250	7
					QL8螺旋千斤顶	8	140	260	10
QL10螺旋千斤顶	10	150	280	11
					QLD10螺旋千斤顶	10	80	192	10
QL16螺旋千斤顶	16	180	320	14.5
					QL20螺旋千斤顶	20	180	325	18
QLD25螺旋千斤顶	25	125	262	20
					QL32螺旋千斤顶	32	200	395	24
QLD32螺旋千斤顶	32	180	320	20
					QL50螺旋千斤顶	50	250	452	45
QLZ50螺旋千斤顶	50	400	700	109
					QL100螺旋千斤顶	100	200	455	86

本项目主要利用H型钢、工字钢、槽钢等型钢材料焊接形成导向定位架，利用其它钢材或连接方式形成的类似结构形式也属于本发明保护范围内；优选的，横梁1-1、竖向支撑梁3和连接架均采用H钢；公知的，H钢包括翼缘板3-1和腹板3-2；所述横向千斤顶8的底部与对应侧横梁1-1或连接架的翼缘板3-1连接；为了加强对横向千斤顶8的支撑强度，所述竖向支撑梁3的腹板3-2两侧均设有若干加强板3-3，所述加强板3-3与竖向支撑梁3内侧焊接；

优选的，所述连接架包括平行设置的内侧连接架1-2和外侧连接架1-3；钢管桩15的两侧各设有一个内侧连接架1-2，每个所述内侧连接架1-2外侧设有一个外侧连接架1-3；为了加强连接架之间的连接强度，内侧连接架1-2和对应的外侧连接架1-3之间垂直的焊接有加强杆11；

为了进一步对导向定位架进行定位，从而限定导向定位架在钢管桩施工过程中的移动，在上、下支撑架2内还设有辅助固定桩12；优选的，所述钢管桩15的两侧各设有两个辅助固定桩12；每个辅助固定桩12置于由对应侧的横梁1-1、外侧连接架1-3及两个互相垂直的固定架13形成的辅助固定桩位孔14内；同一辅助固定桩12所在的上、下支撑架的辅助固定桩位孔14的位置对应；所述辅助固定桩位孔14为正方形孔，这样辅助固定桩12的外侧与辅助固定桩位孔14内侧通过卡合进行水平限位，使导向定位架水平移动的可能性消除，从而保证了钢管桩15的定位精度；

优选的，所述上支撑架1的横梁1-1两端设有起吊用的吊钩1-1a。

本发明还公开了上述钢管桩施工导向定位架的施工方法，该方法包括如下步骤：

S1、根据测量放线结果，使用吊车将导向定位架吊装就位，导向定位架下放置垫木5；在就位过程中可人工使用撬棍配合吊车调整导向定位架的具体位置，同时，使用全站仪随时观测，以确保导向定位架落位准确；

S2、通过调整导向定位架底部的4个竖向千斤顶6确保导向定位架处于水平状态；

S3、按照对角顺序打入导向定位架两侧的4根所述辅助固定桩12：先使用吊车将辅助固定桩12吊入导向架两侧的辅助固定桩位孔14内，然后使用电动振动锤打入辅助固定桩12，本实例中辅助固定桩12打入深度为3m或直至贯入度不超过20mm/min；

S4、再次调整导向定位架底部的4个竖向千斤顶6确保导向定位架处于水平状态；

S5、使用吊车将加工好的钢管桩15吊入两个内侧连接架1-2之间正对桩位的位置，在钢管桩15底部离地面高度20cm左右时，配合全站仪调节8个所述横向千斤顶8，使钢管桩15保持垂直并位于准确桩位上，同时吊车吊钩慢慢移动，使吊车吊钩、电动振动锤和钢管桩15位于同一垂度上，再次复核钢管桩15的垂直度和桩位，复核无误后，调整导向定位架内的所有横向千斤顶8，使橡胶块刚好贴合钢管桩壁；

S6、吊车慢慢放下吊钩使钢管桩15在自重作用下落入桩位，待钢管桩15不再下沉后，复核桩位，即可准备后续的沉桩工序。

以我公司承建的刚果(布)布拉柴维尔自治港修复升级项目为例，由于本项目合同要求符合法国标准，且钢管桩作为自治港码头的永久支撑桩，法国标准中对钢管桩的桩身垂直度及桩位允许偏差的精度要求高；且本项目位于刚果(布)首都布拉柴维尔市内，整个施工过程中，自治港都处于部分区域施工、部分区域运营的状态，港区内人员混杂，项目受关注程度高，发生质量事故不仅会对项目进展造成影响，且会严重危害到中国施工企业的形象。为了保证项目顺利实施，项目人员不懈努力，使得上述钢管桩施工导向定位架的施工方法成功应用；

结果证明，该工程应用本发明的钢管桩15沉桩偏差在30mm以内，桩身垂直度偏差在2mm/m以内，精度远远高于标准要求的永久性钢管桩15陆上沉桩允许偏差，为钢管桩15的施工质量提供了保障，采用本应用完成的钢管桩施工均一次性通过法国监理工程师的验收，业主、法国设计方工程师、法国监理方工程师都对本项目钢管桩施工的控制方法给予了高度评价；且本发明提供的钢管桩施工导向定位架在制作时可对施工钢管桩15的不同直径、选用千斤顶的顶进长度等进行综合考虑，确定导向定位架的尺寸；例如，本工程实例中的导向定位架可用于φ1016mm和φ813mm两种不同直径的钢管桩的施工；横向千斤顶选用QL8螺旋千斤顶，其最低高度为260mm，起升高度可达140mm，因此采用同样的导向定位架，施工时调整螺旋千斤顶不同的起升高度即可适应不同直径的钢管桩施工。

同时，在进行桩内混凝土浇筑时，该导向定位架还可用作混凝土导管的固定平台，充分发挥了其利用程度；对未来类似的钢管桩施工具有一定的指导意义。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种钢管桩施工导向定位架，其特征在于：包括水平设置、结构相同的上支撑架和下支撑架；上、下支撑架均包括两组平行的横梁和设在横梁之间的若干连接架；所述横梁和连接架围在钢管桩的桩位外侧；上、下支撑架之间通过若干竖向支撑梁进行连接支撑；所述下支撑架的底部设有垫木；下支撑架的四角与垫木之间各设有一个支撑整个导向定位架的竖向千斤顶；每个所述竖向千斤顶固定在一方形盒体A内；盒体A的左右端面各与一个下支撑架的横梁固定，盒体A的后端与下支撑架的连接架固定。

2.如权利要求1所述的钢管桩施工导向定位架，其特征在于：所述盒体A朝向整个导向定位架外侧开口。

3.如权利要求1所述的钢管桩施工导向定位架，其特征在于：所述竖向千斤顶的底座上端依次设有横向连接钢板、固定钢板和多块加强钢板；所述竖向千斤顶的底座固定于所述横向连接钢板上，横向连接钢板与所述固定钢板连接；盒体A的顶部与固定钢板之间设有加强钢板；盒体A的底部设有与千斤顶的顶盘相匹配的开孔；所述顶盘穿过所述开孔支撑于所述垫木上端。

4.如权利要求1所述的钢管桩施工导向定位架，其特征在于：该导向定位架内设有若干层用于调节钢管桩的横向千斤顶，所述横向千斤顶的底座与竖向支撑梁的侧壁连接。

5.如权利要求4所述的钢管桩施工导向定位架，其特征在于：所述竖向支撑梁的侧壁连接有竖向连接钢板；在该连接区域，支撑梁内部两侧设置有多块加强板；所述横向千斤顶的底座焊接固定于竖向连接钢板上。

6.如权利要求4所述的钢管桩施工导向定位架，其特征在于：所述横向千斤顶的顶盘顶端焊接有一端开口的盒体B；所述盒体B的开口端与顶盘相对；所述盒体B内固定有橡胶块，所述橡胶块的一端置于盒体B内，橡胶块的另一端通过开口端伸出盒体B并与所述钢管桩侧壁接触。

7.如权利要求1所述的钢管桩施工导向定位架，其特征在于：所述连接架包括平行设置的内侧连接架和外侧连接架；钢管桩的两侧各设有一个内侧连接架，每个所述内侧连接架外侧设有一个外侧连接架；内侧连接架和对应的外侧连接架之间垂直的焊接有加强杆。

8.如权利要求7所述的钢管桩施工导向定位架，其特征在于：所述钢管桩的两侧各设有两个辅助固定桩；每个辅助固定桩卡合在正方形的辅助固定桩位孔内；同一辅助固定桩所在的上、下支撑架的辅助固定桩位孔位置对应；所述辅助固定桩位孔由横梁、外侧连接架及两个互相垂直的固定架组成。

9.一种如权利要求4至所述的钢管桩施工导向定位架的施工方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

S1、根据测量放线结果，使用吊车将导向定位架吊装就位，导向定位架下放置垫木；在就位过程中可人工使用撬棍配合吊车调整导向定位架的具体位置，同时，使用全站仪随时观测，以确保导向定位架落位准确；

S2、通过调整导向定位架底部的竖向千斤顶确保导向定位架处于水平状态；

S3、按照对角顺序打入导向定位架两侧的4根所述辅助固定桩：先使用吊车将辅助固定桩吊入导向架两侧的辅助固定桩位孔内，然后使用电动振动锤打入辅助固定桩；

S4、再次调整导向定位架底部的竖向千斤顶确保导向定位架处于水平状态；

S5、使用吊车将加工好的钢管桩吊入两个内侧连接架之间正对桩位的位置，在钢管桩底部离地面高度20cm左右时，配合全站仪调节所述横向千斤顶，使钢管桩保持垂直，同时吊车移动吊钩，使吊车吊钩、电动振动锤和钢管桩位于同一垂度上，再次复核钢管桩垂直度和桩位，复核无误后，调整导向定位架内的所有横向千斤顶直至橡胶块贴合钢管桩壁；

S6、吊车慢慢放下吊钩使钢管桩在自重作用下落入桩位；待钢管桩不再下沉后，复核桩位，即可准备后续的沉桩工序。