CN113832966B - 一种大直径超长钢护筒的精确定位装置及其精确安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径超长钢护筒的精确定位装置及其精确安装方法，装置包括定位架和限位导向架，定位架设置在钻孔平台上，包括支撑框架和限位联结系，支撑框架上设有第一护筒通道，限位联结系上设有U形槽，活动限位件一端在U形槽内沿其宽度方向活动设置，另一端伸出限位联结系设置在第一护筒通道内；活动限位件的端面与U形槽的侧壁之间设有用于调整活动限位件的伸出长度的薄板；限位导向架安装在限位导向架下方的钢管桩上。本发明，通过限位联结系上的U形槽与活动限位件配合对钢护筒进行精确定位，具有较高的稳定性，避免定位装置偏移影响定位精确度；本发明结构简单，安装和定位操作方便，降低了施工成本，提高了钢护筒定位和施工的效率。

Description

一种大直径超长钢护筒的精确定位装置及其精确安装方法

技术领域

本发明涉及护筒施工技术领域，具体涉及一种大直径超长钢护筒的精确定位装置及其精确安装方法。

背景技术

钻孔灌注桩具有承载能力高、施工质量可靠等优点，目前已广泛应用于建筑工程和桥梁工程中。在钻孔灌注桩的施工过程中，需要在孔内埋设作为桩基的钢护筒，而大直径长护筒下放的平面位置和垂直度精度一直是施工的控制重点与难点。现有设计常采用上下层井字架来对钢护筒进行导向，然而该种装置需要经过搭接、拆卸等步骤，临时结构工作量大、占地大，不便于施工人员操作；同时，井字架会高出地面，套设于井字架内部的钢护筒也需要高出地面，造成了钢护筒的浪费。

为此，中国发明专利CN112962606A提供了一种钢护筒导向装置及其使用方法，装置包括多个高度可调的支撑组件以及设置于支撑组件上的多层定位框架，所述多层定位框架包括多个依次间隔水平设置的定位框架以及竖直设置于相邻的定位框架之间并高度可调的支撑立柱，所述定位框架包括多个依次连接形成正多边形的导向支架和水平连接管，所述导向支撑架包括呈夹角设置并内部中空的第一支管和第二支管，所述水平连接管可移动地设于第一支管和相邻导向支架的第二支管之间，所述水平连接管的中间位置处向内设有用于与钢护筒周向表面相接触的定位组件，所述支撑组件和位于最下方的定位框架相连。该方案在一定程度上提高了施工进度，降低了施工成本。

但是上述方案具有以下缺点：

(1)水平设置的定位框架包括导向支架以及水平连接管，水平连接管与导向支架伸缩设置，在进行钢护筒的安装前，需要根据钢护筒的直径对水平连接管和导向支架进行安装，结构负载，伸缩结构在施工过程中容易受环境、工况等因素影响存在结构稳定性低、容易发生偏移的问题；

(2)设置在定位框架上的定位组件结构复杂，安装成本高，对于操作人员的水平要求较高，需要耗费较高的施工成本，影响施工进度。

有鉴于此，急需对现有的钢护筒定位装置及其施工方法进行改进，以提高其定位的精确程度、简化其结构、降低施工成本。

发明内容

针对上述缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种大直径超长钢护筒的定位装置及其施工方法，以解决现有的钢护筒装置结构复杂，操作时间长，费力费时，施工成本高，施工效率低，影响施工进度的问题。

为此，本发明提供的一种大直径超长钢护筒的精确定位装置，包括：

定位架，设置在钻孔平台上，包括支撑框架和限位联结系，所述支撑框架由多个支撑杆围成，所述限位联结系的两端分别设置在相邻的两根所述支撑杆上，围成第一护筒通道；所述限位联结系的顶面上设有U形槽；

活动限位件，其一端设置在所述U形槽内，并沿所述U形槽的宽度方向活动设置，所述活动限位件的另一端设有限位臂，设置在所述第一护筒通道内；所述U形槽的侧壁和所述活动限位件的端面之间还设有用于调节所述活动限位件的伸出长度的薄板；

限位导向架，设有第二护筒通道，所述限位导向架安装在所述定位架的下方的钢管桩上。

在上述技术方案中，优选地，所述限位导向架为上下设置的多层导向桁架，相邻的两层所述导向桁架间设有导向架联结系。

在上述技术方案中，优选地，所述活动限位件包括：

所述活动限位件包括：

上工型钢件，包括上左翼板和上右翼板以及设置在所述上左翼板和上右翼板之间的上腹板，所述上左翼板设置在所述U形槽内，上右翼板设置在所述第一护筒通道内；所述上腹板设置在所述U形槽的顶面上；

下工型钢件，固定在所述上腹板的底面上，设置在所述第一护筒通道内；包括下左翼板和下右翼板以及设置在所述下左翼板和下右翼板之间的下腹板，所述下腹板垂直于所述上腹板设置；

所述下工型钢件与所述上腹板以及所述上右翼板组成所述限位臂。

在上述技术方案中，所述下右翼板设置在所述上右翼板与所述限位联结系的外侧面之间。

在上述技术方案中，优选地，还包括：

全站仪，设置在所述定位架的一侧，用于对钢护筒上的监测点的实时跟踪监控，以确定钢护筒的垂直度。

在上述技术方案中，优选地，所述支撑杆为工型钢，所述限位联结系为C型钢，所述C型钢焊接在所述支撑杆的顶面上，所述C型钢的开口朝上设置。

一种大直径超长钢护筒的精确安装方法，包括以下步骤：

搭设栈桥和钻井平台，其中，在所述钻井平台的桩位处设置开口；

通过所述开口安装上述的大直径超长钢护筒的精确定位装置；

通过所述大直径超长钢护筒的精确定位装置对钢护筒的进行精确定位，采用插打的方式进行钢护筒的垂直度控制，并将钢护筒插打至指定位置；

对钢护筒进行钻机取土作业；

吊装下一节段的钢护筒调整对接接口和垂直度，采用对称施工环形对接焊缝。

在上述方案中，优选的，所述钢护筒由在工厂内制作的多个钢护筒节段焊接而成，每个所述钢护筒节段的外圆周面上设有环形加劲板。

在上述技术方案中，优选地，焊接设置的两个所述钢护筒节段的焊缝处设有弧形加劲钢板。

在上述技术方案中，优选地，所述钢护筒节段的上端和下端分别设有上吊耳和下吊耳，所述上吊耳为对称设置的两个，所述下吊耳为至少一个。

由上述技术方案可知，本发明提供的大直径超长钢护筒的精确定位装置及其精确安装方法，用于大直径超长钢护筒的施工定位。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

首先，采用上下设置的定位架和限位导向架，通过设置在定位架上的联结系对钢护筒进行导向，并通过设置在联结系上的活动限位件以及设置在联结系与活动限位件之间的薄板对钢护筒进行精确定位，结构简单，架设和施工定位操作方便，定位装置间具有良好的稳定性，大大提高了施工的效率，避免影响施工进度。

其次，在本发明的一个优选方案中，活动限位件由上工字形钢件和下工字形钢件焊接而成，上、下工字形钢件的腹板垂直设置，提高了活动限位件的结构强度，具有良好的承力能力；下工字形钢件的翼板焊接在上工字形钢件的腹板上，方便活动限位件悬挂在U形槽上，避免因上工字形钢件的腹板长度较小，造成活动限位件从U形槽中脱落。

最后，在本发明的另一个优选方案中，钢护筒的上端设有两个上吊耳，下端设有一个下吊耳，方便进行水平吊装或竖直吊装两种情况；钢护筒的下端设有环形加劲板，提高了钢护筒间焊缝处的连接强度，从而提高钢护筒的结构强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中大直径超长钢护筒的精确定位装置的结构示意图；

图2为本发明中定位架的平面示意图；

图3为本发明的本实施例所述定位架的平面示意图；

图4为本发明中活动限位件的侧视图；

图5为本发明中限位导向架的平面示意图；

图6为本发明中钢护筒的焊接示意图；

图7为本发明中钢护筒的截面示意图；

图8为本发明中钢护筒节段的焊缝示意图；

图9为本发明中钢护筒全站仪垂直定位图。

图1-9中，零部件的对应关系如下：

定位架1，活动限位件2，限位导向架3，钻孔平台4，钢护筒5，薄板 6，钢管桩7，全站仪8，

第一护筒通道10，支撑框架11，限位联结系12，

限位臂20，上工型钢件21，下工型钢件22，

第二护筒通道30，导向架联结系31，

钢护筒节段51，环形加劲板52，焊缝53，弧形加劲钢板54，

支撑杆110，

U形槽120，

上左翼板211，上右翼板212，上腹板213，

下左翼板221，下右翼板222，下腹板223。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实现原理是：

通过设置在钻孔平台上设置定位架以及设置在定位架下方的限位导向架，对钢护筒在下放位置起精确定位和下放过程中的导向作用。在此过程中，定位架上设置有支撑框架以及设置在支撑框架上的限位联结系，限位联结系的顶面上设有U形槽，通过增减U形槽内的薄片数量调整活动限位件伸出限位联结系的伸出长度，进而实现定位架内钢护筒的精确定位。

本发明提供的方案，能够完成对钢护筒在下放位置的精确定位，实现了钢护筒的精确施工，避免了因钢护筒定位装置的结构稳定性差影响钢护筒的定位精确度，定位效率高，稳定性好。

具体地，本发明提供的大直径超长钢护筒的精确定位装置，包括：

定位架，设置在钻孔平台上，包括支撑框架和限位联结系，所述支撑框架由多个支撑杆围成，所述限位联结系的两端分别设置在相邻的两根所述支撑杆上，围成第一护筒通道；所述限位联结系的顶面上设有U形槽；

活动限位件，其一端设置在所述U形槽内，并沿所述U形槽的宽度方向活动设置，所述活动限位件的另一端设有限位臂，设置在所述护筒通道内；所述U形槽的侧壁和所述活动限位件的端面之间还设有用于调节所述活动限位件的伸出长度的薄板；

限位导向架，设有第二护筒通道，所述限位导向架安装在所述定位架的下方的钢管桩上。

为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

另外，本文中的术语：“内、外”，“前、后”，“左、右”，“竖直、水平”，“顶、底”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申请和简化描述，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申请的限制。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

具体实施例1

请参见图1，该图1为本实施例所述大直径超长钢护筒精确定位装置的结构示意图。

如图1所示，本发明提供的大直径超长钢护筒精确定位装置包括定位架1、活动限位件2和限位导向架3。

再请参见图2和图5，该图2为本实施例所述定位架的平面示意图；该图5为本实施例所述限位导向架的平面示意图。

定位架1设置在钻孔平台4上，定位架1包括支撑框架11和限位联结系12，支撑框架11由多个支撑杆110围成。限位联结系12的两端分别设置在相邻的两根支撑杆110上，与支撑杆110围成第一护筒通道10。

限位联结系12的顶面上设有U形槽120，活动限位件2的一端设置在 U形槽120内，并沿U形槽120的宽度方向活动设置。活动限位件2的另一端设有限位臂20，设置在第一护筒通道10内，用于抵靠在钢护筒5的外圆周面上，推动钢护筒5精确定位。U形槽120的侧壁和活动限位件2之间设有用于调节活动限位件12的伸出长度的薄板6。

在本实施例中，支撑杆110为工型钢，限位联结系12为C型钢，多根工型钢连接焊接成为支撑框架11，限位联结系12焊接在支撑框架11的顶面上，开口朝上设置。定位架1由工型钢和C型钢焊接而成，工型钢和C 型钢均为施工现场方便获取的材料，大大降低了定位装置的制造成本，提高了定位装置的架设方便程度；支撑杆110和限位联结系12焊接固定，不会受环境因素影响，具有较高的稳定性。

限位导向架3设置在钢护筒5的外围，安装在定位架1的下方的钢管桩7上。限位导向架3设有第二护筒通道30，用于对钢护筒5的下放起到限位和导向作用，从而确保钢护筒5在下放过程中保持稳定，不发生偏移。

具体实施例2

本具体实施例2是在具体实施例1的基础上，对其中的活动限位件所做出的进一步的优化和改进。

请参见图3和图4，该图3为本实施例所述定位架的平面示意图；该图 4为本实施例中所述活动限位件的侧视图。

活动限位件2包括垂直焊接设置的上工型钢件21和下工型钢件22，上工型钢件21包括上左翼板211和上右翼板212以及设置在上左翼板211和上右翼板212之间的上腹板213，上左翼板211设置在U形槽120内，上右翼板212设置在限位联结系靠近钢护筒的一侧；上腹板213设置在U形槽120的顶面上。

下工型钢件22固定在上腹板213的底面上，下工型钢件22设置在第一护筒通道10内。下工型钢件22包括下左翼板221和下右翼板222以及设置在下左翼板221和下右翼板222之间的下腹板223，下腹板223垂直于上腹板223设置，下工型钢件22与上腹板213以及上右翼板222组成限位臂20。

通过上左翼板211和上腹板213与U形槽120卡合，通过下工型钢件 22与上腹板213以及上右翼板222组成限位臂20，确保活动限位件2可以稳定地设置在限位联结系上，提高了活动限位件的稳定性。

限位导向架3为上下设置的多层导向桁架，相邻的两层导向桁架之间还设有导向架联结系31。

大直径超长钢护筒精确定位装置还包括全站仪8，全站仪8设置在定位架1的一侧，用于对钢护筒5上的监测点的实时跟踪监控，以确定钢护筒的垂直度。

具体实施例3

本发明还提供了一种大直径超长钢护筒的精确安装方法，包括以下步骤：

施工场地准备：在水上墩上搭设栈桥和钻孔平台4，其中，在钻井平台 4的桩位处设置开口，以方便安装大直径超长钢护筒的精确定位装置。另外，在岸边开挖砌筑泥浆循环池，泥浆循环池的有效容量不低于1.5倍桩基混凝土量。

钢护筒5由在工厂内制作的多个钢护筒节段51焊接而成，每个钢护筒节段51的外圆周面上设有环形加劲板52，环形加劲板52设置在钢护筒节段51的接缝处的上方，用于提高钢护筒间焊缝处的连接强度，从而提高钢护筒的结构强度。

钢护筒节段51的上端和下端分别设有上吊耳和下吊耳，上吊耳为对称设置的两个，下吊耳为至少一个，满足水平吊装或竖直吊装两种吊装情况，适用于不同的吊装工况。

钢护筒导向架安装：通过开口在钻孔平台4的顶部安装定位架1，如图 5-8所示，定位架1的支撑框架10采用H型钢制作，支撑框架10的顶面采用焊接4根限位联结系12，限位联结系12上的U形槽120内设置活动限位件2，通过在活动限位件2的端面与U形槽120的侧壁之间增减薄板6，从而将钢护筒5的平面位置限制在允许偏差范围内。

插打垂直度控制：测量队使用全站仪8全天候24小时跟踪测量，首先再处选取护筒顶面圆均测量的接着控制钢护筒的提高冗余度控制圆心对位时垂直度控制到1/1000，测量精度入土1m后停锤再次将垂直度调整到 1/1000，均匀慢速下沉，过程中盯控，如若有偏离趋势，立即停锤纠偏。首节垂直度必须严格要求，以便于更好控制后续节段垂直度。

调动底节段钢护筒到指定位置，钢护筒重量大，履带吊在平台上只可在规定区域站位，选用260t履带吊+APE400振动锤施工。

钻机取土：在一个钢护筒节段51插打完成后，采用旋挖钻机钻孔取土，取土深度不超过已插打的钢护筒5的高度。

节段对接：吊装下一钢护筒节段51，调整钢护筒5节段间的对接接口和垂直度。垂直度可采用全站仪8测量控制，工人在钢护筒5上两个方向吊挂磁力垂线仪辅助测量。如图9所示，a为截面圆心，b为上截面测量位置，c为下截面测量位置。

采用螺旋千斤顶微调，调整完成后，钢护筒节段51的接口两侧焊接码板以起到临时固定的作用。

为减少焊接时钢护筒垂直度变化，必须两个焊接工人一人一边，对称施工环形对接焊缝。对接焊缝53完成后，四周再均布贴焊10块高45cm、宽30cm、厚20mm的弧形加劲钢板54。再次打入钢管桩节段51，钻机取土，对接钢护筒，完成整根钢护筒5安装。

最后，还需要说明的是，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

在本文中使用的术语"包括'、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个…"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大直径超长钢护筒的精确定位装置，其特征在于，包括：

定位架，设置在钻孔平台上，包括支撑框架和限位联结系，所述支撑框架由多个支撑杆围成，所述限位联结系的两端分别设置在相邻的两根所述支撑杆上，围成第一护筒通道；所述限位联结系的顶面上设有U形槽；所述支撑杆为工型钢，所述限位联结系为C型钢，所述C型钢焊接在所述支撑杆的顶面上，所述C型钢的开口朝上设置；

活动限位件，其一端设置在所述U形槽内，并沿所述U形槽的宽度方向活动设置，所述活动限位件的另一端设有限位臂，设置在所述第一护筒通道内；所述U形槽的侧壁和所述活动限位件的端面之间还设有用于调节所述活动限位件的伸出长度的薄板；所述活动限位件包括：

上工型钢件，包括上左翼板和上右翼板以及设置在所述上左翼板和上右翼板之间的上腹板，所述上左翼板设置在所述U形槽内，上右翼板设置在所述第一护筒通道内；所述上腹板设置在所述U形槽的顶面上；

下工型钢件，固定在所述上腹板的底面上，设置在所述第一护筒通道内；包括下左翼板和下右翼板以及设置在所述下左翼板和下右翼板之间的下腹板，所述下腹板垂直于所述上腹板设置；

所述下工型钢件与所述上腹板以及所述上右翼板组成所述限位臂；

限位导向架，设有第二护筒通道，所述限位导向架安装在所述定位架的下方的钢管桩上。

2.根据权利要求1所述的大直径超长钢护筒的精确定位装置，其特征在于，所述限位导向架为上下设置的多层导向桁架，相邻的两层所述导向桁架间设有导向架联结系。

3.根据权利要求1所述的大直径超长钢护筒的精确定位装置，其特征在于，所述下右翼板设置在所述上右翼板与所述限位联结系的外侧面之间。

4.根据权利要求1所述的大直径超长钢护筒的精确定位装置，其特征在于，还包括：

全站仪，设置在所述定位架的一侧，用于对钢护筒上的监测点的实时跟踪监控，以确定钢护筒的垂直度。

5.一种大直径超长钢护筒的精确安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

搭设栈桥和钻井平台，其中，在所述钻井平台的桩位处设置开口；

通过所述开口安装如权利要求1至4任意一项权利要求所述的大直径超长钢护筒的精确定位装置；

通过所述大直径超长钢护筒的精确定位装置对钢护筒的进行精确定位，采用插打的方式进行钢护筒的垂直度控制，并将钢护筒插打至指定位置；

对钢护筒进行钻机取土作业；

吊装下一节段的钢护筒调整对接接口和垂直度，采用对称施工环形对接焊缝。

6.根据权利要求5所述的大直径超长钢护筒的精确安装方法，其特征在于，所述钢护筒由在工厂内制作的多个钢护筒节段焊接而成，每个所述钢护筒节段的外圆周面上设有环形加劲板。

7.根据权利要求6所述的大直径超长钢护筒的精确安装方法，其特征在于，焊接设置的两个所述钢护筒节段的焊缝处设有弧形加劲钢板。

8.根据权利要求6所述的大直径超长钢护筒的精确安装方法，其特征在于，所述钢护筒节段的上端和下端分别设有上吊耳和下吊耳，所述上吊耳为对称设置的两个，所述下吊耳为至少一个。

Images