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

背景技術：

在進行基坑圍護的設計過程中，方案比選是一項十分重要的工作。所選定的支護結構，首先應具有施工的可行性、應能滿足根據(jù)工程環(huán)境所確定的基坑保護等級對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、經(jīng)濟比較后確定最終的圍護結構型式，對方案比選過程中的各種因素加以分析，確定科學合理的工程方案。

基坑圍護結構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擋墻結構。目前鉆孔灌注樁法在基坑圍護方面有廣泛應用，主要是指在工程現(xiàn)場通過機械鉆孔、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)進行深基坑圍護結構設計時，多采用混凝土內(nèi)支撐結構，支撐豎向荷載多采用組合式立柱來承擔。組合式立柱下部為鉆孔灌注樁，上部為組合式鋼立柱，通常是格構柱。南方軟土地區(qū)，因機械化施工的場地要求，基坑圍護樁基工程一般在地面施工，而當支撐標高在施工場地地表以下時，相應的格構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，格構柱的定位、標高與轉(zhuǎn)向施工精度將很難保證。若格構柱定位或轉(zhuǎn)向偏差過大，將造成支撐鋼筋無法正常穿過格構柱，給施工帶來極大不便，無論如何處理均帶來額外費用的投入，還可能對總工期帶來影響。另外，有時主體結構設計圖紙將結構柱借用格構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。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術問題是提供了一種用于深基坑圍護的豎向支撐格構柱定位、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及使用方法，該系統(tǒng)能夠精確控制格構柱的標高、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)明的技術方案為：一種深基坑圍護豎向格構柱定位轉(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、格構柱、定位木樁、緊固螺桿、加長型螺母；所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括導向柱、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)包括支抬扁擔和調(diào)節(jié)撬棍；所述的定位平臺中心留有矩形孔，可容鋼筋籠和導向柱自由穿過，安置于樁孔口頂部地面，所述的導向柱從定位平臺中間插入，下端插入格構柱與格構柱頂部咬合，所述的格構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，與導向柱、格構柱端部螺桿連接牛腿相對應布置，成對布置在導向柱兩側(cè)，連接導向柱與格構柱，使兩者成為整體。

進一步的，所述的緊固螺桿包含螺桿、螺母、絲扣，所述的螺桿、螺母、絲扣的性能標準是在扭緊后應能承受導向柱、格構柱、鋼筋籠及施工中產(chǎn)生的所有荷載的組合值。

進一步的，所述的導向柱所用型鋼與格構柱規(guī)格相同，長度根據(jù)格構柱與地面場地標高起伏情況推算，長度宜在9米以內(nèi)，注意導向柱出地面高度應滿足下導管及澆筑混凝土凈空要求。

進一步的，所述的插入格構柱的導向柱角鋼應與格構柱角鋼相同，在導向柱底部內(nèi)側(cè)分別與格構柱4個角鋼綁焊1根，插頭端部切外坡口，使四根角鋼端部整體呈針狀，以便順利插入格構柱；插頭長度優(yōu)選為50-80厘米，這樣才可以保證導向柱插頭能自由插入格構柱，而無過大縫隙。

一種深基坑圍護豎向格構柱定位轉(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，鉆機鉆至設計樁孔深，之后移走鉆機；安放定位平臺并使定位平臺與格構柱軸對稱線應完全重合，利用地面十字形定位木樁輔助完成定位，然后用水準儀測量定位平臺的標高，用水平尺調(diào)平定位平臺；

步驟二：利用起重機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架置在定位平臺上，放松鋼絲繩；使用起重機將預制好的格構柱吊放插入所述的孔口鋼筋籠頂部，滿足插入長度后垂直懸停，之后利用8根既定長度的鋼筋將格構柱與鋼筋籠主筋焊接成為整體；繼續(xù)使用起重機繼續(xù)向樁孔內(nèi)吊放格構柱與鋼筋籠，吊放過程中利用撬棍調(diào)整格構柱轉(zhuǎn)向，應基本在定位平臺矩形孔口中心，且四邊兩兩平行；當起重機下放格構柱至孔口時，利用型鋼支抬扁擔橫向插入格構柱空擋，架置在定位平臺上，放松鋼絲繩；使用起重機起吊預定長度的導向柱，將下部插頭插入格構柱，利用緊固螺桿將導向柱與格構柱兩側(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，固定頭在導向柱頂部的支抬牛腿端部，絲扣段在格構柱支抬牛腿端部，在扭緊螺桿螺母后應用焊機將螺母與格構柱端的支抬牛腿滿焊牢固，以便在導向柱頂部能扭松螺桿，將螺桿下部絲扣從螺母中退絲，達到螺桿周轉(zhuǎn)使用要求；

步驟三：導向柱、格構柱及鋼筋籠達到設計標高后，利用型鋼支抬扁擔支抬導向柱頂部兩側(cè)的支抬牛腿，并擱置在矩形定位平臺上；對照格構柱與定位平臺的位置關系，利用撬棍微調(diào)格構柱中心和轉(zhuǎn)向，選用不同型號尺寸的支抬扁擔來微調(diào)格構柱與鋼筋籠的標高。所有微調(diào)在滿足規(guī)范誤差范圍后，利用電焊機將支抬導向柱的型鋼支抬扁擔點焊固定在定位平臺上；清孔、下導管、水下澆筑混凝土。

進一步的，所述的型鋼為H型鋼，根據(jù)不同應力需求合理分配截面尺寸的高寬比，滿足力學性能要求的焊接條件，用于鋼筋砼框架結構柱中鋼芯柱，具有優(yōu)良的力學性能和優(yōu)越的使用性能，結構強度高，截面模數(shù)大，在承載條件相同時，可節(jié)約金屬10-15％，鋼結構的開間可比混凝土結構的開間大50％，塑性和柔韌性好，結構穩(wěn)定性高，適用于承受振動和沖擊載荷大的建筑結構，抗自然災害能力強，特別適用于一些土質(zhì)松軟的建筑結構。

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

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

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

(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)濟效益顯著：與一般施工工藝相比，本發(fā)明在應用過程中，起重吊裝過程僅利用1臺設備即可完成，且使用方法簡便，易于掌握，使用后可極大降低額外費用的投入，經(jīng)濟效益明顯。

附圖說明

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

圖2為導向柱與格構柱孔口連接并同步進行定位、轉(zhuǎn)向初步調(diào)整的節(jié)點工藝示意圖；

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

其中，1-導向柱；2-定位平臺；3-緊固螺桿；4-格構柱；5-加長型螺母；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；12-調(diào)節(jié)撬棍。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面以蘇州某地下空間工程為例，結合附圖對本發(fā)明的使用方法進一步說明。

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

如圖1、圖2所示，一種深基坑圍護豎向格構柱定位轉(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2、格構柱4、定位木樁10、緊固螺桿3、加長型螺母5；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括導向柱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11和調(diào)節(jié)撬棍12。

定位平臺2中心留有矩形孔，可容鋼筋籠7和導向柱1自由穿過，安置于樁孔口頂部地面，所述的導向柱1從定位平臺2中間插入，下端插入格構柱4與格構柱4頂部咬合，所述的格構柱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，與導向柱1、格構柱4端部螺桿連接牛腿9相對應布置，成對布置在導向柱1兩側(cè)，連接導向柱1與格構柱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、絲扣的性能標準是在扭緊后應能承受導向柱1、格構柱4、鋼筋籠7及施工中產(chǎn)生的所有荷載的組合值。

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

利用本發(fā)明實施例的豎向支撐格構柱定位轉(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，利用測量儀器測得立柱樁樁體6的中心位置，之后測設十字相交的4個定位木樁4，定位木樁4的十字連線交點為樁孔6的中心，方向與格構柱的轉(zhuǎn)向一致，十字連線長度約3米。

(2)完成鉆孔：鉆機鉆頭對中樁孔6中心開孔鉆進，過程中注意垂直度控制，至設計孔深后完成鉆孔，挪走鉆機。

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

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

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

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

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

(8)連接導向柱與格構柱：導向柱1插入格構柱4過程中，將2根緊固螺桿與格構柱臨時規(guī)定的鉛絲松開，對準格構柱4頂部的螺桿連接牛腿9，穿入螺栓孔，利用加長型螺母5將導向柱1與格構柱4連接成整體。利用電焊機將加長型螺母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)吊放導向柱：起吊下放導向柱1，過程中與定位平臺2的矩形留孔四邊對比，利用調(diào)節(jié)撬棍12隨時調(diào)整格構柱4的轉(zhuǎn)向，保證四面兩兩平行且居中。

(10)導向柱間接控制格構柱標高：導向柱1吊放基本到位后，利用型鋼扁擔臨時架置導向柱1至定位平臺2上。利用水準儀校核定位平臺4的頂面標高，計算導向柱1的頂部與定位平臺2間的距離，選用適合規(guī)格尺寸的型鋼扁擔11架置導向柱1頂部支抬牛腿至定位平臺2上，通過導向柱2的頂標高校核格構柱4的頂標高是否準確。

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

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

(13)清孔、下導管、水下澆筑混凝土，過程中注意不宜過度碰撞擾動導向柱、格構柱與鋼筋籠，避免格構柱的標高、定位與轉(zhuǎn)向發(fā)生變化。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術方案的精神和范圍。