一种基坑逆作法施工的钢管柱垂直度测量调节结构的制作方法

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本实用新型属于建筑地下结构施工技术领域，涉及一种逆作法施工技术，特别涉及一种基坑逆作法施工的钢管柱垂直度测量调节结构。


背景技术：

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随着我国城市建设的迅速发展，建筑物不断向空中发展，与此同时，各类用途的地下空间和设施也得到空前的发展，包括高层建筑地下室、地下商业街等各种类型。要建设这些地下设施，就必须进行深基坑的开挖。传统基坑采用顺作法，是根据基坑深度需求，对深基坑进行整天开挖，然后进行地下结构从下到上的逐层建设，顺作法施工工程量大，一次性集中开挖的土方量多，地下结构施工工期长，且一次性开挖的大深度的基坑对周边地块存在影响，因此需要在工程建设周边留出较大的安全距离，并花费高额的支护费用，以保证施工安全，据统计地下深基础工程造价为整幢高层建筑总价20％～30％，其中基坑的支护费用约占工程总价的10％左右，其次，有些围护结构在整个地下室施工过程中只作为临时结构，也占用了一部分的工程造价。
[0003]
现在还有一种基坑逆作法施工，如2018年3月16日公布的中国专利，公开号为cn107806112a，名称为基坑内支撑逆作钢格构立柱及施工方法，逆作法手工先对基坑钢管柱的设计点定点打出桩孔，并放下钢筋笼，在桩孔顶部周边浇筑支架平台并安装调节支架，用吊机放下钢管柱至设计标高后，调节支架对钢管柱顶部两侧的托板形成承托，并通过调节支架上的调节装置对钢管柱的垂直度进行调节，调节完成后，进行水泥灌浆，将钢管柱的底端与钢筋笼浇筑固定。逆作法施工过程中，钢管柱的垂直度调节是关键工艺，对建筑整体结构有及其重要的影响，工程施工中对钢管柱的垂直度基本都要满足小于1/500甚至千分之一的要求。现有的垂直度测量装置一般通过全站仪实现，但由于钢管柱的主体结构在地面标高之下，一般通过在钢管柱上端焊接2-3米的导向柱用于垂直度的测量和调节，全站仪对导向管测量垂直度进而推定钢管柱的垂直度，测量精度很难满足高精度的垂直度测量要求。现在还有一种在钢管柱侧壁设置与钢管柱轴线平行的测斜管，然后通过测斜仪沿测斜管运动测量垂直度，测斜管可以深入到地面标高之下，但由于测斜管长度大，管材本身安装时候就会存在局部弯曲，对沿测斜管行走的测斜仪会产生影响，测量精度受限。


技术实现要素：

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本实用新型主要是解决现有的基坑逆作法施工中，钢管柱的垂直度测量精度受限的问题，提供一种基坑逆作法施工的钢管柱垂直度测量调节结构，可以对钢管柱的垂直度进行高精度测量，并通过千斤顶进行多方向的垂直度调节。
[0005]
本实用新型的目的主要是通过下述方案得以实现的：一种基坑逆作法施工的钢管柱垂直度测量调节结构，包括在地面上开设的桩孔，桩孔内设置钢管柱，桩孔顶部环周设置有调节支架，钢管柱上端架设在调节支架上，调节支架上设置有调节钢管柱垂直度的千斤顶，在其特征在于：所述钢管柱的侧壁上端通过自动调平的云台架设有光敏传感器，所述光
敏传感器包括朝下的平面感光板，平面感光板的中心设有竖直向下的激光器，所述钢管柱侧壁在光敏传感器下方固定设置反射镜，所述反射镜为朝上的凸面镜，所述激光器在云台上的摆动中心点与反射镜镜面圆心的连线位于钢管柱的轴向平面上。传统的垂直度测量，用沿测斜管行进的机械式测斜仪，精度受测斜管自身弯曲的影响，而钢管柱在地面上方露出高度不足，用全站仪测量垂直度精度也不够。本装置采用激光测量法，光线在均匀的空气介质中可以保持良好的直射，光敏传感器通过云台始终保持垂直向下发射光线信号，而反射镜随钢管柱倾斜，通过反射镜的反射将激光反射到感光板上，通过感光板接受的反射信号与发射信号之间的间距，可以精确测量偏转方向和偏转量，感光板通过信号导出可以在外置的显示屏上显示，指导垂直度调节。本方案还进一步将反射镜设置成弧面，光敏传感器和反射镜上下精准对齐，则反射信号与发射信号重合性良好，当光敏传感器和反射镜上下错位，弧面反射镜对反射光的角度进一步偏转，使感光板接收的反射信号可以进一步加大，提高传感器的灵敏度，举例如下，光敏传感器和反射镜上下间距10米，若钢管柱存在垂直度偏差，倾斜角度为α，使用平面镜反射的反射信号光线与垂直线夹角为2α，如果使用半径为10米的弧面镜，反射信号光线与垂直线夹角为4α，传感器灵敏度倍增。光敏传感器收感光板面积限制，可测范围小，因此可以使用全站仪先进行垂直度粗测，进行初步调节，当垂直度偏差缩小到足够小，再使用本装置的光敏传感器精调。本装置光敏传感器等高精密度部件设置在钢管柱上端，在调节完成，钢管柱灌浆固定后可以拆卸二次利用，反射镜位于地面标高之下，可以选择不回收。
[0006]
作为优选，所述钢管柱的外侧壁设有与钢管柱轴线平行的测斜管，所述光敏传感器设置在测斜管上端，反射镜设置在测斜管下端。测斜管对光敏传感器和反射性形成保护，只要保持光路通畅即可，安装同轴度要求降低。
[0007]
作为优选，所述测斜管的上端和下端靠钢管柱的侧面开设避让槽，测斜管通过若干卡箍与钢管柱固定。
[0008]
作为优选，所述光敏传感器和反射镜在钢管柱侧壁设置两组，两组光敏传感器和反射镜在钢管柱侧壁环向间隔90度设置，所述反射镜镜面为圆柱面，圆柱面的轴线沿钢管柱径向设置，所述激光器的射出口为点状或者线状或者十字状。圆柱面的反射镜仅能对一个方向的偏差进行检测，因此要间隔90度设置两组光敏传感器和反射镜，用于两个垂直方向的垂直度检测，采用线状或者十字状的信号更加易于识别。
[0009]
作为另一种优选方案，所述光敏传感器和反射镜在钢管柱侧壁设置一组，所述反射镜镜面为球面，所述激光器的射出口为点状或者十字状。球面状的反射镜使用时，与光敏传感器上下对齐标定难度大，但是可以通过一组光敏传感器和反射镜进行各向垂直度的检测，这样的检测信号，在指导调节时更加直观，可以直接选择垂直度存在偏差的方向直接进行校正调节。
[0010]
作为优选，所述光敏传感器和反射镜设置间距为l，所述反射镜的弧面半径为r，r=l，进一步的l=10m。
[0011]
作为优选，所述云台包括外环架、中环架、内环架，外环架通过连杆与钢管柱侧壁固定，外环架和中环架之间设有横向铰接轴、中环架和内环架之间设有纵向铰接轴，内环架架设光敏传感器。
[0012]
作为优选，所述调节支架上设有下层调节装置和上层调节装置，下层调节装置包
括四个径向顶设钢管柱的下层千斤顶和四个径向顶设钢管柱的下调节螺杆，四个下层千斤顶和四个下调节螺杆环绕钢管柱交替、均匀设置，下层千斤顶和下调节螺杆在调节支架上定点设置，所述钢管柱上端同轴焊接延伸设置有导向柱，上层调节装置包括四个可向内径向顶出至导向柱的上层千斤顶和四个可向内径向顶出至导向柱的上调节螺杆，上调节螺杆与下调节螺杆上下对齐定点设置，所述上层千斤顶下方设有环形轨道，四个上层千斤顶在环形轨道上等间隔设置并同步转动，环绕四个上层千斤顶的外圈设置有抵靠上层千斤顶外端的圈座。上层调节装置作用于导向柱，所述下层调节装置作用于钢管柱。导向柱和钢管柱的焊缝在上层调节装置和下层调节装置之间。调节时，下层调节装置用于对钢管柱的抱夹定位，而后通过上层调节装置进行调节校准，使钢管柱以下层调节装置抱夹处为转动支点进行调整。调整时，根据垂直度偏差检测的结果，得出钢管柱的垂直度偏差方向和偏差量，四个下层千斤顶先向内顶出定位，四个上层千斤顶可以在环形轨道上同步转动，转动到垂直度偏差对应的方向，垂直于偏差方向的两个上层千斤顶向内顶出，然后通过顺着偏差方向的两个上层千斤顶进行调节校准，校准完成后，上调节螺杆、下调节螺杆向内顶出进行定位。圈座作为上层千斤顶的后端抵靠座，上层千斤顶和所述滑轨之间设有可沿滑轨滑动的滑座，所述上层千斤顶可沿滑座径向滑动，使上层千斤顶的反作用力不会作用到滑轨上。
[0013]
作为优选，所述环形轨道由两个半圆轨道焊接拼装成型，所述圈座由两个半圆环焊接拼装成型。
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作为优选，所述导向柱顶端环周与调节支架之间均匀设有若干斜拉索，斜拉索中间设有调节杆。
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作为优选，所述钢管柱上端侧壁设置有灌浆孔，所述灌浆孔高于地面标高，低于下层调节装置。
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作为优选，所述钢管柱的顶端向两侧伸出设置托板，托板架设在调节支架上。
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作为优选，桩孔顶部环周地面浇筑支架平台，调节支架固定在支架平台上。
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本实用新型采用光敏传感器，可以精确测量偏转方向和偏转量，感光板通过信号导出可以在外置的显示屏上显示，指导垂直度调节；反射镜设置成弧面，可以对反射信号进行二次偏转，将反射信号放大，进一步提高光敏传感器的灵敏度；调节垂直度用的上层千斤顶设置环形轨道，可以根据垂直度检测的结果精确选择调节的方向，简化调节过程，提高调节精度。
附图说明
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下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
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附图1是本实用新型一种结构示意图。
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附图2是本实用新型图1结构a-a截面处下层调节装置结构示意图。
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附图3是本实用新型图1结构b-b截面处上层调节装置结构示意图。
[0023]
附图4是本实用新型上层千斤顶的安装结构示意图。
[0024]
附图5是本实用新型一种光敏传感器和反射镜结构示意图。
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附图6是本实用新型一种云台结构示意图。
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附图7是本实用新型一种反射镜信号放大结构示意图。
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图示说明：1、调节支架，2、钢管柱，3、导向柱，4、焊缝，5、托架，6、上层千斤顶，7、下
层千斤顶，8、调节杆，9、测斜管，10、灌浆孔，11、桩孔，12、支架平台，13、下调节螺杆，14、上调节螺杆，15、圈座，16、环形轨道，17、滑座，18、云台，19、感光板，20、激光器，21、反射镜，22避让槽，23、外环架，24、中环架，25、内环架，26、横向铰接轴，27、纵向铰接轴，28、连杆。
具体实施方式
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下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
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实施例：一种基坑逆作法施工的钢管柱垂直度测量调节结构,如图1、2、3所示。本装置包括在地面上开设的桩孔11，桩孔底部下方钢筋笼，桩孔顶端环周浇筑支架平台12，支架平台上焊接组装架设1.8米高的调节支架1。桩孔11内设置钢管柱2，钢管柱上端通过两侧伸出的托架5架设在调节支架1上，钢管柱的上端同轴焊接导向柱，导向柱高2米，导向柱上端环周与调节支架1的上表面均匀设置4条斜拉索，斜拉索中段串联有调节杆8，调节杆两端各设一个螺栓孔，螺栓孔内设置调节螺栓，两调节螺栓分别通过钢索连接导向柱上端和调节支架上表面，通过拧动调节杆，可以同步调节两个螺栓的松紧，达到调节斜拉索张紧度的目的。钢管柱2上端侧壁设置有灌浆孔，所述灌浆孔高于地面标高，低于托架5。
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调节支架1上设有下层调节装置和上层调节装置，导向柱2和钢管柱3的焊缝4在上层调节装置和下层调节装置之间。下层调节装置包括四个径向顶设钢管柱2的下层千斤顶5和四个径向顶设钢管柱的下调节螺杆13，四个下层千斤顶和四个下调节螺杆环绕钢管柱2交替、均匀设置，下层千斤顶5和下调节螺杆13在调节支架1上固定点设置，即下层千斤顶5在东、南、西、北方向设置，下调节螺杆13在东南、西南、东北、西北向各设一个。
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如图3、4所示，上层调节装置包括四个向内径向顶出的上层千斤顶6和四个向内径向顶出的上调节螺杆14，上调节螺杆与下调节螺杆上下对齐定点设置，所述上层千斤顶6下方设有环形轨道16，四个上层千斤顶6在环形轨道上等间隔设置并同步转动，环绕四个上层千斤顶的外圈设置有抵靠上层千斤顶6外端的圈座15。环形轨道16由两个半圆轨道焊接拼装成型，所述圈座15由两个半圆环焊接拼装成型。上层千斤顶和所述滑轨之间设有可沿滑轨滑动的滑座17，所述上层千斤顶可沿滑座径向滑动，相邻滑座通过弧形或直线连杆定位，保持同步转动。上层千斤顶可沿滑座径向滑动，避免顶升时滑轨受力变形。
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如图1、5所示，钢管柱2的外侧壁设有与钢管柱竖直轴线平行的测斜管9，测斜管9上端的钢管柱侧壁上端通过自动调平的云台18架设有光敏传感器，所述光敏传感器包括朝下并保持水平的平面感光板19，平面感光板的中心设有竖直向下的激光器20，测斜管9下端钢管柱侧壁固定设置反射镜21，测斜管9的上端和下端靠钢管柱的侧面开设避让槽22，测斜管通过若干卡箍与钢管柱固定。
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如图6所示，云台18包括外环架23、中环架24、内环架25，外环架通过连杆28与钢管柱1侧壁固定，外环架23和中环架24之间设有横向铰接轴26、中环架24和内环架25之间设有纵向铰接轴27，内环架25架设光敏传感器。
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所述反射镜为朝上的凸面镜，所述激光器在云台18上的摆动中心点与反射镜21镜面圆心的连线位于钢管柱2的轴向平面上。这里有两种设置方式，一：测斜管9在钢管柱2的侧壁环向间隔90度设置两根，即光敏传感器和反射镜在钢管柱侧壁设置两组，两组光敏传感器和反射镜在钢管柱侧壁环向间隔90度设置，反射镜21镜面弧面为圆柱面，圆柱面的轴线沿钢管柱径向设置，所述激光器的射出口为线状，在反射镜上形成线状投射，投射的光线
沿反射镜圆柱面的法线，这种方式，每个测斜管负责一个方向的垂直度测量，即南北向测量和东西向测量分开进行，每组光敏传感器和反射镜仅需要在一个方向上标定。二：测斜管设置一根，即光敏传感器和反射镜在钢管柱侧壁设置一组，所述反射镜21镜面为球面，所述激光器的射出口为十字状，这种设置方式光敏传感器和反射镜要进行两个方向的标定，十字投射线的交叉点的位置偏移位置指示垂直度偏差方向和偏差量。
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如图5、7所示，光敏传感器和反射镜21设置间距为l，所述反射镜21的弧面半径为r，r=l=10m。钢管柱2存在垂直度偏差，倾斜角度为α，使用半径为10米的弧面镜21，反射信号光线与垂直线夹角为4α，可以增加光敏传感器灵敏度。光敏传感器收感光板面积限制，可测范围小，因此可以使用全站仪先进行垂直度粗测，进行初步调节，当垂直度偏差缩小到足够小，再使用本装置的光敏传感器精调。