钢管结构柱和超长钢管结构柱桩的制作方法

1.本实用新型专利涉及深基坑支护的技术领域，具体而言，涉及一种钢管结构柱和超长钢管结构柱桩。


背景技术：

2.随着城市经济的快速发展，城市的人口在不断快速增长，城市交通问题也成为人们普遍关注的热点。为了缓解交通压力，近年来城市的地铁建设在飞速发展。受周边环境制约以及地质条件等因素影响，在地铁车站工程中多采用盖挖逆作法的施工工艺，其地铁车站结构中的钢管结构常作为永久结构的一部分，规范和设计要求钢管柱的施工精度高，钢管柱的垂直度偏差规范要求为其长度的1/1000且最大不大于15mm。
3.现有技术中，对于超深、超长钢管柱桩，常采用钢管柱和孔底钢筋笼在孔口对接、分两次浇筑的施工工艺，但是，在下插灌溉柱的过程中，由于桩孔内钢筋笼的存在，致使钢管柱不便安放，且极容易卡住，因而不便保证其整体的垂直度要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种钢管结构柱，旨在解决现有技术中，钢管柱在下插过程中不便安放的问题。
5.本实用新型是这样实现的，一种钢管结构柱，包括：
6.钢管柱，所述钢管柱的底部具有固定部，所述固定部的外侧壁固定环设有多个栓钉，所述固定部的外侧壁还固定设有多条导滑钢筋，所述导滑钢筋沿所述钢管柱的顶部至底部方向延伸布置，多条所述导滑钢筋围设于多个所述栓钉，且多条所述导滑钢筋延伸至所述固定部的端部形成有导滑部，沿所述钢管柱的顶部至底部的方向，所述导滑部的直径逐渐缩小。
7.可选的，多个所述栓钉构成多组栓钉组，多组所述栓钉组环设于所述固定部的外侧壁间隔布置，每组所述栓钉组具有多个间隔布置的所述栓钉，且每组的所述栓钉沿所述钢管柱的顶部至底部方向排列布置。
8.可选的，每一所述导滑钢筋焊接于一所述栓钉组的多个所述栓钉的端部。
9.可选的，多组所述栓钉组均匀间隔环设于所述固定部的外侧壁，所述栓钉组的数量至少包括三组。
10.可选的，所述固定部的端部设有呈封闭圆锥状的下插部，所述导滑部围设于所述下插部，每一所述导滑钢筋延伸至焊接于所述下插部的端部外周。
11.可选的，所述导滑钢筋为光圆钢筋。
12.可选的，所述钢管柱的顶部用于连接工具柱，所述工具柱与所述钢管柱通过螺栓连接固定，所述工具柱的直径大于所述钢管柱。
13.可选的，所述工具柱的内壁焊接有一水平板，所述水平板上固定设有倾角传感器。
14.本实用新型还给出了一种超长钢管结构柱桩，包括灌注桩和所述钢管结构柱。其
中，所述钢管结构柱，包括：
15.钢管柱，所述钢管柱的底部具有固定部，所述固定部的外侧壁固定环设有多个栓钉，所述固定部的外侧壁还固定设有多条导滑钢筋，所述导滑钢筋沿所述钢管柱的顶部至底部方向延伸布置，多条所述导滑钢筋围设于多个所述栓钉，且多条所述导滑钢筋延伸至所述固定部的端部形成有导滑部，沿所述钢管柱的顶部至底部的方向，所述导滑部的直径逐渐缩小。
16.所述灌注桩的桩底设有钢筋笼，所述钢筋笼环设于所述钢管柱的底部，所述灌注桩内填充有桩身混凝土，所述钢管柱内填充有管内混凝土。
17.与现有技术相比，本实用新型提供的钢管结构柱，通过多条导滑钢筋所形成的导滑部，可方便钢管柱导滑至钢筋笼等结构内，且由于导滑钢筋围设于栓钉，在下插钢管柱时，栓钉不会与钢筋笼等结构发生剐蹭，不易卡住，避免发生卡笼事故，以便钢管柱下插，其栓钉可用作加固与灌注桩的连接，相较于现有的钢管柱的结构而言，本实用新型给出的钢管结构柱，不会影响钢管柱的顺利安放。解决了现有技术中，钢管柱在下插过程中不便安放的问题。
附图说明
18.图1是本实用新型提供的钢管结构柱的结构示意图；
19.图2是本实用新型提供的超长钢管结构柱桩结构示意图。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
21.以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。
22.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
23.参照图1和图2所示，为本实用新型提供的较佳实施例。
24.本实用新型实施例中，该钢管结构柱，包括：
25.钢管柱11，钢管柱11的底部具有固定部111，固定部111的外侧壁固定环设有多个栓钉113，固定部111的外侧壁还固定设有多条导滑钢筋114，导滑钢筋114沿钢管柱11的顶部至底部方向延伸布置，多条导滑钢筋114围设于多个栓钉113，且多条导滑钢筋114延伸至固定部111的端部形成有导滑部，沿钢管柱11的顶部至底部的方向，导滑部的直径逐渐缩小。
26.钢管柱11呈柱状，其内部镂空，栓钉113一般垂直焊接于钢管柱11的外侧壁，另外，此处所说的导滑钢筋114围设于多个栓钉113，即多条导滑钢筋114所围成的圆面是包裹着
栓钉113的，以便在下插钢管柱11时，栓钉113不会与钢筋笼等结构发生剐蹭。
27.本实施例中，通过多条导滑钢筋114所形成的导滑部，可方便钢管柱11导滑至钢筋笼等结构内，且由于导滑钢筋114围设于栓钉113，在下插钢管柱11时，栓钉113不会与钢筋笼等结构发生剐蹭，不易卡住，避免发生卡笼事故，以便钢管柱11下插，其栓钉113可用作加固与灌注桩12的连接，相较于现有的钢管柱11的结构而言，本实用新型给出的钢管结构柱，不会影响钢管柱11的顺利安放。
28.另外，固定部111外周的导滑钢筋114至导滑部是呈弧面状过渡的，也即直接通过一条导滑钢筋114弯制而成，以避免剐蹭，方便下放。
29.请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，多个栓钉113构成多组栓钉113组，多组栓钉113组环设于固定部111的外侧壁间隔布置，每组栓钉113组具有多个间隔布置的栓钉113，且每组的栓钉113沿钢管柱11的顶部至底部方向排列布置。
30.这样，使得钢管柱11在嵌设于灌注桩12内时，二者连接稳固，所形成的超长钢管结构柱桩结构强度更大。在一优选实施例中，多个栓钉113可以呈梅花状排列布置，以进一步增加结构强度。
31.并且，每一导滑钢筋114焊接于一栓钉113组的多个栓钉113的端部。
32.这样，导滑钢筋114通过栓钉113焊接固定，保证其结构稳定，且同时实现围设于栓钉113，本实施例中，由于仅需导滑钢管柱11的底部，因此导滑钢筋114仅设于下部的栓钉113处，也即与栓钉113组下部的多个栓钉113焊接连接固定，当然，根据需要，也可焊接全部的栓钉113，不作赘述。当然，在另一实施例中，导滑钢筋114也可通过连接杆焊接于钢管柱11的外侧壁。
33.此外，多组栓钉113组均匀间隔环设于固定部111的外侧壁，栓钉113组的数量至少包括三组。
34.这样，至少三组数量的栓钉113组，对应至少三条导滑钢筋114，以便于该钢管柱11结构稳定，且便于下放。本实施例中，栓钉113组的数量为二十组，对应导滑钢筋114的数量为二十条，是的多条导滑钢筋114所构成的结构趋向于一圆柱状，且其端部趋向于圆锥状，更利于该钢管柱11的下放。
35.请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，固定部111的端部设有呈封闭圆锥状的下插部112，导滑部围设于下插部112，每一导滑钢筋114延伸至焊接于下插部112的端部外周。
36.沿钢管柱11的顶部至底部的方向，下插部112的直径逐渐缩小，导滑钢筋114的端部焊接于下插部112端部的外周，进而使得导滑部趋向于呈封闭圆锥状，封闭圆锥状的下插部112为后插法工艺要求，且两次混凝土浇筑互不干扰和影响，不受混凝土凝固时间和强度的限制，与常规工艺相比具有明显优势；并且，圆锥型构造可减小摩阻力便于下插安放。此外，通过该下插部112使得导滑部更为稳定，当然，在另一实施例中，也可不设上述下插部112，即通过多条导滑钢筋114之间的端部焊机，从而得到上述导滑部。
37.另外，此处给出的导滑钢筋114为光圆钢筋。
38.光圆钢筋的截面为圆形截面，且表面无棱边，因而更利于钢管柱11的下放。
39.请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，钢管柱11的顶部锚固有顶板，顶板上安设有插筋。
40.其顶板处可安放钢筋笼，以用作对后续的结构进行支撑，且通过其顶板所设的插筋可进一步对顶板进行锚固，使钢管柱11结构稳定。
41.需知的是，本实施例给出的钢管柱11在下放时，钢管柱11的顶部用于连接工具柱，工具柱与钢管柱11通过螺栓连接固定，工具柱的直径大于钢管柱11。
42.通过该工具柱，以便垂直稳定下放钢管柱11，且可避免钢管柱11掉落至灌注桩12内。具体的，为了连接杆钢管柱11和工具柱，可通过钢管柱11的顶板与工具柱螺纹连接，或，钢管柱11伸入于工具柱内，二者的侧壁通过螺纹连接实现固定，当然还可参考其他现有的连接方式，这样，以便垂直下放钢管柱11，且方便后续拆除工具柱。
43.此外，工具柱内是镂空的，且在工具柱的内壁焊接有一水平板，水平板上固定设有倾角传感器。
44.通过该倾角传感器可实时监控工具柱和钢管柱11的垂直度，保证下插的钢管柱11的垂直度。
45.请结合参阅图2，本实用新型还给出了一种超长钢管结构柱桩，包括灌注桩12和钢管结构柱。其中，钢管结构柱的结构可参考上述实施例，此处不再赘述。
46.另外，灌注桩12的桩底设有钢筋笼，钢筋笼环设于钢管柱11的底部，灌注桩12内填充有桩身混凝土，钢管柱11内填充有管内混凝土。
47.这样，通过该灌注桩12和钢管柱11实现了该超长钢管结构柱状，且该超长钢管结构柱桩垂直偏差小，结构强度高。
48.请结合参阅图1和图2，为了得到该超长钢管结构柱状，本实施例中，给出了一种逆作法钢管结构桩旋挖钻进与全回转组合后插法定位方法，包括以下步骤：
49.s10之前：
50.整平施工场地，在桩位处放线定位，然后对桩孔位置以外的施工区域进行硬化处理。
51.由于旋挖机、全回转设备等都是大型机械设备，对场地要求比较高，施工前需要对场地进行专门的规划处理；为了保证机械作业安全，首先需对机械行走路线和作业面进行硬化处理；并采用全站仪测量放线确定桩位坐标点，以“十字交叉法”引到四周，用短钢筋做好护桩，在桩位中心点处用短钢筋进行标志。
52.s10，在预钻孔处安放长护筒；
53.具体的，该步骤包括：
54.安放定位板，吊运全回转设备至定位板上；在安放定位板时，用“十字交叉法”对其进行定位，定位板呈板状，其中心具有与桩位对应的通孔，其上表面的四个角处设有半弧形卡槽，可对应全回转设备底部的四个支撑腿，用以辅助定位全回转设备；
55.在全回转设备就位后，还需吊放动力柜等配套设备，安装动力柜的油管，以用作驱动。
56.本实施例中，该长护筒是包括有多个套管的，在套管使用之前，需对单节的套管的垂直度进行检查和校正，其垂直度偏差应小于d/500(d为桩径)，然后检查所拼接的长护筒的垂直度，并对各节套管编号，做好标记，以按序拼装；
57.在检查和校正完毕后，用全回转设备开始按套管编号分节安放套管。在安放套管的过程中，首先要保证第一节和第二节的垂直度，在压进套管时，用水平仪器检查其垂直
度，待套管被压入一定深度(约1.5m)后，用护桩检查套管中心与桩中心的偏差，保证偏差值满足规范要求；这样，在保证孔口地层稳定的同时，护筒的辅助导向功能为桩身垂直度施工控制提供了可靠的前提保证。
58.全回转设备回转驱动下压长护筒，使用抓斗配合进行取土，直至将长护筒安放到指定位置。
59.长护筒安放完毕后，移开全回转设备和定位板。
60.s20，使用旋挖机在所述预钻孔处钻进成孔，得到桩孔；
61.本实用新型一实施例中，优选采用bg46宝峨旋挖机，采用正循环泥浆护壁工艺进行钻孔作业，该旋挖机自身带有孔深和垂直度监测系统，钻孔作业过程中可实时关注钻孔深度和垂直度等控制指标，如有偏差及时进行调整纠偏。性能稳定、施工效率高，桩底入岩采用分级扩孔工艺，尤其对长桩的施工效率提升显著。
62.钻孔完毕后，需进行清孔，并且需对孔壁质量进行检测，本实施例中，优选采用dm
‑
604r超声波测壁仪对成孔质量进行检测，其可对桩的孔深、孔径、垂直度等控制指标进行测量，保证施工质量满足设计要求。
63.另外，旋挖机成孔产生的渣土放置在专用的储渣箱内，施工过程中泥头车配合及时清运。并且，施工过程中的泥浆通过泥沙分离系统进行渣土分离，提高泥浆循环利用率，减少了泥浆排放量。同时，系统分离出来的泥沙渣土装编制袋，可综合利用作为砂包堆放在桩孔四周，导流集聚泥浆便于回收利用，还可以避免溢出的泥浆随意外流，绿色环保。
64.s30，在桩孔内安放钢筋笼；
65.在清孔完毕后，需要安放钢筋笼，由于桩身较长，钢筋笼采用分段吊装、孔口焊接的方式进行安放，即钢筋笼一段一段进行下放，且相邻钢筋笼在桩孔的孔口处焊接固定，以连为一个整体，并且，为了避免底部的钢筋笼掉落，在下放过程中，可通过穿设钢筋将其搁置固定于桩孔处。
66.s40，在桩孔内浇筑混凝土；
67.具体的，该步骤包括：
68.钢筋笼安放到位后，下放导管；检查孔底沉渣符合设计要求后，在桩孔内浇筑混凝土。
69.在检查孔底沉渣时，可以采用泵吸反循环进行二次清底。并且，本实施例中，为了及时得知混凝土灌注是否达到超灌位置，可在钢筋笼上设灌无忧设备对混凝土标高准确控制，当达到超灌位置时，会自动报警提示，以便于灌注，有效地避免了浇筑高度不足的缺陷和超灌过多造成浪费。
70.本实施例中，桩孔内灌注的混凝土采用超缓凝混凝土，有利于钢管柱11的插放和定位。
71.另外，在s50之前：
72.万能平台就位后，调整万能平台水平并复核使万能平台的中心点与钢管柱11的中心保持一致；
73.吊运全回转设备至万能平台上，通过万能平台四个角设有的卡槽辅助定位全回转设备；
74.全回转设备就位后，调整全回转设备水平并复核使全回转设备的中心点与钢管柱
11的中心保持一致。
75.在放置万能平台之前，需要再次对场地进行清理，以保证平整，并校核、定位钢管柱11下插时的中心点位。
76.上述万能平台的中部具有通孔，且通孔侧壁具有多个弧状的夹片，弧形夹片通过液压控制系统驱动抱紧工具柱。并且，该万能平台的上表面的四个角具有卡槽，用于定位全回转设备底部的支撑腿，以便于放置全回转设备，且初步定位二者的位置。另外，本实施例中，该万能平台是可液压控制系统驱动升降的，且其中部也具有通孔，通孔侧壁设夹紧装置，该夹紧装置包括多个由液压控制系统控制伸缩的夹板，以抱紧工具柱，并可在抱紧工具柱时，下插钢管柱11。
77.s50，起吊钢管柱11；
78.具体的，该步骤包括：
79.将钢管柱11与工具柱拼接；为了保证钢管柱11的垂直度，钢管柱11按照设计长度在钢加工厂一次性加工成型，并在厂内完成与现场同规格的工具柱的试拼接工作，然后整体运输至施工现场，提升了现场作业的效率。
80.在钢管柱11起吊前，在工具柱顶部的水平板上安设一个倾角传感器；该倾角传感器用于监控钢管柱11的垂直的，其精度可达到0.01
°
，可很好的保证了钢管结构柱的垂直度。
81.采用双机抬吊进行钢管柱11的吊装，将钢管柱11由水平状态缓慢转变为垂直状态，然后由主吊转运至桩孔位置。
82.双机抬吊是包括主吊和副吊的，通过主吊和副吊同时起吊钢管柱11，并且顶部的主吊提升速度更快，以将该钢管柱11逐渐起吊至竖直状态，便于下插至桩孔内。
83.s60，将钢管柱11缓慢插入桩孔内，待钢管柱11顶部的工具柱至全回转设备一定位置时，调整钢管柱11的姿态，然后用全回转设备的夹紧装置和万能平台的夹片同时抱紧工具柱，此时钢管柱11处于垂直状态；松开万能平台的夹片，由全回转设备的夹紧装置抱住工具柱下压一个行程，下插钢管柱11；然后由万能平台的夹片抱紧工具柱，松开全回转设备的夹紧装置并上升一个行程，然后再同时抱紧工具柱，实时监控钢管柱11的垂直度；循环重复上述动作直至将钢管柱11插入至设计标高；
84.在上述步骤中，在调整钢管柱11的姿态，然后用全回转设备的夹紧装置和万能平台的夹片同时抱紧工具柱，此时钢管柱11处于垂直状态的步骤之后，连接倾角传感器与倾斜显示仪，校准调整倾斜显示仪读数作为钢管柱11的初始垂直姿态；
85.在钢管柱11下插过程中，通过倾斜显示仪实时监控钢管结构柱的垂直状态，利用全回转设备进行精确微调。
86.这样，以随时保证钢管柱11下插的垂直度要求，并且，在下插完成后，还需采用全站仪再次进行复测，以保证其位置要求。
87.s70，浇筑钢管柱11内混凝土；
88.在此之前，在钢管柱11顶部的顶板安放插筋。以便后续以该钢管柱11作为支撑结构，且通过该插筋可进一步锚固钢管柱11顶部的顶板。
89.本实施例中，用导管浇筑法浇筑钢管结构柱内混凝土，混凝土采用c50的补偿收缩混凝土，并加入少量的微膨胀剂，以使钢管柱11结构稳固，强度更高。
90.s80，拆除工具柱、回填碎石。
91.具体的，该步骤包括：
92.钢管柱11内混凝土浇筑完成后，保持万能平台的夹紧装置抱紧工具柱，移除全回转设备；
93.待下部桩基混凝土初凝并达到一定的强度后，拆除工具柱；本实施例中，可等待一天。
94.移除万能平台；
95.在钢管柱11与桩孔间隙回填碎石；这样，可避免钢管结构柱受力不均发生偏斜，并且，在回填过程中，在四周均匀进行碎石回填。
96.使用全回转设备拔除长护筒，即，通过全回转设备的夹紧装置可将长护筒拔出，进而完成得到该超长钢管结构柱桩。
97.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。