一种钢管桩垂直度精确控制装置及其施工方法与流程

本发明涉及钢管桩施工领域，尤其是涉及一种钢管桩垂直度精确控制装置及其施工方法。

背景技术：

1、目前临海码头建设，特别是钢管板桩码头施工陆上桩基施工精度要求高，工期紧，更需要快速高效，精度可控的定位装置。钢管桩具有施工速度快、工期短、施工质量可靠、对环境污染小及较phc管桩工艺又具备可回收的优势，经济效益明显。对于打入桩施工，国内外也相应的开发的如液压振动锤、导杆式柴油锤、液压冲击锤等，各种施工设备也形成了相应的施工工艺，但是对于垂直度及偏位的控制一直属于重难。

2、目前，现有的钢管桩主要是通过导向架和人工控制定位导向的方式，效率较低，同时对于布置间距不同的钢管桩进行沉入施工时，需要搭建不同的钢管桩施工导向架，并且对长度较长的钢管桩进行限位导向时，稳定性较差，导致钢管桩沉入施工后的垂直度不符合要求，故而提出一种钢管桩垂直度精确控制装置及其施工方法解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种钢管桩垂直度精确控制装置及其施工方法，解决同时对于布置间距不同的钢管桩进行沉入施工时，需要搭建不同的钢管桩施工导向架，并且对长度较长的钢管桩进行限位导向时，稳定性较差的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种钢管桩垂直度精确控制装置，包括上下呈开口状的外套支撑架，外套支撑架的内部设置横移传动机构，外套支撑架的内部还设置与横移传动机构传动连接且上下开口的导向架，横移传动机构用于驱动导向架在外套支撑架中横移，导向架上设置有两个上下依次分布的定位导向装置，两个定位导向装置与导向架的中线轴线重合，定位导向装置用于对穿过导向架的钢管桩进行垂直度和位置的调整。

3、优选方案中，所述外套支撑架包括上下开口的中空矩形框体和设置在中空矩形框体相对外侧的斜撑架。

4、优选方案中，所述横移传动机构包括设置在外套支撑架内壁面之间的滑杆和丝杆传动机构，外套支撑架的外壁面上设置有与丝杆传动机构传动连接的驱动机构，其中，滑杆有两组，两组滑杆对称设置在外套支撑架的上下两端，一组滑杆的数量为两个，两个滑杆对称设置在导向架的前后两侧。

5、优选方案中，所述丝杆传动机构包括两个对称设置在导向架中部两侧的丝杆组件，丝杆组件包括两个设置在外套支撑架相对内壁面上的旋转轴承、设置在两个旋转轴承之间且一端延伸至外套支撑架外部的旋转丝杆，以及设置在旋转丝杆延伸端上的从动齿轮；

6、驱动机构包括设置在外套支撑架外壁面上的支撑板，支撑板上设置有驱动电机和减速机，驱动电机的输出端与减速机相连接，减速机的输出端连接有传动齿轮，传动齿轮与两个丝杆组件的从动齿轮相啮合。

7、优选方案中，所述导向架的相对外壁面上均设置有与滑杆和旋转丝杆相对应的滑动轴套和螺纹轴套，其中，滑动轴套滑动套装在相对应的滑杆外部，螺纹轴套螺纹套装在相对应的旋转丝杆外部。

8、优选方案中，所述定位导向装置包括导向传动机构、若干个环形传动设置在导向传动机构外侧的定位导向组件，以及传动设置在导向传动机构外侧的导向驱动机构；

9、所述导向传动机构包括支撑轴座、转动设置在支撑轴座中的导向套筒，以及设置在导向套筒顶端外壁面上的锥齿环；

10、导向驱动机构包括设置在支撑轴座外侧的延伸板、设置在延伸板上的传动电机，以及设置在传动电机输出轴上并与锥齿环相啮合的传动锥齿轮；

11、定位导向组件包括与锥齿环传动连接的丝杆伸缩机构、设置在丝杆伸缩机构上的独立调整机构，以及传动设置在独立调整机构上的导向轮组件。

12、优选方案中，所述丝杆伸缩机构包括设置在支撑轴座外侧的扩展板、设置在扩展板顶部相对两侧的支撑座、设置在支撑座顶端的支撑轴承、设置在两个支撑轴承之间的传动丝杆、设置在传动丝杆前端并与锥齿环相啮合的从动锥齿轮、螺纹安装在传动丝杆外部的伸缩轴套、设置在扩展板两侧的限位板、开设在限位板上的限位滑槽，以及设置在伸缩轴套两侧并分别穿过相对应限位滑槽的限位块；

13、独立调整机构包括设置在伸缩轴套顶端的支撑台、对称设置在支撑台顶部两个相对边缘处的反扣滑槽、设置在支撑台顶部并位于反扣滑槽末端的挡板、以及设置在挡板另一侧且伸缩端可穿过挡板的电动推杆；

14、导向轮组件包括滑动设置在两个反扣滑槽之间的滑动底板、设置在滑动底板顶部且背面与电动推杆输出轴相连接的滑轮座，以及转动设置在滑轮座中的导向轮。

15、优选方案中，所述导向架包括上下呈开口状的中空导向框体、设置在中空导向框体底端的若干个连接杆，以及设置在连接杆底部的支撑框；

16、两个定位导向装置分别设置在中空导向框体的顶部和支撑框的顶部。

17、优选方案中，位于所述导向架顶部的定位导向装置上设置有用于辅助钢管桩进入导向架的导向斜板，导向斜板包括设置在滑轮座两侧的支撑壁板和设置在两个支撑壁板底端的斜板，斜板的倾斜面设置有聚四氟乙烯滑板。

18、该方法包括：

19、s1、测量放样后安装外套支撑架和导向架的主体结构；

20、s2、通过吊车和千斤顶调整外套支撑架至设计位置，并将其固定至辅助桩平台；

21、s3、通过横移传动机构将外套支撑架中的导向架横移至钢管桩预设施工位置；

22、s4、然后将上下两个定位导向装置的导向轮都扩张到最大位置；

23、s5、起吊钢管桩，将其放置进导向架中，并控制顶部定位导向装置的电动推杆调整滑轮座伸缩，从而利用滑轮座顶部的导向斜板与钢管桩底端接触，使钢管桩能够精准插入导向架中；

24、s6、通过吊车调整桩位，同时启动上方定位导向装置的导向驱动机构，使其上的导向传动机构运作，收紧上方定位导向装置上的所有导向轮；

25、s7、通过吊车调整管桩垂直度，同时收紧下方定位导向装置上的所有导向轮；

26、s8、吊车松开管桩，起吊液压振动锤开始稳桩，稳桩结束后，启动横移传动机构横移导向架至下一个钢管桩的施工点，开始下一个桩的稳桩工作；

27、s9、重复s4-s8，完成所有钢管桩的稳桩工作后，然后移除所有装置。

28、本发明提供了一种钢管桩垂直度精确控制装置及其施工方法，通过在外套支撑架中设置横移传动机构和导向架，便于通过横移传动机构的动力驱动导向架在外套支撑架中横移，从而根据钢管桩的施工位置，调整导向架的位置，便于实现钢管桩的连接施工，同时可以适应不同的间距，另外通过在导向架上设置两个定位导向装置，便于在保证高精度控制的前提下，减少了调节时间，大大减少了时间人力成本，同时提高了定位效率，实现钢管桩快速化施工，保证操作人员安全。

技术特征：

1.一种钢管桩垂直度精确控制装置，其特征是：包括上下呈开口状的外套支撑架（1），外套支撑架（1）的内部设置横移传动机构（2），外套支撑架（1）的内部还设置与横移传动机构（2）传动连接且上下开口的导向架（3），横移传动机构（2）用于驱动导向架（3）在外套支撑架（1）中横移，导向架（3）上设置有两个上下依次分布的定位导向装置（4），两个定位导向装置（4）与导向架（3）的中线轴线重合，定位导向装置（4）用于对穿过导向架（3）的钢管桩进行垂直度和位置的调整。

2.根据权利要求1所述一种钢管桩垂直度精确控制装置，其特征是：所述外套支撑架（1）包括上下开口的中空矩形框体（11）和设置在中空矩形框体（11）相对外侧的斜撑架（12）。

3.根据权利要求1或2所述一种钢管桩垂直度精确控制装置，其特征是：所述横移传动机构（2）包括设置在外套支撑架（1）内壁面之间的滑杆（21）和丝杆传动机构（22），外套支撑架（1）的外壁面上设置有与丝杆传动机构（22）传动连接的驱动机构（23），其中，滑杆（21）有两组，两组滑杆（21）对称设置在外套支撑架（1）的上下两端，一组滑杆（21）的数量为两个，两个滑杆（21）对称设置在导向架（3）的前后两侧。

4.根据权利要求3所述一种钢管桩垂直度精确控制装置，其特征是：所述丝杆传动机构（22）包括两个对称设置在导向架（3）中部两侧的丝杆组件，丝杆组件包括两个设置在外套支撑架（1）相对内壁面上的旋转轴承（221）、设置在两个旋转轴承（221）之间且一端延伸至外套支撑架（1）外部的旋转丝杆（222），以及设置在旋转丝杆（222）延伸端上的从动齿轮（223）；

5.根据权利要求4所述一种钢管桩垂直度精确控制装置，其特征是：所述导向架（3）的相对外壁面上均设置有与滑杆（21）和旋转丝杆（222）相对应的滑动轴套（31）和螺纹轴套（32），其中，滑动轴套（31）滑动套装在相对应的滑杆（21）外部，螺纹轴套（32）螺纹套装在相对应的旋转丝杆（222）外部。

6.根据权利要求1所述一种钢管桩垂直度精确控制装置，其特征是：所述定位导向装置（4）包括导向传动机构（41）、若干个环形传动设置在导向传动机构（41）外侧的定位导向组件（42），以及传动设置在导向传动机构（41）外侧的导向驱动机构（43）；

7.根据权利要求6所述一种钢管桩垂直度精确控制装置，其特征是：所述丝杆伸缩机构（421）包括设置在支撑轴座（401）外侧的扩展板（4211）、设置在扩展板（4211）顶部相对两侧的支撑座（4212）、设置在支撑座（4212）顶端的支撑轴承（4213）、设置在两个支撑轴承（4213）之间的传动丝杆（4214）、设置在传动丝杆（4214）前端并与锥齿环（403）相啮合的从动锥齿轮（4215）、螺纹安装在传动丝杆（4214）外部的伸缩轴套（4218）、设置在扩展板（4211）两侧的限位板（4216）、开设在限位板（4216）上的限位滑槽（4217），以及设置在伸缩轴套（4218）两侧并分别穿过相对应限位滑槽（4217）的限位块（4219）；

8.根据权利要求7所述一种钢管桩垂直度精确控制装置，其特征是：所述导向架（3）包括上下呈开口状的中空导向框体（301）、设置在中空导向框体（301）底端的若干个连接杆（302），以及设置在连接杆（302）底部的支撑框（303）；

9.根据权利要求8所述一种钢管桩垂直度精确控制装置，其特征是：位于所述导向架（3）顶部的定位导向装置（4）上设置有用于辅助钢管桩进入导向架（3）的导向斜板（425），导向斜板（425）包括设置在滑轮座（4242）两侧的支撑壁板（4251）和设置在两个支撑壁板（4251）底端的斜板（4252），斜板（4252）的倾斜面设置有聚四氟乙烯滑板。

10.根据权利要求1-9任一项所述一种钢管桩垂直度精确控制施工方法，其特征是：该方法包括：

技术总结
本发明提供一种钢管桩垂直度精确控制装置及其施工方法，包括上下呈开口状的外套支撑架，外套支撑架的内部设置横移传动机构，外套支撑架的内部还设置与横移传动机构传动连接且上下开口的导向架，横移传动机构用于驱动导向架在外套支撑架中横移，导向架上设置有两个上下依次分布的定位导向装置，两个定位导向装置与导向架的中线轴线重合，定位导向装置用于对穿过导向架的钢管桩进行垂直度和位置的调整。通过在外套支撑架中设置横移传动机构和导向架，便于通过横移传动机构的动力驱动导向架在外套支撑架中横移，从而根据钢管桩的施工位置，调整导向架的位置，便于实现钢管桩的连接施工，同时可以适应不同的间距。

技术研发人员：黄威,肖光强,李孝斌,冯兆胜,陈俊,李振,陶然,张亮,刘文,杨睿,曾德星,任梦,左怡林,王志敏,赵紫辰,马锦川,吴玙辰
受保护的技术使用者：中交二航局第一工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15