专利名称：地下预埋立柱高精度智能调垂系统及安装施工方法
技术领域：
本发明涉及一种地下预埋立柱高精度智能调垂系统及其安装施工方法，具体而言是指在基坑逆作法施工工艺中，对基坑中间竖向支撑系统一桩一柱进行桩身垂直度控制的调垂系统。
背景技术：
深基础逆作法施工工艺中的中间支排柱(以下简称支排柱)是逆作法施工过程中替代工程结构柱的一种临时性结构杆件，其主要支撑已完成主体结构和施工荷载的作用。地下结构施工竣工后，支排柱一般外包混凝土，作为地下室永久结构受力立柱。因此，支排柱定位和垂直度必须严格控制其精度，以便满足设计要求。一般规定支排柱轴线偏差控制在20mm内，垂直度控制1/300内，否则在承载时会增加柱的附加弯矩，并且给指排柱外包混凝土施工带来困难。故必须有专门的设备对其进行定位和调垂。
目前主要有气囊法、校正架法和导向套筒法三种调垂技术。气囊法适用于多种类型支排柱的调垂，调垂效果较好，有利于控制支撑柱的垂直度。但是，气囊调节量程有限，若支排柱与孔壁间距过大，支排柱就无法调垂至设计要求；此外，气囊常采用帆布材质加工而成，在实际施工过程中容易被钢筋勾破。校正架法是几种调垂方法中最经济实用的，但只能用于刚度较大的支撑柱(钢管支排柱等)的调垂，若刚度小(如格构柱等)，在上部施加扭矩时支撑柱奄曲变形过大，不利于支撑柱的调垂。导向套筒法由于套筒比支撑柱短故调垂较易，调垂效果较好，但由于导向套筒在支撑柱外，势必使孔径变大，增加施工作业量。
综上所述，设计出一种调垂效果好、精度高、调垂便利、而且具有经济实用性的调垂系统成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种调垂精度高、调垂方便、节约成本而且可以重复利用的地下预埋立柱高精度智能调垂系统及其安装施工方法，以弥补现有一柱一桩调垂技术存在的上述缺陷。
本发明解决技术问题的技术方案如下一种地下预埋立柱高精度智能调垂系统，包括调垂系统和控制系统，所述的调垂系统包括力臂梁、定位套、液压装置和初定位装置，所述力臂梁一端通过定位套与预埋立柱相连，所述液压装置作为调垂系统的力源支撑在力臂梁远离预埋立柱的另一端下部；初定位装置与预埋构件固定连接；所述控制系统包括测斜装置、电脑及控制模块，所述测斜装置用于实时监测预埋立柱的倾斜度；电脑及控制模块与测斜装置和调垂系统相连，其用于数据的收集、分析和发送调整指令。
本发明还同时提供了一种如上所述的地下预埋立柱高精度智能调垂系统的安装施工方法，其包括如施工下步骤(1)安装前准备吊装前将定位牛腿与预埋立柱固定连接，同时将水平定位装置固定安装在桩基周围的预埋构件上；(2)预埋桩初定位吊装预埋立柱，将定位牛腿置于混凝土垫层上，调整水平螺杆初步定出预埋立柱平面位置；(3)安装力臂梁摆放液压装置，安装力臂梁，拧紧钢套筒连接螺栓，完成力臂梁安装；(4)安装传感器在预埋立柱上端X、Y方向上各设置一个测斜传感器；(5)自动控制系统连接把测斜传感器终端与调整系统终端分别与控制系统相连，形成监测与调垂全过程智能化施工的闭合系统；(6)使用前对自动控制系统归零。
本发明地下预埋立柱高精度智能调垂系统，力臂梁和钢包箍构成了调垂系统的传力载体；设置在力臂梁远离预埋立柱的另一端部的千斤顶提供了调垂系统的力源；水平定位装置及定位牛腿形成了调垂系统的初定位装置；测斜装置进行调垂系统数据采集工作；电脑及控制模块用于数据的收集、分析和发送调整指令。
本发明工作原理通过水平螺杆和牛腿对地下预埋立柱进行水平和竖向初步定位，预先安装在钢立柱顶部的双向测斜仪采集立柱倾斜信息。与此同时，把数据同步传给电脑控制专门分析系统。根据分析结果向液压系统发出相应调整指令，调节力臂梁端部的标高。测斜仪再次采集立柱垂直度信息传给电脑分析系统，以此往复循环，形成闭合的高精度智能调垂系统。
由以上公开的技术方案可知，通过采用本发明调垂系统，可以使预埋立柱垂直度达到1/500，并且预埋立柱中心偏差小于10mm。此外采用3个方向均布设置的力臂梁，不仅调垂更加方便，而且可以充分利用空间，使调整施工作业区域更加合理。另外本发明调垂系统，只要预埋立柱放置到设计标高后，在地面预留0.5m左右的长度即可实现立柱调垂，而不必象传统调垂方法那样需要预留较大长度的立柱，造成不必要的浪费，从而节约了施工成本。此外，本发明各个组成部分，均可以重复利用，经济效益提高。本发明不仅结构简单、调整方便、调垂精度高、调垂效率高，而且通过与电脑等控制系统相结合，形成监测与调垂全过程智能化施工的闭合调垂体系。
图1本发明调垂系统立面图；图2为图1中力臂梁平面布置图；图3为初定位装置平面布置图。
具体实施例方式
下面结合附图进一步说明本发明。
参见图1所示，本发明地下预埋立柱高精度智能调垂系统，包括调垂系统和控制系统，所述的调垂系统包括力臂梁1、定位套2、液压装置3和初定位装置4(如图3所示)；所述力臂梁1一端通过定位套2与预埋立柱5相连，所述液压装置3作为调垂系统的力源支撑在力臂梁远离预埋立柱的一端下部；初定位装置4与预埋构件固定连接；所述控制系统包括测斜装置、电脑及控制模块，所述测斜装置用于实时监测预埋立柱的倾斜度；电脑及控制模块与测斜装置和调垂系统相连，其用于数据的收集、分析和发送调整指令。
所述的力臂梁1有3根，相邻力臂梁1呈120度间隔均布设置在预埋立柱5周围。
所述的定位套2为3块120度圆弧板201拼装而成的钢抱箍，相邻圆弧板之间设置法兰202连接。连接法兰直角设置紧缝连接板203。
初定位装置4包括水平定位装置401和定位牛腿402，所述定位牛腿402与预埋立柱5固定连接并置于预埋构件上，所述的预埋构件为设置在桩基钢护筒7外围的混凝土垫层上的预埋钢板。所述水平定位装置401包括固定设置在预埋钢板上的固定支架403和水平螺杆404，所述水平螺杆404抵靠在预埋立柱5的周边外壁上。所述水平定位装置401与定位牛腿402分别呈120度间隔均布设置在在定位套下部的预埋立柱周围，所述定位牛腿402与预埋立柱5焊接连接。
所述的力臂梁1为箱型力臂梁，力臂梁与钢套箍直接焊接加劲板101。
所述的液压装置3为液压千斤顶，其下部垫高度补偿块8；所述的测斜装置包括测斜传感器和测斜仪，测斜传感器固定设置在预埋立柱上端X方向和Y方向上。
本发明地下预埋立柱高精度智能调垂系统的安装施工方法，包括如下施工步骤
(1)安装前准备吊装前将定位牛腿与预埋立柱固定连接，同时将水平定位装置固定安装在桩基周围的预埋构件上；(2)预埋桩初定位吊装预埋立柱，将定位牛腿置于混凝土垫层上，调整水平螺杆初步定出预埋立柱平面位置；(3)安装力臂梁摆放液压装置，安装力臂梁，拧紧钢套筒连接螺栓，完成力臂梁安装；(4)安装传感器在预埋立柱上端X、Y方向上各设置一个测斜传感器；(5)自动控制系统连接把测斜传感器终端与调整系统终端分别与控制系统相连，形成监测与调垂全过程智能化施工的闭合系统；(6)使用前对自动控制系统归零。
权利要求
1.一种地下预埋立柱高精度智能调垂系统，包括调垂系统和控制系统，其特征在于，所述的调垂系统包括力臂梁、定位套、液压装置和初定位装置，所述力臂梁一端通过定位套与预埋立柱相连，所述液压装置作为调垂系统的力源支撑在力臂梁远离预埋立柱的另一端下部；初定位装置与预埋构件固定连接；所述控制系统包括测斜装置、电脑及控制模块，所述测斜装置用于实时监测预埋立柱的倾斜度；电脑及控制模块与测斜装置和调垂系统相连，其用于数据的收集、分析和发送调整指令。
2.根据权利要求1所述的地下预埋立柱高精度智能调垂系统，其特征在于所述的力臂梁有3根，相邻力臂梁呈120度间隔均布设置在预埋立柱周围。
3.根据权利要求1所述的地下预埋立柱高精度智能调垂系统，其特征在于所述的定位套为圆弧板拼装而成的钢抱箍，相邻圆弧板之间设置法兰连接。
4.根据权利要求1所述的地下预埋立柱高精度智能调垂系统，其特征在于初定位装置包括水平定位装置和定位牛腿，所述定位牛腿与预埋立柱固定连接并置于预埋构件上，所述的预埋构件为设置在桩基外围的混凝土垫层上的预埋钢板。
5.根据权利要求4所述的地下预埋立柱高精度智能调垂系统，其特征在于所述水平定位装置包括固定设置在预埋钢板上的固定支架和水平螺杆，所述水平螺杆抵靠在预埋立柱周边外壁上。
6.根据权利要求4所述的地下预埋立柱高精度智能调垂系统，其特征在于所述水平定位装置与定位牛腿分别呈120度间隔均布设置在定位套下部的预埋立柱周围，所述定位牛腿与预埋立柱焊接连接。
7.根据权利要求1所述的地下预埋立柱高精度智能调垂系统，其特征在于所述的力臂梁为箱型力臂梁。
8.根据权利要求1所述的地下预埋立柱高精度智能调垂系统，其特征在于所述的液压装置为液压千斤顶；所述的测斜装置包括测斜传感器和测斜仪，测斜传感器固定设置在预埋立柱上端。
9.一种如权利要求1～8所述的地下预埋立柱高精度智能调垂系统的安装施工方法，其特征在于，包括如下施工步骤(1)安装前准备吊装前将定位牛腿与预埋立柱固定连接，同时将水平定位装置固定安装在桩基周围的预埋构件上；(2)预埋桩初定位吊装预埋立柱，将定位牛腿置于混凝土垫层上，调整水平螺杆初步定出预埋立柱平面位置；(3)安装力臂梁摆放液压装置，安装力臂梁，拧紧钢套筒连接螺栓，完成力臂梁安装；(4)安装传感器在预埋立柱上端X、Y方向上各设置一个测斜传感器；(5)自动控制系统连接把测斜传感器终端与调整系统终端分别与控制系统相连，形成监测与调垂全过程智能化施工的闭合系统；(6)使用前对自动控制系统归零。
全文摘要
本发明公开了一种基坑逆作施工工艺中，对基坑中间竖向支撑系统一桩一柱进行桩身垂直度控制的高精度智能调垂系统及此调垂系统的安装施工方法。本发明主要利用电脑控制系统，通过液压装置对设置在桩端三个独特力臂梁进行标高调整，从而达到调整立柱垂直度的目的。采用本调垂系统，可以使预埋立柱垂直度达到1/500，预埋立柱中心偏差小于10mm。本发明不仅结构简单、调整方便、调垂精度高、调垂效率高，而且可以重复利用，有效的节约施工成本提高经济效益。通过调垂系统各个组合部分的有机协调工作，可以形成监测与调垂全过程智能化闭合的施工监控自动化体系。
文档编号E02D27/12GK101024965SQ20061002402
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月21日 优先权日2006年2月21日
发明者胡玉银, 李子旭 申请人:上海建工(集团)总公司