一种穿销式机械锁止的顶升加固装置及其施工方法与流程

本发明属于建筑结构加固，尤其涉及用于沉降钢结构厂房、仓库等建筑物的钢结构立柱的桩基托换与抬升复位的，一种穿销式机械锁止的顶升加固装置及其施工方法。

背景技术：

1、钢结构因其强度高、自重轻、施工快捷等优点被广泛应用于工业厂房、仓储物流及公共建筑中。然而，由于地质条件复杂、勘察不清或荷载变化等原因，建筑物地基容易产生不均匀沉降，导致上部钢结构立柱出现垂直位移，进而引发墙体开裂、屋面变形、吊车梁无法正常运行等一系列严重问题，影响建筑物的正常使用和结构安全。

2、传统的加固方法通常是在立柱两侧补桩，然后通过“梁式转换层”或“抱柱”等方式将荷载传递至新桩上。在需要对立柱进行抬升复位时，传统做法往往需要在立柱上焊接临时牛腿，使用多台液压千斤顶进行顶升，之后在牛腿与新基础上预留的空间内用钢板或混凝土填充、捣实。或者，有些方案需要在立柱两侧设置永久性的顶升螺杆，通过旋转螺杆进行抬升。但存在诸多弊端：

3、如施工复杂，风险高：现场焊接临时牛腿对原结构有损伤，且焊接质量不易保证；多台液压千斤顶同步控制精度要求高，操作不当易导致结构倾覆。设备占用与成本问题：大型液压千斤顶或螺杆机构在抬升完成后若被永久封固在结构内，将造成巨大的设备成本浪费；若要回收，则需要进行二次支撑和转换，工序繁琐。锁止环节困难且可靠性低：顶升到位后，在狭小的空间内进行钢板叠焊或高强度灌浆料的捣实，施工难度大，质量难以保证，容易在后期运营中出现二次沉降。特别是在一些有防火、防爆要求的场合，现场动火焊接更是受到严格限制。

4、因此，亟需一种施工安全简便、液压千斤顶可完全回收、锁止过程无需动火、锁止效果长期可靠的钢结构立柱抬升加固装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用机械卡具锁止的钢结构立柱抬升加固装置及其施工方法。该装置设计精巧，将顶升与锁止功能集成于一个可重复使用的支座内，具有施工安全、液压千斤顶可回收、机械锁止快捷可靠、无需现场动火等突出优点。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种采用机械卡具锁止的钢结构立柱抬升加固装置，包括：

4、传力部件，固设于钢结构立柱（1）柱身两侧的传力牛腿（2），以及搁置在所述传力牛腿之上的扁担梁（3）。

5、新增基础桩基，对称设置在钢结构立柱（1）既有基础两侧的桩基（4）及固定在桩基顶部的桩帽（5），所述桩帽（5）上设有桩帽预埋钢板（6）。

6、顶升垫梁（7），设置在所述扁担梁（3）的端部下方。

7、可升降锁止支座（8），其数量为两个，对称设置；每个支座的底部固定安装在所述桩帽预埋钢板（6）上，其顶部可升降地支撑所述顶升垫梁（7）。

8、进一步地，所述可升降锁止支座（8）的内部结构包括：

9、滑道外筒（81），一个具有底座板（811）的厚壁圆筒形构件，所述底座板固定在桩帽预埋钢板（6）上；其筒壁上沿径向对称开设有贯通的止锁卡槽（812）。

10、承力环（82），一块水平固设于所述滑道外筒（81）内壁中部的环形钢板，所述承力环上开设有供下文所述限位钢板穿过的限位槽（821），以及一个用于供液压千斤顶（9）通过的中心通孔（822）。

11、顶升活塞柱（83），一个倒“t”字形结构，其上部为支撑顶升垫梁（7）的承压平台，其下部为一实心柱体；所述实心柱体的底端径向对称地焊接有限位钢板（831），该限位钢板的尺寸与方位能够使其在旋转至特定角度时穿过所述承力环（82）上的限位槽（821）。

12、止锁卡具（84），一个或多个独立的块状或板状钢制构件，其外形尺寸能够使其从所述滑道外筒（81）的止锁卡槽（812）中横向插入。

13、进一步地，所述可升降锁止支座（8）还包括一块固设于滑道外筒（81）内壁的承力环（82），所述止锁销（84）在穿入后，其上表面与所述承力环（82）的下表面接触以传递压力。

14、另一方面，还提供一种采用机械卡具锁止的钢结构立柱抬升加固装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

15、步骤一、基础施工：打桩基（4）和桩帽（5），并将可升降锁止支座（8）的滑道外筒（81）固定在桩帽预埋钢板（6）上。

16、步骤二、传力构件安装：将传力牛腿（2）固定于钢结构立柱（1）上，然后将扁担梁（3）搁置在传力牛腿（2）上。

17、步骤三、可升降部件安装：在扁担梁（3）端部下方放置顶升垫梁（7）；将顶升活塞柱（83）吊装入滑道外筒（81）内，旋转使其底部的限位钢板（831）对准承力环（82）上的限位槽（821）并穿过后，再旋转90度，使限位钢板（831）与承力环（82）错开。

18、步骤四、顶升作业：将液压千斤顶（9）经由承力环（82）的中心通孔（822）置于顶升活塞柱（83）柱体下方，启动液压千斤顶，向上顶升活塞柱，直至钢结构立柱（1）被抬升至预定标高。

19、步骤五、机械锁止：在液压千斤顶（9）保压状态下，将止锁卡具（84）经由所述滑道外筒（81）壁上开设的止锁卡槽（812）横向插入，使其完全填塞并锁紧在所述限位钢板（831）的顶面与所述承力环（82）的底面之间的间隙内，形成刚性机械锁止。

20、步骤六、设备回收：确认止锁卡具（84）安放稳固后，对液压千斤顶（9）进行回油操作，并将其从中心通孔（822）中完整撤出。

21、步骤七、永久性整体浇筑：待所有立柱加固完成后，拆除临时构件，将所有永久性钢构件作为内部骨架，外包钢筋并浇筑混凝土，形成永久加固基础（10）。

22、与现有技术相比，本发明具有以下显著的有益效果：

23、（1）施工安全，无需断柱：采用桩基托换技术，整个抬升加固过程钢结构立柱可持续承载，无需中断生产或运营，将施工对建筑物使用的影响降至最低。

24、（2）设备可回收，经济效益高：核心的顶升设备——液压千斤顶，在完成顶升和锁止后可以完整、无损地取出并重复使用，显著降低了单根立柱的加固成本。

25、（3）锁止机构巧妙可靠，施工极其简便快捷：摒弃了复杂的螺纹、楔块或现场焊接，采用创新的“机械卡具外部插入式锁止”机构。顶升到位后，仅需将标准化的止锁卡具从外部的止锁卡槽中插入即可完成永久锁止。该操作无需电力、无火花、无烟尘，尤其适用于防火防爆要求高的化工、仓储类厂房加固。相比焊接，该方式对工人技术要求低，操作时间更短，锁止质量均一可靠，且完全不受狭小空间限制，极大地提升了施工效率和安全性。

26、（4）抬升与加固一体化，工效显著：巧妙地将作为临时传力与支撑装置的全部钢构件（传力牛腿、扁担梁、支座等）在完成后不予拆除，而是作为永久加固结构的内部钢骨架，通过整体浇筑混凝土，使其成为新基础的一部分共同受力，省去了设备拆除和二次加固的工序，极大缩短了工期。

1.一种穿销式机械锁止的顶升加固装置，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可升降锁止支座（8）的内部结构包括：

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可升降锁止支座（8）还包括一块固设于滑道外筒（81）内壁的承力环（82），所述止锁销（84）在穿入后，其上表面与所述承力环（82）的下表面接触以传递压力。

4.一种权利要求1至3任一项所述装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：