一种岩石区钢管柱逆作施工调控装置及施工方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，具体公开了一种岩石区钢管柱逆作施工调控装置及施工方法。


背景技术：

2.为减轻建筑施工对周边环境的影响，建筑基坑常采取逆作法施工，基坑内的基础桩采用人工挖孔桩，采用钢管柱作为主体支撑结构；整体施工大多位于地下，能够极大的缓解周边环境对施工影响。钢管柱作为逆作法的承重结构，其不仅是施工阶段的重要竖向受力构件，也是永久结构重要的竖向受力构件，因此，施工质量至关重要；但长期以来，逆作法钢管柱的垂直度、标高及柱位置控制始终是困扰施工界的一个难题，并且目前在岩石区逆作法经验不多，如何结合岩石区特点，研发适合于岩石区逆作法钢管柱精确调控装置与方法至关重要，以避免传统调垂方法带来调节精度不高等问题造成工程质量乃至安全隐患问题。


技术实现要素：

3.本发明意在提供一种岩石区钢管柱逆作施工调控装置及施工方法，以解决现有逆作法钢管柱调节精度不高的问题。
4.为了达到上述目的，本发明的基础方案为：
5.一种岩石区钢管柱逆作施工调控装置，包括设置于桩孔处的基座，基座底部设置有调高液压缸；所述基座上开设有转动腔，所述转动腔内设置有同轴线的承重板，所述承重板的两端分别与基座转动连接；所述基板上水平开设有滑槽，滑槽内滑动连接有连接座，且滑槽底部中空：所述连接座上设置有球形的连接腔，连接腔内设置有用于安装钢管柱的连接球，所述连接球周侧圆形阵列分布有朝向球心的限位槽，限位槽内均滑动连接有限位摆轴，限位摆轴与限位槽之间设置有复位弹簧；所述连接球顶部开设有若干底部与对应限位槽连通的插槽，插槽内竖向滑动连接有插销，插销底部朝向连接球球心处倾斜；所述连接腔内壁上开设有若干组与限位摆轴对应的限位转动槽，每组限位转动槽均朝向连接球的球心处；所述桩孔内设置有可移动的调垂装置。
6.在本方案中，通过转动承重板与滑动连接座，达到调节连接球位置的目的，从而起到对钢管柱水平360度的全方位调节，确保钢管柱水平位置的精确调节；当进行垂直度调节时，将调垂装置移动至平行于钢管柱的摆动方向，并保持钢管柱摆动中心处的限位摆轴对应插销不动，将其余的插销取出，其余的限位摆轴在复位弹簧的作用下滑出限位转动槽，从而将连接球与钢管柱松开，并通过调垂装置推动钢管柱在限定方向上摆动，直至钢管柱摆动至所需角度，完成钢管柱角度的调节，再将插销插入对应插槽内，插销底部将活动的限位摆轴挤压并推入对应的限位转动槽内，将连接球与钢管柱固定住。
7.在本方案中，利用连接球与连接腔的组合，使钢管柱的可摆动范围达到360度，达到全方位的可调垂，提高钢管柱的调垂精度；配合承重板的转动与连接座的滑动，实现钢管
柱水平方向上的位置调节，达到提高钢管柱的安装精度；此外，保持垂直于钢管柱摆动方向处的限位摆轴插入对应的限位转动槽中，通过该限位摆轴充当摆动中心，将其余的限位摆轴对应的插销取出，限制钢管柱沿所需方向摆动，避免钢管柱沿其它方向摆动，影响钢管柱的调垂精度。
8.可选地，所述连接座底部转动连接有同轴线的环形块，所述连接座底部设置有驱动环形块转动的驱动电机；所述环形块底部固定有竖向设置的电动伸缩杆，电动伸缩杆底部固定有水平设置的调垂液压缸；所述连接球底部开设有若干弧形槽，弧形槽与对应组的限位转动槽连通，弧形槽内设置有电磁铁，所述环形块上内置有关于调垂液压缸对称设置的电源，所述电源与电磁铁接触式供电；所述插销一体化。
9.通过驱动电机驱动环形块转动，配合电动伸缩杆的伸缩，将调垂液压缸调节至与钢管柱摆动方向平行；同时，电源随环形块转动对应位置，此时的电源位于充当钢管柱摆动中心的限位摆轴下方，电源为对应的电磁铁供电，电磁铁将充当摆动中的限位摆轴吸附在对应的限位转动槽内；取出插销，其余的限位摆轴在复位弹簧的作用下滑出限位转动槽，从而将连接球与钢管柱松开；然后通过调垂液压缸推动钢管柱在限定方向上摆动，直至钢管柱摆动至所需角度；然后将插销插入插槽内，插销底部将活动的限位摆轴挤压并推入对应的限位转动槽内，将连接球与钢管柱固定；在本方案中，当调垂液压缸移动至与钢管柱摆动方向平行时，电源随之为垂直于钢管柱摆动方向的限位摆轴所对应的电磁铁供电，电磁铁将充当摆动中的限位摆轴吸附在对应的限位转动槽内，将一体化的插销取出即可，无需人工挑选对应的插销，达到节省调垂所花时间。
10.可选地，所述基座上端面开设有同轴线的环形槽，所述环形槽内侧壁上开设有若干等间距分布的齿槽，所述凹槽底部开设有均匀分布的卡槽；所述承重板两端设置有与环形槽滑动连接的滑座，所述滑座上设置有竖直向下的动力电机，动力电机的转轴上转动连接有与齿槽啮合的驱动齿轮，驱动齿轮内壁上开设有若干螺旋状的导槽；所述转轴端部竖向滑动连接有连杆，连杆与转轴之间固定有弹性复位件，且连杆周侧固定有导杆，导杆与对应导槽滑动连接。
11.当需要转动承重板时，同时开启动力电机，动力电机转轴转动时，转轴带动连杆同步转动，连杆转动时带动导杆在导槽内滑动，从而使连杆向上滑动；当导杆滑动至极限位置时，连杆滑出卡槽，同时连杆通过导杆带动驱动齿轮转动，通过驱动齿轮与齿槽之间的啮合带动滑座在滑槽滑动，从而带动承重板转动；直至承重板转动至所需角度，同时关闭动力电机，动力电机停止驱动转轴，连杆在弹性复位件的作用下向下滑动，同时连杆通过导杆与导槽之间的配合带动连杆与转轴转动，直至导杆复位，此时的连杆插入对应的卡槽中，将承重板固定住；在本方案中，调节承重板方向时，连杆自动滑出卡槽将滑座松开，调节结束后，连杆自动滑入卡槽内将滑座锁住，整个过程简单快捷，无需人工对滑座进行锁定。
12.可选地，所述承重板内部两侧开设有导向槽，所述连接座两侧固定有与导向槽滑动连接的导向块；所述承重板内部一端处设置有驱动液压缸，驱动液压缸端部与连接座端部固定连接。
13.采用驱动液压缸充当连接座的滑动动力，并通过导向槽与导向块的配合，对连接座的滑动起到导向作用。
14.可选地，所述连接球上开设有同安装钢管柱的安装槽，所述安装槽与钢管柱之间
设置有套筒，套筒周侧设置有定位凸起。
15.通过选择不同厚度的套筒，即可满足不同尺寸钢管柱的安装需求，极大的提高了装置的可重复利用率。
16.可选地，所述调垂液压缸端部固定有u型板。
17.可选地，所述调高液压缸呈矩形分布。
18.用于岩石区逆作法钢管柱精确调控装置的施工方法，包括如下步骤；
19.1)、在岩石区进行桩孔的挖掘，同时在桩孔内放置钢筋笼，并将钢筋笼底部与桩孔底部浇筑一体；将装置放置在地面上，并将调高液压缸与岩石区地面固定；
20.2)、同时开启动力电机，动力电机转轴转动时，转轴带动连杆同步转动，连杆转动时带动导杆在导槽内滑动，从而使连杆向上滑动；当导杆滑动至极限位置时，连杆滑出卡槽，同时连杆通过导杆带动驱动齿轮转动，通过驱动齿轮与齿槽之间的啮合带动滑座在滑槽滑动，从而带动承重板转动；直至承重板转动至所需角度，同时关闭动力电机，动力电机停止驱动转轴，连杆在弹性复位件的作用下向下滑动，同时连杆通过导杆与导槽之间的配合带动连杆与转轴转动，直至导杆复位，此时的连杆插入对应的卡槽中，将承重板固定住；启动驱动液压缸，驱动液压缸推动连接做在承重板上滑动，直至连接球处于钢管柱的安装位后，关闭驱动液压缸；
21.3)、通过螺栓等设备将套筒安装于钢管柱上，并将钢管柱吊运至穿过连接球，通过定位凸起与定位槽之间的配合，完成钢管柱的初步安装；
22.4)、通过驱动电机驱动环形块转动，配合电动伸缩杆的伸缩，将调垂液压缸调节至与钢管柱摆动方向平行；同时，电源随环形块转动对应位置，此时的电源位于充当钢管柱摆动中心的限位摆轴下方，电源为对应的电磁铁供电，电磁铁将充当摆动中的限位摆轴吸附在对应的限位转动槽内；取出插销，其余的限位摆轴在复位弹簧的作用下滑出限位转动槽，从而将连接球与钢管柱松开；然后通过调垂液压缸推动钢管柱在限定方向上摆动，直至钢管柱摆动至所需角度；然后将插销插入插槽内，插销底部将活动的限位摆轴挤压并推入对应的限位转动槽内，将连接球与钢管柱固定；重复上述过程，直至钢管柱垂直度达标；
23.5)、测量钢管柱的地面标高，如标高不符要求，则通过调高液压缸驱动装置竖向移动，从而调整钢管柱的地面标高。
24.6)、在桩孔内对进行钢管柱底部进行混凝土浇筑；在浇筑过程中观察钢管柱的垂直度，如钢管柱垂直度出现偏移，重复步骤4)再次调整钢管柱的垂直度，确保成型钢管柱精确成型；在混凝土终凝后，通过电动伸缩杆收回调垂液压缸，将装置拆除后，再进行第二次混凝土的浇筑。
25.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
26.图1为本发实施例的结构示意图；
27.图2为图1中a处的放大示意图；
28.图3为本发明实施例的纵向剖视图；
29.图4为图3中b处的放大示意图；
30.图5为本发明实施例中驱动齿轮的纵向剖视图。
具体实施方式
31.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
32.说明书附图中的附图标记包括：基座1、调高液压缸2、承重板3、连接座4、连接球5、限位摆轴6、复位弹簧7、插销8、限位转动槽9、环形块10、电动伸缩杆11、调垂液压缸12、电磁铁13、电源14、环形槽15、齿槽16、卡槽17、滑座18、动力电机19、驱动齿轮20、导槽21、连杆22、限位导向块23、弹性复位件24、导杆25、导向槽26、驱动液压缸27、套筒28、定位凸起29、u型板30、钢管柱31、导向块32、转轴33。
33.实施例
34.如图1、图2、图3、图4与图5所示：
35.一种用于岩石区逆作法钢管柱31精确调控装置，包括设置于桩孔处的基座1，基座1底部设置有调高液压缸2；所述基座1上开设有转动腔，所述转动腔内设置有同轴线的承重板3，所述承重板3的两端分别与基座1转动连接；所述基板上水平开设有滑槽，滑槽内滑动连接有连接座4，且滑槽底部中空：所述连接座4上设置有球形的连接腔，连接腔内设置有用于安装钢管柱31的连接球5，所述连接球5周侧圆形阵列分布有朝向球心的限位槽，限位槽内均滑动连接有限位摆轴6，限位摆轴6与限位槽之间设置有复位弹簧7；所述连接球5顶部开设有若干底部与对应限位槽连通的插槽，插槽内竖向滑动连接有插销8，插销8底部朝向连接球5球心处倾斜；所述连接腔内壁上开设有若干组与限位摆轴6对应的限位转动槽9，每组限位转动槽9均朝向连接球5的球心处；所述桩孔内设置有可移动的调垂装置。
36.在本方案中，通过转动承重板3与滑动连接座4，达到调节连接球5位置的目的，从而起到对钢管柱31水平360度的全方位调节，确保钢管柱31水平位置的精确调节；当进行垂直度调节时，将调垂装置移动至平行于钢管柱31的摆动方向，并保持钢管柱31摆动中心处的限位摆轴6对应插销8不动，将其余的插销8取出，其余的限位摆轴6在复位弹簧7的作用下滑出限位转动槽9，从而将连接球5与钢管柱31松开，并通过调垂装置推动钢管柱31在限定方向上摆动，直至钢管柱31摆动至所需角度，完成钢管柱31角度的调节，再将插销8插入对应插槽内，插销8底部将活动的限位摆轴6挤压并推入对应的限位转动槽9内，将连接球5与钢管柱31固定住。
37.在本方案中，利用连接球5与连接腔的组合，使钢管柱31的可摆动范围达到360度，达到全方位的可调垂，提高钢管柱31的调垂精度；配合承重板3的转动与连接座4的滑动，实现钢管柱31水平方向上的位置调节，达到提高钢管柱31的安装精度；此外，保持垂直于钢管柱31摆动方向处的限位摆轴6插入对应的限位转动槽9中，通过该限位摆轴6充当摆动中心，将其余的限位摆轴6对应的插销8取出，限制钢管柱31沿所需方向摆动，避免钢管柱31沿其它方向摆动，影响钢管柱31的调垂精度。
38.可选地，所述连接座4底部转动连接有同轴线的环形块10，所述连接座4底部设置有驱动环形块10转动的驱动电机；所述环形块10底部固定有竖向设置的电动伸缩杆11，电动伸缩杆11底部固定有水平设置的调垂液压缸12；所述连接球5底部开设有若干弧形槽，弧
形槽与对应组的限位转动槽9连通，弧形槽内设置有电磁铁13，所述环形块10上内置有关于调垂液压缸12对称设置的电源14，所述电源14与电磁铁13接触式供电；所述插销8一体化。
39.通过驱动电机驱动环形块10转动，配合电动伸缩杆11的伸缩，将调垂液压缸12调节至与钢管柱31摆动方向平行；同时，电源14随环形块10转动对应位置，此时的电源14位于充当钢管柱31摆动中心的限位摆轴6下方，电源14为对应的电磁铁13供电，电磁铁13将充当摆动中的限位摆轴6吸附在对应的限位转动槽9内；取出插销8，其余的限位摆轴6在复位弹簧7的作用下滑出限位转动槽9，从而将连接球5与钢管柱31松开；然后通过调垂液压缸12推动钢管柱31在限定方向上摆动，直至钢管柱31摆动至所需角度；然后将插销8插入插槽内，插销8底部将活动的限位摆轴6挤压并推入对应的限位转动槽9内，将连接球5与钢管柱31固定；在本方案中，当调垂液压缸12移动至与钢管柱31摆动方向平行时，电源14随之为垂直于钢管柱31摆动方向的限位摆轴6所对应的电磁铁13供电，电磁铁13将充当摆动中的限位摆轴6吸附在对应的限位转动槽9内，将一体化的插销8取出即可，无需人工挑选对应的插销8，达到节省调垂所花时间。
40.可选地，所述基座1上端面开设有同轴线的环形槽15，所述环形槽15内侧壁上开设有若干等间距分布的齿槽16，所述凹槽底部开设有均匀分布的卡槽17；所述承重板3两端设置有与环形槽15滑动连接的滑座18，所述滑座18上设置有竖直向下的动力电机19，动力电机19的转轴33上转动连接有与齿槽16啮合的驱动齿轮20，驱动齿轮20内壁上开设有若干螺旋状的导槽21；所述转轴33端部竖向滑动连接有连杆22，转轴33周侧固定有若干限位导向块23，转轴33内壁上开设有容纳限位导向块23竖向滑动的导槽21，且连杆22与转轴33之间固定有弹性复位件24，且连杆22周侧固定有导杆25，导杆25与对应导槽21滑动连接。
41.当需要转动承重板3时，同时开启动力电机19，动力电机19转轴33转动时，转轴33带动连杆22同步转动，连杆22转动时带动导杆25在导槽21内滑动，从而使连杆22向上滑动；当导杆25滑动至极限位置时，连杆22滑出卡槽17，同时连杆22通过导杆25带动驱动齿轮20转动，通过驱动齿轮20与齿槽16之间的啮合带动滑座18在滑槽滑动，从而带动承重板3转动；直至承重板3转动至所需角度，同时关闭动力电机19，动力电机19停止驱动转轴33，连杆22在弹性复位件24的作用下向下滑动，同时连杆22通过导杆25与导槽21之间的配合带动连杆22与转轴33转动，直至导杆25复位，此时的连杆22插入对应的卡槽17中，将承重板3固定住；通过导槽21与限位导向块23的配合，使连杆22能够相对于转轴33竖向滑动的同时，也能够随转轴33的转动而转动；在本方案中，调节承重板3方向时，连杆22自动滑出卡槽17将滑座18松开，调节结束后，连杆22自动滑入卡槽17内将滑座18锁住，整个过程简单快捷，无需人工对滑座18进行锁定。
42.可选地，所述承重板3内部两侧开设有导向槽26，所述连接座4两侧固定有与导向槽26滑动连接的导向块32；所述承重板3内部一端处设置有驱动液压缸27，驱动液压缸27端部与连接座4端部固定连接；采用驱动液压缸27充当连接座4的滑动动力，并通过导向槽26与导向块32的配合，对连接座4的滑动起到导向作用。
43.可选地，所述连接球5上开设有同安装钢管柱31的安装槽，所述安装槽与钢管柱31之间设置有套筒28，套筒28周侧一体成型有定位凸起29，套筒28通过螺栓固定于钢管柱31上；通过选择不同厚度的套筒28，即可满足不同尺寸钢管柱31的安装需求，极大的提高了装置的可重复利用率。
44.用于岩石区逆作法钢管柱31精确调控装置的施工方法，包括如下步骤；
45.1)、在岩石区进行桩孔的挖掘，同时在桩孔内放置钢筋笼，并将钢筋笼底部与桩孔底部浇筑一体；将装置放置在地面上，并将调高液压缸2与岩石区地面固定；
46.2)、同时开启动力电机19，动力电机19转轴33转动时，转轴33带动连杆22同步转动，连杆22转动时带动导杆25在导槽21内滑动，从而使连杆22向上滑动；当导杆25滑动至极限位置时，连杆22滑出卡槽17，同时连杆22通过导杆25带动驱动齿轮20转动，通过驱动齿轮20与齿槽16之间的啮合带动滑座18在滑槽滑动，从而带动承重板3转动；直至承重板3转动至所需角度，同时关闭动力电机19，动力电机19停止驱动转轴33，连杆22在弹性复位件24的作用下向下滑动，同时连杆22通过导杆25与导槽21之间的配合带动连杆22与转轴33转动，直至导杆25复位，此时的连杆22插入对应的卡槽17中，将承重板3固定住；启动驱动液压缸27，驱动液压缸27推动连接做在承重板3上滑动，直至连接球5处于钢管柱31的安装位后，关闭驱动液压缸27；
47.3)、通过螺栓等设备将套筒28安装于钢管柱31上，并将钢管柱31吊运至穿过连接球5，通过定位凸起29与定位槽之间的配合，完成钢管柱31的初步安装；
48.4)、通过驱动电机驱动环形块10转动，配合电动伸缩杆11的伸缩，将调垂液压缸12调节至与钢管柱31摆动方向平行；同时，电源14随环形块10转动对应位置，此时的电源14位于充当钢管柱31摆动中心的限位摆轴6下方，电源14为对应的电磁铁13供电，电磁铁13将充当摆动中的限位摆轴6吸附在对应的限位转动槽9内；取出插销8，其余的限位摆轴6在复位弹簧7的作用下滑出限位转动槽9，从而将连接球5与钢管柱31松开；然后通过调垂液压缸12推动钢管柱31在限定方向上摆动，直至钢管柱31摆动至所需角度；然后将插销8插入插槽内，插销8底部将活动的限位摆轴6挤压并推入对应的限位转动槽9内，将连接球5与钢管柱31固定；重复上述过程，直至钢管柱31垂直度达标；
49.5)、测量钢管柱31的地面标高，如标高不符要求，则通过调高液压缸2驱动装置竖向移动，从而调整钢管柱31的地面标高。
50.6)、在桩孔内对进行钢管柱31底部进行混凝土浇筑；在浇筑过程中观察钢管柱31的垂直度，如钢管柱31垂直度出现偏移，重复步骤4)再次调整钢管柱31的垂直度，确保成型钢管柱31精确成型；在混凝土终凝后，通过电动伸缩杆11收回调垂液压缸12，将装置拆除后，再进行第二次混凝土的浇筑。
51.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。