阅读说明：本技术 一种基坑逆作法钢管结构柱对接平台及对接方法 (Foundation pit reverse construction method steel pipe structure column butt joint platform and butt joint method ) 是由 陈兵 雷斌 李红波 李新元 胡亚江 闫肖飞 杨海霞 宋睿 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基坑逆作法钢管结构柱对接平台及对接方法,属于基坑逆作法结构柱施工技术领域,其包括上支撑架和下支撑架,下支撑架纵向设有两组螺杆,螺杆螺纹连接有套筒螺母,上支撑架一体连接有钢管套筒,螺杆部分插入钢管套筒内且钢管套筒下端抵压于套筒螺母上端；解决了现有的对接平台制作材料强度低、垂直度控制不足、稳定性不够等诸多问题。(The invention discloses a foundation pit reverse construction method steel pipe structural column butt-joint platform and a butt-joint method, belonging to the technical field of foundation pit reverse construction method structural column construction, wherein the foundation pit reverse construction method steel pipe structural column butt-joint platform comprises an upper support frame and a lower support frame, wherein the lower support frame is longitudinally provided with two groups of screw rods, the screw rods are in threaded connection with sleeve nuts, the upper support frame is integrally connected with a steel pipe sleeve, the screw rods are partially inserted into the steel pipe sleeve, and the lower end of the steel pipe sleeve is pressed; the problems that the existing butt joint platform manufacturing material is low in strength, insufficient in verticality control, insufficient in stability and the like are solved.)

一种基坑逆作法钢管结构柱对接平台及对接方法

技术领域

本发明涉及基坑逆作法结构柱施工技术领域，尤其涉及一种基坑逆作法钢管结构柱对接平台及对接方法。

背景技术

随着我国经济的发展，城市建设大规模的高层建筑地基基础与地下室、大型地下商场、地下停车场、地铁车站等都面临深基坑工程的问题，逆作法将深基坑地下结构自上往下逐层施工，这种非常规的施工与传统的深基坑施工方法相比，在环境保护、资源节约、工期控制等诸多方面具有明显的优势。

采用逆作法施工时，地下结构基础桩首先施工，钢管结构柱是常见的形式之一。钢管结构柱施工时，精度一般要求达到1/300～1/500，有的甚至要求达到1/1000。为确保满足高精度要求，一般采用全套管全回转钻机定位。由于全套管全回转钻机高度约3.5m，钢管桩顶标高一般处于地面以下位置，为满足钻机孔口定位需求，施工时一般采用结构柱连接工具柱的方式定位。

为满足结构柱的定位时的高精度要求，一般在钢管结构柱和工具柱均在工厂预订制作。实际施工中，遇到基坑逆作法钢管结构柱长度超长，为便于运输，钢构工厂一般采用分段制作，然后运输至施工现场进行对接，包括钢管柱相互之间和钢管柱与工具柱之间的对接。

传统拼接平台由若干个拼接架、按一定间距排列组成，拼接架一般用槽钢、三角铁加工制作，按5m左右间距设置，可以一次容纳2根钢管柱在平台架上作业；对接时，利用每一道架子的标高，侧面挡板在同一竖直面上且与平台水平面垂直，保持两段钢管中心轴线在同一线上。

但是上述技术方案存在以下问题：

1、制作材料：传统对接平台由普通槽钢和三角铁焊接而成，材料强度低，易弯曲、易生锈；

2、垂直度控制：由于架子采用焊接制作，未设置高度调节装置，需要通过起重机起吊加后增减垫片来调节，因此，钢管柱拼接过程中的垂直度控制，完全依赖于地面平整度和施工人员的经验；

3、稳定性：传统架子在地面由于未设置固定装置，在起重机吊放钢管柱时，容易产生由于重心偏置而导致的局部受力过大而易造成架子变形和倾倒，存在一定的安全风险。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种安全、可靠、精确的基坑逆作法钢管柱现场对接平台，并总结出一套现场对接、垂直度控制的施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基坑逆作法钢管结构柱对接平台，包括上支撑架和下支撑架，所述下支撑架纵向设有两组螺杆，所述螺杆螺纹连接有套筒螺母，所述上支撑架一体连接有钢管套筒，所述螺杆部分插入钢管套筒内且所述钢管套筒下端抵压于套筒螺母上端。

通过采用上述技术方案，工作人员旋转套筒螺母，由于套筒螺母与螺杆是螺纹连接的，套筒螺母可在螺杆上下移动，从而抬高或降低上支撑架；在实际对接工作中，使用者需准备若干个对接平台，然后将对接平台沿直线方向分布开，并调节所有的对接平台的上支撑架至相同的预设高度，之后便可采用吊车等工具将钢管柱和工具柱吊至对接平台上，让钢管柱和工具柱能够在一个水平地条件下完成对接，从而避免客观的不水平因素影响钢管柱和工具柱对接时的垂直度控制；另外，本发明所称的对接工作指的是钢管柱与钢管柱之间或者钢管柱与工具柱之间的对接工作。

作为优选，所述螺杆包括螺纹段和无螺纹段，所述无螺纹段位于螺杆的上端，且所述无螺纹段插入钢管套筒内。

通过采用上述技术方案，套筒螺母至多旋转至螺纹段的顶上，而无法旋转至无螺纹段，使得螺杆总会存有一段无螺纹段是与钢管套筒插接配合的，避免工作人员过度旋转套筒螺母致使螺杆与钢管套筒完全脱离的情况发生。

作为优选，所述套筒螺母的侧壁水平连接有若干旋转手柄，所述螺杆为梯形螺杆，且其螺距为8mm。

通过采用上述技术方案，旋转手柄用于帮助工作人员旋转套筒螺母；采用梯形螺杆可以提高螺杆本身的承载能力。

作为优选，所述螺杆的下端与一支撑钢板固定连接，所述支撑钢板一体连接于下支撑架，所述下支撑架的底部固定于基底钢板上。

通过采用上述技术方案，支撑钢板增加螺杆与下支撑架的接触面积，基底钢板增加下支撑架与地面的接触面积，都是用于均匀分散受力。

作为优选，所述上支撑架和下支撑架均为由10mm厚钢板切割焊接而成的工字钢支撑架，所述下支撑架的上平面和下平面之间焊接有支撑钢筋；所述基底钢板采用尺寸为750mm×1500mm且厚度为15mm的钢板制成，所述基底钢板上设有起重吊耳。

通过采用上述技术方案，支撑钢筋可以提高下支撑架的结构强度，而起重吊耳是为了方便吊车吊起对接平台。

一种基坑逆作法钢管结构柱对接方法，依次包括钢管柱和工具柱的加工制作与运输工序、对接平台安装工序、对接平台首次校平工序、吊装就位工序、对接平台二次校平工序、对接检验工序和焊接固定工序；

所述对接平台安装工序包括以下步骤：

S31、相邻对接平台的间距为5m，根据钢管柱的长度，确定所需对接平台的数量；

S32、根据对接平台的数量划定安装的位置，并将对接平台依次置于划定的安装位置上；

S33、对接平台的四个角均设置有两个固定在地面上的膨胀螺钉，且利用螺纹钢焊接在两个膨胀螺钉端部，以形成四个固定扣件分别固定对接平台的四个角；

所述对接平台首次校平工序包括以下步骤：

S41、准备水准仪，对水准仪的i角误差进行检查，确定所述水准仪的i角误差不超过15″；

S42、将水准仪架设在所有对接平台所在区域的中部，并将水准尺逐一放置于各对接平台的上支撑架上，并旋转对接平台的套筒螺母，使所有对接平台调节至设计高度；

所述对接平台二次校平工序包括以下步骤：

S61、在钢管柱和工具柱吊装至对接平台后开启水准仪；

S62、利用水准仪对所有的对接平台再次校核，旋转对接平台的套筒螺母，调节所有对接平台至设计高度。

作为优选，所述钢管柱和工具柱的加工制作与运输工序包括以下步骤：

S11、按照预设标准中对结构和垂直度的要求，制造钢管柱和工具柱；

S12、成品钢管柱的长度若超出运输要求，则分段制作、分段运输至对接场地。

作为优选，在所述钢管柱和工具柱的加工制作与运输工序和所述对接平台安装工序之间，还包括对接场地硬化处理工序，所述对接场地硬化处理工序包括以下步骤：

S21、清理对接场地表面杂物和浮浆；

S22、浇筑厚15cm的C15混凝土地坪，且所述地坪的基础面平整度在10m以内误差控制于3mm内，在10m以外误差控制于5mm内；

S23、待地坪表面干燥后，用油漆标识对接平台的安装位置。

作为优选，所述吊装就位工序包括以下步骤：

S51、在每个对接平台的上支撑架安装两个木榫；

S52、采用吊车分别将待对接的钢管柱和工具柱吊放至对接平台的两个木榫之间；

S53、将对接螺栓安置在钢管柱和工具柱的对位孔中，并将对接螺栓旋紧至60％。

作为优选，所述对接检验工序包括对钢管柱进行垂直方向对接精度检查和水平方向对接精度检查；

所述垂直方向对接精度检查包括以下具体步骤：

S71、沿着钢管柱的长度方向设置n个测量点；

S72、测量每个测量点处的钢管柱的高度值，依次记录为H₁，

H₂，…，H_n；

S73、采用白塞尔公式求得误差m₁，若m₁≤1/600，则进入水平方向对接精度检查，若m₁>1/600，则拧松对接螺栓重新调节，直至m₁≤1/600；

所述水平方向对接精度检查包括以下具体步骤：

S74、将两个激光水平仪安置于钢管柱远离工具柱的一端的两侧，同时调整两个激光水平仪位置至激光线与钢管柱的轴线平行，且激光线的高度与钢管柱的轴线高度一致；

S75、沿着钢管柱的长度方向，在钢管柱的两端及钢管柱与钢管柱对接位置附近，选取n个测量点；

S76、采用带水平气泡的尺子，在测量点处，测量钢管柱两侧的管壁分别至两个激光水平仪的激光线的距离，分别记录为L₁，L₂，…，L_n和R₁,R₂,…，R_n；

S77、根据数据L₁，L₂，…，L_n，采用白塞尔公式求得左方向弯曲误差m₂，根据数据R₁,R₂,…，R_n，采用白塞尔公式求得右方向弯曲误差m₃；

S78、若m₂和m₃均小于或等于1/600，则进入焊接固定工序，若m₂和m₃存在其中一个大于1/600，则需拧松对接螺栓重新调节，直至m₂和m₃均小于或等于1/600。

本发明的有益效果是：

1、制作简单操作方便

对接平台结构设计简单，制作方便，起吊、拆装和操作便利；

2、定位效率高

只需要手动调节升降的螺杆装置，即可快速完成对接调节，简单易行，操作方便，定位效率高；

3、对接精度高

手动转动套筒螺母，精准地控制上支撑架的高度，并可在对接过程中，采用精密的水准仪和激光水平仪对垂直度进行校核、检验，通过对偏差进行调节，可确保对接满足的垂直度的要求；

4、安全可靠

对接平台的基座安放硬地化场地，可有效防止因不均匀沉降造成结构柱偏差和意外安全事故发生；

基座设置10mm厚基底钢板，且采用膨胀螺钉及螺纹钢固定，避免平台受力滑动，提升平台的安全稳定性；手动丝杆升降架采用具有自锁功能的梯形螺纹螺杆，同时梯形螺杆螺纹螺杆上端设置长度为95mm无螺纹的部分，可有效控制调节器过度上升所造成的平台不稳定危险；

5、综合成本低

对接平台自制，材料经济，操作时只需要2～3人即可满足要求；平台拆装便利，可重复使用，综合成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明中对接平台的结构示意图；

图2为本发明中螺杆和套筒螺母的结构示意图；

图3为本发明进行垂直方向对接精度检查时的主视图；

图4为本发明进行水平方向对接精度检查时的俯视图。

图中各附图标记说明如下：

1、对接平台；101、上支撑架；102、下支撑架；103、螺杆；104、套筒螺母；105、钢管套筒；106、旋转手柄；107、支撑钢板；108、基底钢板；109、支撑钢筋；110、起重吊耳；2、钢管柱；3、工具柱；4、激光水平仪。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

传统方式完成钢构柱和工具柱的对接工作，采用的是普通的对接平台，需要利用垫片等工具以及工作人员的施工经验，完成所有对接平台的水平度的调节，并且，容易产生由于重心偏置而导致的局部受力过大而易造成架子变形和倾倒。

为解决上述技术问题，本发明分别提供一种基坑逆作法钢管结构柱对接平台以及一种基坑逆作法钢管结构柱对接方法。

一种基坑逆作法钢管结构柱对接平台，如图1和图2所示，包括上支撑架101和下支撑架102，下支撑架102纵向设有两组螺杆103，螺杆103螺纹连接有套筒螺母104，上支撑架101一体连接有钢管套筒105，螺杆103部分插入钢管套筒105内且钢管套筒105下端抵压于套筒螺母104上端。

具体工作原理：工作人员旋转套筒螺母104，由于套筒螺母104与螺杆103是螺纹连接的，套筒螺母104可在螺杆103上下移动，从而抬高或降低上支撑架101；在实际对接工作中，使用者需准备若干个对接平台1，然后将对接平台1沿直线方向分布开，并调节所有的对接平台1的上支撑架101至相同的预设高度，之后便可采用吊车等工具将钢管柱2和工具柱3吊至对接平台1上，让钢管柱2和工具柱3能够在一个水平地条件下完成对接，从而避免客观的不水平因素影响钢管柱2和工具柱3对接时的垂直度控制；另外，本发明所称的对接工作指的是钢管柱2与钢管柱2之间或者钢管柱2与工具柱3之间的对接工作。

螺杆103包括螺纹段和无螺纹段，无螺纹段位于螺杆103的上端，且无螺纹段插入钢管套筒105内；套筒螺母104至多旋转至螺纹段的顶上，而无法旋转至无螺纹段，使得螺杆103总会存有一段无螺纹段是与钢管套筒105插接配合的，避免工作人员过度旋转套筒螺母104致使螺杆103与钢管套筒105完全脱离的情况发生。

套筒螺母104的侧壁水平连接有若干旋转手柄106，螺杆103为梯形螺杆103，且其螺距为8mm；旋转手柄106用于帮助工作人员旋转套筒螺母104；采用梯形螺杆103可以提高螺杆103本身的承载能力。

螺杆103的下端与一支撑钢板107固定连接，支撑钢板107一体连接于下支撑架102，下支撑架102的底部固定于基底钢板108上；支撑钢板107增加螺杆103与下支撑架102的接触面积，基底钢板108增加下支撑架102与地面的接触面积，都是用于均匀分散受力。

上支撑架101和下支撑架102均为由10mm厚钢板切割焊接而成的工字钢支撑架，下支撑架102的上平面和下平面之间焊接有支撑钢筋109；基底钢板108采用尺寸为750mm×1500mm且厚度为15mm的钢板制成，基底钢板108上设有起重吊耳110。支撑钢筋109可以提高下支撑架102的结构强度，而起重吊耳110是为了方便吊车吊起对接平台1。

本发明所提供的对接平台1可在对接现场制作，并且所使用到的零部件均是能够购买到的，为此，本发明具体提供每一个零部件的规格。

1、基座

(1)基座包括基底钢板108、工字钢式的下支撑架102及起重吊耳110，基底钢板108与下支撑架102焊接，其主要作为对接平台1底部的支承受力结构和支撑稳定作用。

(2)基底钢板108：采用15mm钢板，尺寸750mm×1500mm，为平台提供支撑受力基础。

(3)下支撑架102：为非标准工字钢，由10mm厚钢板切割焊接而成，平面尺寸为165mm×90mm(长×宽)；为提高调节螺栓结构下部的承载力，在支撑钢板107中心下方焊接支撑钢筋109(螺纹钢筋Φ25mm，长度：145mm)。

(4)起重吊耳110：为起吊搬运提供绑扎，由10mm钢板切割焊接而成。

2、升降结构

(1)升降结构包括带支撑底板的螺杆103、带旋转手柄106的套筒螺母104以及带钢管套筒105的工字钢式的上支撑架101。

(2)带支撑底板的螺杆103：螺杆103材料选用Tr55×8合金工具钢，长度为225mm,公称直径为55mm，螺距为8mm，螺杆103上端设置为无螺纹段，无螺纹段的长度为95mm，以确保螺杆103与上支撑架101相配合的稳定安全；支撑钢板107由20mm厚的钢板切割而成，尺寸为155mm×150mm，为螺杆103提供支撑，螺杆103焊接在支撑钢板107中心位置，均匀分散螺栓受力。

(3)带旋转手柄106的套筒螺母104：旋转手柄106为三根Φ12mm螺纹钢筋，等距地焊接在套筒螺母104的侧壁；套筒螺母104材料选用合金工具钢，采用公称直径为55mm的梯形螺纹，螺距为8mm，满足自锁条件，外径为80mmm，套筒高度为60mm。

(4)带钢管套筒105的工字钢式的上支撑架101：由10mm钢板切割焊接而成，尺寸为腰高165mm×腿宽150mm×腰厚10mm。

为了提高对接工作的对接精度，本发明还提供一种基坑逆作法钢管结构柱对接方法。

一种基坑逆作法钢管结构柱对接方法，依次包括钢管柱和工具柱的加工制作与运输工序S1、对接场地硬化处理工序S2、对接平台安装工序S3、对接平台首次校平工序S4、吊装就位工序S5、对接平台二次校平工序S6、对接检验工序S7和焊接固定工序S8。

一、钢管柱和工具柱的加工制作与运输工序S1

本工序包括以下步骤：

S11、按照预设标准中对结构和垂直度的要求，制造钢管柱2和工具柱3；

S12、成品钢管柱2的长度若超出运输要求，则分段制作、分段运输至对接场地。

并且，钢管柱2运输至对接场地后，按照施工分区图堆放至指定区域，分类堆放，搭设台架单层平放，使用木榫固定防止滚动。

二、对接场地硬化处理工序S2

本工序包括以下步骤：

S21、清理对接场地表面杂物和浮浆；

S22、浇筑厚15cm的C15混凝土地坪，且地坪的基础面平整度在10m以内误差控制于3mm内，在10m以外误差控制于5mm内；

S23、待地坪表面干燥后，用油漆标识对接平台1的安装位置。

三、对接平台安装工序S3

本工序包括以下步骤：

S31、相邻对接平台1的间距为5m，根据钢管柱2的长度，确定所需对接平台1的数量；

S32、根据对接平台1的数量划定安装的位置，并将对接平台1依次置于划定的安装位置上；

S33、对接平台1的四个角均设置有两个固定在地面上的膨胀螺钉，且利用螺纹钢焊接在两个膨胀螺钉端部，以形成四个固定扣件分别固定基底钢板108的四个角。

S33步骤中的膨胀螺钉和螺纹钢可以在图1中的基底钢板108的四角处看到。

四、对接平台首次校平工序S4

本工序包括以下步骤：

S41、准备水准仪，对水准仪的i角误差进行检查，确定水准仪的i角误差不超过15″；

S42、将水准仪架设在所有对接平台1所在区域的中部，并将水准尺逐一放置于各对接平台1的上支撑架101上，并旋转对接平台1的套筒螺母104，使所有对接平台1调节至设计高度。

五、吊装就位工序S5

本工序包括以下步骤：

S51、在每个对接平台1的上支撑架101安装两个木榫；

S52、采用吊车分别将待对接的钢管柱2和工具柱3吊放至对接平台1的两个木榫之间；

S53、将对接螺栓安置在钢管柱2和工具柱3的对位孔中，并将对接螺栓旋紧至60％。

六、对接平台二次校平工序S6

本工序包括以下步骤：

S61、在钢管柱2和工具柱3吊装至对接平台1后开启水准仪；

S62、利用水准仪对所有的对接平台1再次校核，旋转对接平台1的套筒螺母104，调节所有对接平台1至设计高度。

七、对接检验工序S7

本工序包括对钢管柱2进行垂直方向对接精度检查和水平方向对接精度检查。

如图3所示，其中，垂直方向对接精度检查包括以下具体步骤：

S71、沿着钢管柱2的长度方向设置n个测量点；

S72、测量每个测量点处的钢管柱2的高度值，依次记录为H₁，H₂，…，H_n；

S73、采用白塞尔公式求得误差m₁，若m₁≤1/600，则进入水平方向对接精度检查，若m₁>1/600，则拧松对接螺栓重新调节，直至m₁≤1/600；

如图4所示，水平方向对接精度检查包括以下具体步骤：

S74、将两个激光水平仪4安置于钢管柱2远离工具柱3的一端的两侧，同时调整两个激光水平仪4位置至其射出的激光线与钢管柱2的轴线平行，且激光线的高度与钢管柱2的轴线高度一致；

S75、沿着钢管柱2的长度方向，在钢管柱2的两端及钢管柱2与钢管柱2对接位置附近，选取n个测量点；

S76、采用带水平气泡的尺子，在测量点处，测量钢管柱2两侧的管壁分别至两个激光水平仪4的激光线的距离，分别记录为L₁，L₂，…，L_n和R₁,R₂,…，R_n；

S77、根据数据L₁，L₂，…，L_n，采用白塞尔公式求得左方向弯曲误差m₂，根据数据R₁,R₂,…，R_n，采用白塞尔公式求得右方向弯曲误差m₃；

S78、若m₂和m₃均小于或等于1/600，则进入焊接固定工序，若m₂和m₃存在其中一个大于1/600，则需拧松对接螺栓重新调节，直至m₂和m₃均小于或等于1/600。

八、焊接固定工序S8

本工序在对接检验工序之后进行，采用常规的焊接固定方式即可，焊接时禁止在对接平台上负重。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。