一种超长钢筋笼安装定位装置及施工方法
阅读说明：本技术 一种超长钢筋笼安装定位装置及施工方法 (Installation positioning device and construction method for overlong reinforcement cage ) 是由 张继宇 周灵杰 张海勋 都意 刘龙 张文阁 王国重 刘玉森 尹志凯 范炜 王晶 于 2021-09-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超长钢筋笼安装定位装置及施工方法,包括一插入至桩孔内的定位支撑构件,以及配合于所述定位支撑构件上,且能沿着所述定位支撑构件的轴向滑移的钢筋笼定位装置,以及配合于所述支撑构件顶端,用于连接吊车吊缆用的对接构件；本装置在实际应用中,用于起吊的吊缆作用于对接构件,通过对接构件实现整个装置和钢筋笼的同时起吊,而钢筋笼被多个钢筋笼定位装置夹持固定,受力均匀,避免造成应力形变,同时还可以通过钢筋笼定位装置的配合实现钢筋笼在桩孔内的植入,施工方式简单,且植入完成的钢筋笼无形变,所得到的桩的结构强度均匀,本装置的结构简单,成本低廉,适合推广使用。(The invention discloses an installation and positioning device and a construction method of an overlong reinforcement cage, which comprises a positioning support member inserted into a pile hole, a reinforcement cage positioning device matched on the positioning support member and capable of sliding along the axial direction of the positioning support member, and a butt joint member matched on the top end of the support member and used for connecting a crane cable; this device is in practical application, a messenger for lifting by crane acts on the butt joint component, lift by crane when realizing whole device and steel reinforcement cage through the butt joint component, and steel reinforcement cage is fixed by a plurality of steel reinforcement cage positioner centre grippings, the atress is even, avoid causing stress deformation, can also realize steel reinforcement cage implantation downthehole at the stake through steel reinforcement cage positioner's cooperation simultaneously, the construction method is simple, and the steel reinforcement cage of implantation completion does not have deformation, the structural strength of the stake that obtains is even, the simple structure of this device, therefore, the carrier wave prepaid electric energy meter is low in cost, and is suitable for being generalized to use.)
技术领域
本发明涉及一种超长钢筋笼安装定位装置及施工方法。
背景技术
混凝土灌注桩施工方法进行施工，传统的施工方法无法满足业主对此项目的工期要求。因此公司决定采用长螺旋钻方法进行施工。依据《长螺旋钻孔灌注桩施工工艺标准》（313-2007）、《长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工技术规程》DB11/T582-2008以及《长螺旋钻孔压灌桩技术标准》JGJ/T419-2018等相关技术规范的要求，发现常规长螺旋钻施工时，钢筋笼的长度L≤30m，灌注桩桩径D≤0.6m，灌注桩之间的净间距F≥1m。
该工程项目中混凝土灌注桩长度L=36m、桩径D=0.8m、间隔F=0.3m，各项技术参数均大于一般长螺旋钻的施工控制参数；为了有效的解决上述难题，项目部采用了长度L1=34m一次性成笼的超长钢筋笼进行施工。
超长钢筋笼的起吊则是技术参数控制的关键。如果钢筋笼采用常规起吊方法进行的话，由于钢筋笼自重大（自重近2t/个）以及钢筋延展性等特点，就会产生钢筋笼局部应力变形破坏，将无法满足设计参数，造成混凝土灌注桩的施工质量无法保证。
因此，需要设计一种可以避免吊装导致的钢筋笼应力形变的超长钢筋笼安装定位装置及施工方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以避免吊装导致的钢筋笼应力形变的超长钢筋笼安装定位装置及施工方法。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种超长钢筋笼安装定位装置，包括一插入至桩孔内的定位支撑构件，以及配合于所述定位支撑构件上，且能沿着所述定位支撑构件的轴向滑移的钢筋笼定位装置，以及配合于所述支撑构件顶端，用于连接吊车吊缆用的对接构件。
优选地，所述定位构件包括一锥形的底座，所述底座的下端局部插入至桩孔内，所述底座的顶部设置有外圈部分，所述外圈部分限位于地面，在所述外圈部分的顶部钻设有连接孔；在所述外圈部分的顶部环形设置有2根导向杆；所述钢筋笼定位装置和所述对接构件均与所述导向杆滑动配合；在所述导向杆的外壁靠近底部位置处设置有对所述钢筋笼定位装置形成限位的限位螺丝。
上述的技术方案中，通过锥形的底座，可以与桩孔之间形成定位，增加底座的安装稳定性。其次，我们还可以通过连接孔打入锚杆进行辅助固定，增加底座的稳定性。钢筋笼定位装置沿着导向杆的轴向滑移，可以根据钢筋笼的质量来确定钢筋笼定位装置的使用数量和间隔。通过钢筋笼定位装置给钢筋笼的外壁施加夹持力度，且由于钢筋笼定位装置分设有多个，因此用于固定的力被分散，可以有效的避免对钢筋笼造成的形变。
通过对接构件配合吊车的吊缆，避免吊缆对钢筋笼直接起吊而造成的形变。
优选地，所述钢筋笼定位装置包括环体，在所述环体的外部分设有两个滑套，所述滑套的外壁处设置有机架板，所述机架板和所述环体之间焊接有连杆；所述环体的内部设置有膨胀锁紧装置；被夹持的钢筋笼向下穿过所述环体的轴心，通过所述膨胀锁紧装置收紧后夹持住钢筋笼；在所述外圈部分的顶部设置有放气锥；所述环体的外侧设置有连接所述膨胀锁紧装置的供气管；所述供气管远离所述环体的那一端安装有三通管，并通过所述三通管连接一个充气嘴；所述三通管的剩余一个通路位置处安装有放气装置；所述放气装置的上端配备有第一放气锥；当上下两个放气装置上下堆叠时，所述第一放气锥激发所述放气装置，此时所述膨胀锁紧装置泄气；最下方的所述放气装置配合所述放气锥；所述滑套配合所述导向杆。
上述的技术方案中，通过膨胀锁紧装置的充气膨胀，对钢筋笼的外壁施加夹持力度，通过放气装置在下放钢筋笼的时候自动对膨胀锁紧装置进行放气，让操作更加的简单方便。
优选地，所述膨胀锁紧装置包括弹性膨胀环，以及覆盖于所述弹性膨胀环外侧的防滑尼龙网；所述环体的内部上下设置有两个阶梯槽，在每个所述阶梯槽的槽壁处均固定安装有压环，所述防滑尼龙网被夹持于所述环体和所述压环之间；在所述环体的内壁处设置有凹槽，所述凹槽的上下槽壁处均设置有密封槽，所述弹性膨胀环配合于所述凹槽内，且所述弹性膨胀环的上下侧面处均设置有密封凸圈，所述密封凸圈和所述密封槽之间过盈配合后形成密封，所述弹性膨胀环的内部设置有环形的气道，所述弹性膨胀环的外壁处设置有连通所述凹槽和所述气道的进气孔；所述弹性膨胀环的内圈处设置有弧形的膨胀面；所述气道内充气后所述膨胀面向外膨胀并撑开所述防滑尼龙网，通过所述防滑尼龙网接触被夹持的钢筋笼；所述凹槽连通所述供气管；所述凹槽和所述供气管之间设置有导通孔。
上述的技术方案中，通过气道的充气，使得膨胀面向外膨胀，膨胀后撑开软性的防滑尼龙网，通过防滑尼龙网接触钢筋笼后形成摩擦力，起到钢筋笼的固定效果；且防滑尼龙网可以对膨胀面形成保护，避免钢筋笼对膨胀面造成的磨损和刺破。
优选地，所述放气装置包括竖管，所述竖管的上端设置有螺纹孔，所述第一放气锥的底部设置有和所述螺纹孔配合的螺栓部分；所述竖管的外壁处设置有连接所述三通管的连接管；在所述竖管的内部设置有可上下滑移的活塞，所述活塞的外壁处卡设有橡胶材质的密封环；所述活塞的上端设置有置入槽；在所述置入槽内置入有弹簧，所述弹簧的上端抵住所述竖管的内顶面；在所述竖管的底部开口处螺纹连接有限制所述活塞向下移动距离的限位环；当所述活塞接触所述限位环时，所述密封环封堵所述连接管；所述活塞的底部设置有锥形导向孔；所述活塞的外壁处设置有环形进气槽，所述活塞的底部设置有连通所述进气槽的排气孔；所述放气锥和第一放气锥配合所述锥形导向孔并将所述活塞上推；此时所述环形进气槽配合所述连接管。
上述的放气装置，在上下两个重叠的时候，可以通过放气装置对膨胀锁紧装置放气，松开对钢筋笼的夹持，在钢筋笼的自重作用下，钢筋笼逐步被下放至桩孔内。上述的技术方案中，第一放气锥具有螺栓部分，可以调节放气速度。当螺栓部分向上移动时，进气槽和连接管的连通面积增大，放气速度加快，反之减小。
优选地，在所述滑套的外壁处设置有外壳，在所述外壳内安装有摩擦轮，所述摩擦轮的外壁处设置有环形贴合槽，所述环形贴合槽贴合所述导向杆；所述摩擦轮和所述外壳之间配合有双头螺栓；所述双头螺栓和所述外壳之间配合有阻尼垫片；所述双头螺栓内旋后所述摩擦轮的转动阻尼增加。
上述的技术方案中，通过调节双头螺栓的松紧度，可以调节滑套向下滑移的速度，避免钢筋笼定位装置向下滑移速度过快而导致的失控。
优选地，所述对接构件包括环形的板件，所述导向杆穿过所述板件，所述导向杆的上端设置有对所述板件上行形成限位的限位螺母；在所述板件顶部靠近外侧边缘处环形设置有多个通孔，通过所述通孔配合有吊杆，所述吊杆的上端设置有吊环，所述吊杆的下端向下穿过所述通孔后配合有第一限位螺母，所述吊杆上套设有吸能弹簧，所述吸能弹簧作用于所述第一限位螺母和所述板件之间。
吊拉过程中难免会产生振动，而吊拉的刚性振动有可能导致断裂，因此设计了上述技术方案，通过所设置的吸能弹簧可以起到缓解振动的技术效果。对吊装用的吊缆起到保护效果。
优选地，所述板件的轴心处设置有上凸的球形加强罩。
上述的技术方案中，通过球形加强罩可以减少吊拉对板件造成的形变。
一种超长钢筋笼安装定位装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：首先，将定位支撑构件水平放置，在定位支撑构件内侧搭建钢筋笼，随着钢筋笼的搭建，逐个套设钢筋笼定位装置，每2~4米放置一个所述钢筋笼定位装置；直至钢筋笼搭建完成；
步骤2：将对接构件与定位支撑构件之间装配完成；
步骤3：通过吊车搭配吊缆，吊缆与对接构件之间装配；将钢筋笼从地面起吊，起吊至定位支撑构件保持竖直，然后移动吊臂，将定位支撑构件的下端与桩孔对应；
步骤4：拆卸限位螺丝，使得钢筋笼携带钢筋笼定位装置同时下滑，随后钢筋笼定位装置从最底部的开始放气，每放气一个，钢筋笼下行一段距离，直至钢筋笼完全进入至桩孔内；
步骤5：通过定位支撑构件进行导向，灌注混凝土，灌注至混凝土对钢筋笼产生固定效果，然后拆除掉该超长钢筋笼安装定位装置；然后对桩孔继续灌注混凝土，并振捣即可。
本发明的有益效果是：
本装置在实际应用中，用于起吊的吊缆作用于对接构件，通过对接构件实现整个装置和钢筋笼的同时起吊，而钢筋笼被多个钢筋笼定位装置夹持固定，受力均匀，避免造成应力形变，同时还可以通过钢筋笼定位装置的配合实现钢筋笼在桩孔内的植入，施工方式简单，且植入完成的钢筋笼无形变，所得到的桩的结构强度均匀，本装置的结构简单，成本低廉，适合推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的主视图；
图2为定位支撑构件的局部示意图；
图3为定位支撑构件的俯视图；
图4为钢筋笼定位装置的主视图；
图5为钢筋笼定位装置的剖视图；
图6为图5在A处的局部放大图；
图7为环体的剖视图；
图8为滑套的剖视图；
图9为图8在B-B处的剖视图；
图10为放气装置的剖视图；
图11为对接构件的安装示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1至图11所示。
实施例1
一种超长钢筋笼安装定位装置，包括一插入至桩孔内的定位支撑构件1，以及配合于所述定位支撑构件1上，且能沿着所述定位支撑构件1的轴向滑移的钢筋笼定位装置2，以及配合于所述支撑构件1顶端，用于连接吊车吊缆用的对接构件3。
实施例2
所述定位构件1包括一锥形的底座101，所述底座101的下端局部插入至桩孔内，所述底座101的顶部设置有外圈部分102，所述外圈部分102限位于地面，在所述外圈部分102的顶部钻设有连接孔103；在所述外圈部分102的顶部环形设置有2根导向杆104；所述钢筋笼定位装置2和所述对接构件3均与所述导向杆104滑动配合；在所述导向杆104的外壁靠近底部位置处设置有对所述钢筋笼定位装置2形成限位的限位螺丝188。
上述的技术方案中，通过锥形的底座101，可以与桩孔之间形成定位，增加底座101的安装稳定性。其次，我们还可以通过连接孔103打入锚杆进行辅助固定，增加底座101的稳定性。钢筋笼定位装置2沿着导向杆104的轴向滑移，可以根据钢筋笼的质量来确定钢筋笼定位装置2的使用数量和间隔。通过钢筋笼定位装置2给钢筋笼的外壁施加夹持力度，且由于钢筋笼定位装置2分设有多个，因此用于固定的力被分散，可以有效的避免对钢筋笼造成的形变。
通过对接构件3配合吊车的吊缆，避免吊缆对钢筋笼直接起吊而造成的形变。
实施例3
所述钢筋笼定位装置2包括环体201，在所述环体201的外部分设有两个滑套202，所述滑套202的外壁处设置有机架板203，所述机架板203和所述环体201之间焊接有连杆204；所述环体201的内部设置有膨胀锁紧装置；被夹持的钢筋笼向下穿过所述环体201的轴心，通过所述膨胀锁紧装置收紧后夹持住钢筋笼；在所述外圈部分102的顶部设置有放气锥121；所述环体201的外侧设置有连接所述膨胀锁紧装置的供气管205；所述供气管205远离所述环体201的那一端安装有三通管206，并通过所述三通管206连接一个充气嘴207；所述三通管206的剩余一个通路位置处安装有放气装置5；所述放气装置5的上端配备有第一放气锥511；当上下两个放气装置5上下堆叠时，所述第一放气锥511激发所述放气装置5，此时所述膨胀锁紧装置泄气；最下方的所述放气装置5配合所述放气锥121；所述滑套202配合所述导向杆104。
上述的技术方案中，通过膨胀锁紧装置的充气膨胀，对钢筋笼的外壁施加夹持力度，通过放气装置5在下放钢筋笼的时候自动对膨胀锁紧装置进行放气，让操作更加的简单方便。
实施例4
所述膨胀锁紧装置包括弹性膨胀环401，以及覆盖于所述弹性膨胀环401外侧的防滑尼龙网402；所述环体201的内部上下设置有两个阶梯槽221，在每个所述阶梯槽221的槽壁处均固定安装有压环222，所述防滑尼龙网402被夹持于所述环体201和所述压环222之间；在所述环体201的内壁处设置有凹槽223，所述凹槽223的上下槽壁处均设置有密封槽224，所述弹性膨胀环401配合于所述凹槽223内，且所述弹性膨胀环401的上下侧面处均设置有密封凸圈403，所述密封凸圈403和所述密封槽224之间过盈配合后形成密封，所述弹性膨胀环401的内部设置有环形的气道404，所述弹性膨胀环401的外壁处设置有连通所述凹槽223和所述气道404的进气孔405；所述弹性膨胀环401的内圈处设置有弧形的膨胀面406；所述气道404内充气后所述膨胀面406向外膨胀并撑开所述防滑尼龙网402，通过所述防滑尼龙网402接触被夹持的钢筋笼；所述凹槽223连通所述供气管205；所述凹槽223和所述供气管205之间设置有导通孔288。
上述的技术方案中，通过气道404的充气，使得膨胀面406向外膨胀，膨胀后撑开软性的防滑尼龙网402，通过防滑尼龙网402接触钢筋笼后形成摩擦力，起到钢筋笼的固定效果；且防滑尼龙网402可以对膨胀面406形成保护，避免钢筋笼对膨胀面406造成的磨损和刺破。
实施例5
所述放气装置5包括竖管501，所述竖管501的上端设置有螺纹孔502，所述第一放气锥511的底部设置有和所述螺纹孔502配合的螺栓部分512；所述竖管501的外壁处设置有连接所述三通管206的连接管503；在所述竖管501的内部设置有可上下滑移的活塞504，所述活塞504的外壁处卡设有橡胶材质的密封环505；所述活塞504的上端设置有置入槽506；在所述置入槽506内置入有弹簧507，所述弹簧507的上端抵住所述竖管501的内顶面；在所述竖管501的底部开口处螺纹连接有限制所述活塞504向下移动距离的限位环508；当所述活塞504接触所述限位环508时，所述密封环505封堵所述连接管503；所述活塞504的底部设置有锥形导向孔509；所述活塞504的外壁处设置有环形进气槽521，所述活塞504的底部设置有连通所述进气槽521的排气孔522；所述放气锥121和第一放气锥511配合所述锥形导向孔509并将所述活塞504上推；此时所述环形进气槽521配合所述连接管503。
上述的放气装置5，在上下两个重叠的时候，可以通过放气装置5对膨胀锁紧装置放气，松开对钢筋笼的夹持，在钢筋笼的自重作用下，钢筋笼逐步被下放至桩孔内。上述的技术方案中，第一放气锥511具有螺栓部分512，可以调节放气速度。当螺栓部分512向上移动时，进气槽521和连接管503的连通面积增大，放气速度加快，反之减小。
实施例6
在所述滑套202的外壁处设置有外壳232，在所述外壳232内安装有摩擦轮242，所述摩擦轮242的外壁处设置有环形贴合槽252，所述环形贴合槽252贴合所述导向杆104；所述摩擦轮242和所述外壳232之间配合有双头螺栓262；所述双头螺栓262和所述外壳232之间配合有阻尼垫片272；所述双头螺栓262内旋后所述摩擦轮242的转动阻尼增加。
上述的技术方案中，通过调节双头螺栓262的松紧度，可以调节滑套202向下滑移的速度，避免钢筋笼定位装置2向下滑移速度过快而导致的失控。
实施例7
所述对接构件3包括环形的板件311，所述导向杆104穿过所述板件311，所述导向杆104的上端设置有对所述板件311上行形成限位的限位螺母312；在所述板件311顶部靠近外侧边缘处环形设置有多个通孔，通过所述通孔配合有吊杆313，所述吊杆313的上端设置有吊环314，所述吊杆313的下端向下穿过所述通孔后配合有第一限位螺母315，所述吊杆313上套设有吸能弹簧316，所述吸能弹簧316作用于所述第一限位螺母315和所述板件311之间。
吊拉过程中难免会产生振动，而吊拉的刚性振动有可能导致断裂，因此设计了上述技术方案，通过所设置的吸能弹簧316可以起到缓解振动的技术效果。对吊装用的吊缆起到保护效果。
实施例8
所述板件311的轴心处设置有上凸的球形加强罩333。
上述的技术方案中，通过球形加强罩333可以减少吊拉对板件311造成的形变。
实施例9
一种超长钢筋笼安装定位装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：首先，将定位支撑构件1水平放置，在定位支撑构件1内侧搭建钢筋笼，随着钢筋笼的搭建，逐个套设钢筋笼定位装置2，每2米放置一个所述钢筋笼定位装置2；直至钢筋笼搭建完成；
步骤2：将对接构件3与定位支撑构件1之间装配完成；
步骤3：通过吊车搭配吊缆，吊缆与对接构件3之间装配；将钢筋笼从地面起吊，起吊至定位支撑构件1保持竖直，然后移动吊臂，将定位支撑构件1的下端与桩孔对应；
步骤4：拆卸限位螺丝188，使得钢筋笼携带钢筋笼定位装置2同时下滑，随后钢筋笼定位装置2从最底部的开始放气，每放气一个，钢筋笼下行一段距离，直至钢筋笼完全进入至桩孔内；
步骤5：通过定位支撑构件1进行导向，灌注混凝土，灌注至混凝土对钢筋笼产生固定效果，然后拆除掉该超长钢筋笼安装定位装置；然后对桩孔继续灌注混凝土，并振捣即可。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。