钢筋笼定位装置以及钢筋笼下放方法

技术领域

本发明涉及钻孔灌注桩中钢筋笼下放入桩基中的技术领域，具体而言，涉及钢筋笼定位装置以及钢筋笼下放方法。

背景技术

在公路、铁路桥梁等建设工程中，灌注桩因其具有承载力大且适应性强等特点，已经成为重要的基础形式，在实际工程中应用广泛。受地质条件与工程难度限制，变截面灌注桩的应用开始增多。和传统的等截面灌注桩相比，变截面灌注桩具有如下优点：在变截面处能利用部分土(岩)层作为持力层，从而增强其承载力；相较于等截面灌注桩，变截面灌注桩能显著减低材料(钢筋和混凝土)用量。因此，对于持力岩层埋置深度较深的地区，变截面灌注桩的经济价值和社会意义显著。

在灌注桩诸多施工环节中，钢筋笼是否准确就位直接影响桩基的质量。倘若钢筋笼并未下放到准确的位置，会改变其上部内力分布，影响灌注桩整体结构的稳定性，产生难以控制的风险，因此需要对钢筋笼的下放进行控制。例如，中国发明专利CN101250870B公开了一种灌注桩钢筋笼定位装置，该装置优点在于不影响开挖作业以及可节省吊筋材料。但是，现有技术中的定位装置并不能很好地适用于变截面灌注桩。

现有技术中的定位装置之所以不能适用于变截面灌注桩的原因主要在于：与直径恒定的灌注桩不同，变截面灌注桩的横截尺寸及形状会沿着桩身轴向变化，使得在变截面灌注桩的施工过程中，在同一个位置，需要下放的钢筋笼的横截面尺寸不同，因此，传统的定位装置在使用时需要多次、安装、调整。可见，采用既有定位装置将显著增加施工时间，降低施工效率，提升施工成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提供钢筋笼定位装置以及钢筋笼下放方法，以解决现有技术中钢筋笼定位装置使用不便的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了钢筋笼定位装置，技术方案如下：

钢筋笼定位装置，包括：第一盘体，所述第一盘体安装于桩基入口的上方；所述第一盘体上设有与钢筋笼的横截面尺寸适配的通道；激光发射器，所述激光发射器的工作端朝向桩基内部，所述激光发射器为至少两个，所述至少两个激光发射器围成的中心即为桩基轴心或钢筋笼轴心；轨道，所述轨道与激光发射器的数量适配，所述激光发射器可以沿轨道移动；所述轨道的一端与第一盘体连接，另一端由通道的外缘朝向中心处延伸。

在本发明的钢筋笼定位装置中，根据钢筋笼横截面尺寸的不同，激光发射器的位置可以适应性移动，从而能够测试多种规格的钢筋笼的轴心。可见，本发明的结构非常简单，使用方便，并且能够实现快速精准定位，从而能够显著提升钢筋笼的下放效率，从而节约灌注桩的施工周期。

作为本发明第一方面的进一步改进，还包括驱动激光发射器沿轨道移动的驱动机构。由此，使用更加方便，有助于实现快速定位。

作为本发明第一方面的进一步改进，所述驱动机构与激光发射器的数量适配；所述驱动机构包括：第二盘体，所述第二盘体与第一盘体连接并且可以相对于第一盘体转动；所述第二盘体上设有与钢筋笼的横截面尺寸适配的通道；连接杆，所述连接杆一端与第二盘体铰接，另一端由通道的外缘朝向中心处延伸；连接轴，所述连接轴一端与连接杆连接，另一端穿过轨道上的弧形孔后与激光发射器连接。由此，转动第二盘体即可实现激光发射器间距的同步缩小和增大，从而可以针对不同横截面尺寸的钢筋笼进行快速调整，显著提升定位效率和实用性。

作为本发明第一方面的进一步改进，所述第二盘体的外缘上设有第一齿轮；所述驱动机构还包括与第一齿轮啮合的第二齿轮以及驱动第二齿轮转动的第一电机。由此，使用更加方便，有助于实现快速定位。

作为本发明第一方面的进一步改进，所述轨道与第一盘体通过两个螺栓机构连接。由此，便于快速拆装轨道。

作为本发明第一方面的进一步改进，所述激光发射器为四个且等间距分布。由此，能够显著提升定位的速率和准确性。

作为本发明第一方面的进一步改进，还包括底座，底座上设有与钢筋笼的横截面尺寸适配的通道，第一盘体和底座通过立柱连接。由此，在底盘和第一盘体之间形成操作空间，便于轨道的拆装。

作为本发明第一方面的进一步改进，所述底座的底部设有滚轮机构；并且/或者，所述底座上设有调平机构。由此，使用更加方便，且能够适应于不平的地面。

为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，提供了采用上述第一方面所述的钢筋笼定位装置的钢筋笼下放方法，技术方案如下：

第一种钢筋笼下放方法，包括以下步骤：

(1)将钢筋笼下放到桩基中；下放后将钢筋笼定位装置移动至桩基入口处；

(2)对钢筋笼轴心进行定位，生成钢筋笼轴心坐标；

(3)将钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标进行对比；

若钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标的差值小于误差阈值，则完成下放；若钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标的差值达到误差阈值，则进入步骤(4)；

(4)移动钢筋笼，然后进入步骤(2)。

第二种钢筋笼下放方法，包括以下步骤：

(1)放置钢筋笼定位装置：根据桩基轴心坐标，移动钢筋笼定位装置至使激光发射器围成的中心坐标与桩基轴心坐标的差值小于误差范围；

(2)拆卸轨道，使钢筋笼穿过定位装置的通道并下放到桩基中；钢筋笼下放后安装轨道；

(3)对钢筋笼轴心进行定位，生成钢筋笼轴心坐标；

(4)将钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标进行对比；

若钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标的差值小于误差阈值，则完成下放；若钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标的差值达到误差阈值，则进入步骤(5)；

(5)移动钢筋笼，然后进入步骤(3)。

在本发明的钢筋笼下放方法中，桩基轴心坐标可以直接通过查询设计图纸得到。与第一种钢筋笼下放方法相比，第二种钢筋笼下放方法中首先根据桩基轴心坐标放置定位装置，使得钢筋笼下放过程中能够受到通道的导向作用，从而实现钢筋笼下放的预定位，有助于减少钢筋笼下放后的定位时长，从而实现快速精准定位。当然，当不能通过资料查询得到桩基轴心坐标时，可采用本发明的钢筋笼定位装置测试得到桩基轴心坐标。

可见，本发明的钢筋笼定位装置以及钢筋笼下放方法简单易实施，适用于多种横截面尺寸的钢筋笼，能够实现快速精准定位，从而能够显著提升钢筋笼尤其是变截面钢筋笼的下放效率，具有极强的实用性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的钢筋笼定位装置的实施例在一个方向的结构示意图。

图2为本发明的钢筋笼定位装置的实施例在另一个方向的结构示意图。

上述附图中的有关标记为：

100-第一盘体，110-螺栓机构，200-激光发射器，300-轨道，310-弧形孔，410-第二盘体，411-第一齿轮，420-连接杆，430-连接轴，440-第二齿轮，450-第一电机，500-底座，510-滚轮机构，520-圆形水准气泡尺，600-立柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

图1为本发明的钢筋笼定位装置的实施例在一个方向的结构示意图。图2为本发明的钢筋笼定位装置的实施例在另一个方向的结构示意图。

如图1-2所示，钢筋笼定位装置包括第一盘体100、激光发射器200、轨道300、驱动机构和底座500。所述第一盘体100安装于桩基入口的上方；所述第一盘体100上设有与钢筋笼的横截面尺寸适配的通道。所述激光发射器200的工作端朝向桩基内部，所述激光发射器200为四个且等间距分布，四个激光发射器200围成的中心即为桩基轴心或钢筋笼轴心。所述轨道300与激光发射器200的数量适配，所述激光发射器200可以沿轨道300移动；所述轨道300的一端与第一盘体100连接，另一端由通道的外缘朝向中心处延伸；所述轨道300与第一盘体100通过两个螺栓机构110连接。所述驱动机构用于驱动激光发射器200沿轨道300移动的驱动机构，所述驱动机构与激光发射器200的数量适配。底座500上设有与钢筋笼的横截面尺寸适配的通道，第一盘体100和底座500通过四个立柱600连接，所述底座500的底部设有滚轮机构510，所述底座500上设有调平机构。

所述驱动机构包括第二盘体410、连接杆420、连接轴430、第二齿轮440和第一电机450。所述第二盘体410与第一盘体100连接并且可以相对于第一盘体100转动，所述第二盘体410的外缘上设有第一齿轮411；所述第二盘体410上设有与钢筋笼的横截面尺寸适配的通道；所述连接杆420一端与第二盘体410铰接，另一端由通道的外缘朝向中心处延伸；所述连接轴430一端与连接杆420连接，另一端穿过轨道300上的弧形孔310后与激光发射器200连接；所述第二齿轮440与第一齿轮411啮合；所述第一电机450驱动第二齿轮440转动。

所述激光发射器200的型号优选但是不限于为深圳市众来科技有限公司的12mm直径NPN常开型镭射，由激光发射器200的检测数据计算得到中心坐标的原理参照《基于FPGA激光光斑中心定位的设计》(王刚，朱明清，石磊，自动化技术与应用，2022年第41卷第3期)。

所述的滚轮机构510优选但是不限于包括滚轮、驱动滚轮转动的第二电机以及锁止结构。所述的调平机构优选但是不限于为垫片或伸缩杆，通过设于底座500上的圆形水准气泡尺520来判断定位装置是否调平。

本发明的钢筋笼下放方法的第一实施例为包括以下步骤：

(1)将钢筋笼下放到桩基中；下放后将上述的钢筋笼定位装置移动至桩基入口处；

(2)对钢筋笼轴心进行定位，生成钢筋笼轴心坐标；

(3)将钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标进行对比；

若钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标的差值小于误差阈值，则完成下放；若钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标的差值达到误差阈值，则进入步骤(4)；

(4)移动钢筋笼，然后进入步骤(2)。

本发明的钢筋笼下放方法的第二实施例为包括以下步骤：

(1)放置钢筋笼定位装置：根据桩基轴心坐标，移动钢筋笼定位装置至使激光发射器200围成的中心坐标与桩基轴心坐标的差值小于误差范围；

(2)拆卸轨道300，使钢筋笼穿过定位装置的通道并下放到桩基中；钢筋笼下放后安装轨道300；其中，拆卸轨道300时，取下一个螺栓机构110，使轨道300朝向通道外缘转动至不阻碍钢筋笼下落即可。

(3)对钢筋笼轴心进行定位，生成钢筋笼轴心坐标；

(4)将钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标进行对比；

若钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标的差值小于误差阈值，则完成下放；若钢筋笼轴心坐标与桩基轴心坐标的差值达到误差阈值，则进入步骤(5)；

(5)移动钢筋笼，然后进入步骤(3)。

所述的误差阈值优选为20～50mm。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。