一种钢护筒埋设可调装配式导向定位架及操作方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁基础施工领域，具体是指一种钢护筒埋设可调装配式导向定位架及操作方法。

背景技术

软土地基桥梁钻孔灌注桩基施工需要预埋钢护筒，而钢护筒的预埋精度又关系到桩基定位的精确性。对于钻孔灌注桩长桩或特长桩，一般将软土内的钢护筒留置不予抽拔，而软土面以上的水中钢护筒需切割拆除并重新返厂加工后再利用。为了节约钢材，通常会将钢护筒制作成两段，即上护筒和下护筒，上、下护筒之间用承插式接头连接，钻孔灌注桩混凝土浇注完成后适时拔出部分软土内上护筒即可。然而，由于两段钢护筒的承插式接头配合公差很小，故必须要有更高的定位精度才能满足施工需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供了构造简单、施工便利、定位精度可调、费用低廉、安全可靠、资源可重复利用的一种钢护筒埋设可调装配式导向定位架及操作方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种钢护筒埋设可调装配式导向定位架，安装在软土地基上并用于精确定位固定钢护筒的下护筒，该下护筒再通过振动锤施工在软土地基上，钢护筒的上护筒底端经承插式接头与下护筒的顶端连接；所述的软土地基包括下层软土和表层固化土，所述的定位架包括两组沿横向平行设置的贝雷片排组、四根互相平行并沿纵向横跨设置在两组贝雷片排组顶部的上横梁、两根互相平行并沿纵向横跨设置在两组贝雷片排组底部的下横梁，以及互相连接在两组贝雷片排组之间的十字撑；外侧的两根上横梁与横跨的两组贝雷片排组顶部作固定连接，内侧的两根上横梁与横跨的两组贝雷片排组顶部作活动连接，两根下横梁与横跨的两组贝雷片排组底部作固定连接；所述的两组贝雷片排组分别设置在钢护筒的两侧；所述的下护筒依次穿过两根内侧活动的上横梁和两根固定的下横梁施工在软土地基上，且两根下横梁夹持固定该下护筒，两根内侧的上横梁调节夹持该下护筒。

所述的钢护筒用于桩基钻孔时泥浆护壁、防止塌孔和定位，当某根钻孔灌注桩的下护筒BC通过定位架定位后，由于多种原因在下护筒顶B处存在大于规定偏差

公式一、

所述的下护筒顶端B回复到精确位置后，振动锤固定上护筒的顶端A，上护筒的底端插进承插式接头内，振动锤压紧上护筒，此时上护筒顶端A处与振动锤弹性嵌固，由于调整下护筒顶端B的偏差

公式二、

公式三、

公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：

所述的上护筒底部设有限位环，该限位环为上护筒底部外壁周边竖向900mm～1100mm处焊接的多块连续衔接的环向钢板，每块环向钢板的厚度为16mm～18mm、高度为90mm～110mm，每块环向钢板与上护筒的外壁均采用坡口焊接。

所述的承插式接头长度为800mm～1000mm，用于控制承插式接头的长度和带动下护筒随上护筒由振动锤打入软土地基中；所述的振动锤为打桩机的动力部件，该振动锤功率由钢护筒的尺寸和软土地基的特性选取。

所述的贝雷片排组是由若干排沿横向平行设置的贝雷片排构成，每排贝雷片排均是由两片贝雷片互相连接而成。

所述的上横梁为双拼工字钢固定而成，下横梁为单根工字钢，十字撑为两根十字交叉的工字钢固定而成。

所述的定位架上设有若干根钢钎，该若干根钢钎将所述定位架固定在软土地基上。

所述外侧的两根上横梁与横跨的两组贝雷片排组顶部经固定螺栓作固定连接，内侧的两根上横梁与横跨的两组贝雷片排组顶部经调节螺栓作活动连接，两根下横梁与横跨的两组贝雷片排组底部经固定螺栓作固定连接。

所述的钢护筒为钢质管，钢护筒的上护筒外径比下护筒的内径小1.0mm～1.2mm，椭圆度≤3mm，上护筒底端插入下护筒顶端内的长度即为承插式接头长度。

一种钢护筒埋设可调装配式导向定位架操作方法，包括如下步骤：

步骤一、制作定位架

步骤二、固化表层软土

②按桩基的平面布置范围，用挖掘机搅拌均匀表层软土，添加固化剂，养护至设计强度；

步骤三、安装固定定位架

②起吊定位架并安放至规定位置后，通过多个钢钎固定准确定位架：

步骤四、下护筒施工

②下护筒下放至定位架内，通过定位架底部的两根下横梁夹持固定和定位架顶部的两根内侧上横梁调节夹持，精确定位固定下护筒的施工位置，并复核下护筒坐标符合设计要求；

步骤五、上护筒施工

（1）

②启动振动锤将上护筒打入至设计深度；

（2）

如已完成的下护筒为本桥墩的第一根下护筒，暂时留待第二根下护筒完成后再处理，按照步骤三、步骤四施工第一根下护筒偏位方向的临近第二根下护筒用手拉葫芦调整偏差，或利用已有施工完成桩基、桥墩进行施工中的第一根下护筒采用卷扬机调整偏差；

②用钢丝绳绑扎第一根下护筒顶端和第二根下护筒顶端；

下护筒和上护筒在实际施工前应进行试桩，先取得理论值与实际值的验证校核结果和施工经验后，再进行正式施工，以确保工程质量；

步骤六、灌注混凝土和上拔上护筒

②泥浆制备数量充足和性能合格的粘土或膨润土钻孔护壁泥浆，保证合适的钢护筒内泥浆水头；

与现有技术相比，本发明提供了一种钢护筒埋设可调装配式导向定位架，其结构是由两组贝雷片排组、两根横跨两组贝雷片排组顶部并作固定连接的外侧上横梁、两根横跨两组贝雷片排组顶部并作活动连接的内侧上横梁、两根横跨两组贝雷片排组底部并作活动连接的下横梁和分别连接两组贝雷片排组的十字撑等构成，该定位架具有如下优点：一是设置可调装配式导向定位架定位，能减少钢护筒埋设偏差，部分钢护筒还可重复使用，既提高钻孔灌注桩施工质量，又节约资源；二是利用已有施工完成钢护筒、桩基、桥墩进行施工中的钢护筒偏差调整，科学合理；三是所提供计算方法原理清晰、实用易行，可作为钢护筒施工的指导，提高了安全质量性能。因此，本发明的定位架具有构造简单、施工便利、定位精度可调、费用低廉、安全可靠、资源可重复利用等优点，其结合相应的操作方法，能带来更高的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的结构立面示意图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的俯视图。

图4为图1承插式接头的放大图。

图5为下护筒调整偏差自由顶端受力计算图式。

图6为振动锤弹性嵌固上护筒受力计算图式。

具体实施方式

下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。

如图1~图6所示，1.软土地基、11.下层软土、12.表层固化土、2.定位架、21.贝雷片排组、211.贝雷片排、212.贝雷片、22.上横梁、23.下横梁、24.固定螺栓、25.调节螺栓、26.十字撑、3.钢钎、4.钢护筒、41.下护筒、42.上护筒、43.承插式接头、44.限位环、5.振动锤。

一种钢护筒埋设可调装配式导向定位架及操作方法，如图1~图4所示，涉及桥梁基础施工领域，它主要安装在软土地基1上并用于精确定位固定钢护筒4的下护筒41，该下护筒再通过桩机的振动锤5施工在软土地基1上，钢护筒4的上护筒42底端经承插式接头43与下护筒41的顶端连接。

所述的软土地基1分两层，下层软土11一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低的呈软塑～流塑状态的粘性土，软土地基建造桥梁需设置钻孔灌注桩桩基；上层固化土，也就是表层固化土12为采用固化剂将软土表层一定深度固化，作为施工钻孔灌注桩桩基的施工便道。

所述的定位架2包括两组沿横向平行设置的贝雷片排组21、四根互相平行并沿纵向横跨设置在两组贝雷片排组21顶部的上横梁22，以及两根互相平行并沿纵向横跨设置在两组贝雷片排组21底部的下横梁23。

其中，横向即图3内箭头标记的南北方向，纵向即图3内箭头标记的东西方向，两组贝雷片排组21的中间，即横向的中间需预留下护筒41外壁宽度，也就是如图3所示将两组贝雷片排组21分别设置在钢护筒4的两侧。

所述的贝雷片排组21是由若干排沿横向平行设置的贝雷片排211构成，本实施例中的每组贝雷片排组21均由三排平行等距设置的贝雷片排211构成，每排贝雷片排又是由两片成品贝雷片212通过多个固定螺栓24互相连接而成，而贝雷片212为钢质标准制式的桁架结构，可组合拼接成龙门吊车、导梁、架桥机、临时或永久桥梁、施工平台等结构，可重复利用，应用范围广泛。

所述的上横梁22为双拼工字钢焊接或螺栓固定而成，外侧的两根上横梁与横跨的两组贝雷片排组21顶部通过多个固定螺栓24作固定连接，内侧的两根上横梁22与横跨的两组贝雷片排组21顶部通过多个调节螺栓25作活动连接，而内侧的两根上横梁22之间的内侧宽度也作为下护筒41的外壁直径，可用于调节夹紧下护筒顶端，且通过调整内侧的两根上横梁22沿纵向的位置距离也能同步调整下护筒41的位置，即精确定位下护筒41的施工位置。

所述的下横梁23为单根工字钢，两根下横梁23与横跨的两组贝雷片排组21底部通过多个固定螺栓24作固定连接。

这样，当下护筒41依次穿过两根内侧活动的上横梁22和两根固定的下横梁23施工在软土地基1上，两根下横梁23就能夹持固定该下护筒41，两根内侧的上横梁22就能调节夹持该下护筒41。

所述的十字撑26为两根交叉的工字钢焊接或螺栓固定而成，其十字型的四个端点正好分别焊接固定在两组贝雷片排组21沿纵向的顶端和底端之间，从而形成定位架的稳定结构。

所述的钢护筒4为钢质管，可分为下护筒41和上护筒42两段，上护筒的外径比下护筒的内径小1.0mm～1.2mm，椭圆度≤3mm，上护筒42底端插入下护筒41顶端内的长度即为承插式接头43长度。

同时，上护筒42底部设有限位环44，该限位环为上护筒42底部外壁周边竖向900mm～1100mm处焊接的多块连续衔接的环向钢板，每块环向钢板的厚度为16mm～18mm、高度为90mm～110mm，每块环向钢板与上护筒的外壁均采用坡口焊接。

所述的承插式接头43长度为800mm～1000mm，主要用于控制承插式接头的长度和带动下护筒41随上护筒42由振动锤5打入软土地基1中；所述的振动锤5为打桩机的动力部件，该振动锤功率由钢护筒4的尺寸和软土地基1的特性选取。

所述的定位架2上设有若干根钢钎3，该钢钎为钢质棒材，一端有刃，当定位架2放置在软土地基1上，在纵向精确定位的情况下，即可通过该若干根钢钎3将定位架2固定在软土地基1上。

所述的钻孔灌注桩为桥梁桩基，每个桥墩可设置多根；钢护筒4用于桩基钻孔时泥浆护壁、防止塌孔和定位，当某根钻孔灌注桩的下护筒

公式一、

所述的下护筒41顶端B回复到精确位置后，振动锤5固定上护筒42的顶端A，上护筒42的底端插进承插式接头43内，振动锤5压紧上护筒42，此时上护筒42顶端A处与振动锤5弹性嵌固，由于调整下护筒41顶端B的偏差

公式二、

公式三、

公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：

本发明的操作方法包括如下步骤：

步骤一、制作定位架

步骤二、固化表层软土

②按桩基的平面布置范围，用挖掘机搅拌均匀表层软土，添加固化剂，养护至设计强度；

步骤三、安装固定定位架

②起吊定位架2并安放至规定位置后，通过多个钢钎3固定准确定位架：

步骤四、下护筒施工

②下护筒41下放至定位架2内，通过定位架2底部的两根下横梁23夹持固定和定位架顶部的两根内侧上横梁22调节夹持，精确定位固定下护筒41的施工位置，并复核下护筒坐标符合设计要求；

步骤五、上护筒施工

（1）

②启动振动锤5将上护筒42打入至设计深度；

（2）

如已完成的下护筒41为本桥墩的第一根下护筒，暂时留待第二根下护筒完成后再处理，按照步骤三、步骤四施工第一根下护筒偏位方向的临近第二根下护筒用手拉葫芦调整偏差，或利用已有施工完成桩基、桥墩进行施工中的第一根下护筒采用卷扬机调整偏差；

②用钢丝绳绑扎第一根下护筒顶端和第二根下护筒顶端；

下护筒41和上护筒42在实际施工前应进行试桩，先取得理论值与实际值的验证校核结果和施工经验后，再进行正式施工，以确保工程质量；

步骤六、灌注混凝土和上拔上护筒

②泥浆制备数量充足和性能合格的粘土或膨润土钻孔护壁泥浆，保证合适的钢护筒内泥浆水头；

以上所述仅是本发明的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例类似的结构设计，均应包含在本发明的保护范围之内。