用于地下空间结构的钢管柱及施工方法技术

本发明专利技术提供一种用于地下空间结构的钢管柱及施工方法，钢管柱由多根钢管通过法兰连接而成，在钢管柱的中部位置设有钢管柱承台，用于安装沿圆周水平布置的多个垂直度调节装置；钢管柱的底部与钢筋笼套接，钢筋笼位于钢管柱的外围；钢管柱的底部与钢筋笼通过可调连接结构连接；钢管柱靠近底部设有多个沿圆周阵列布置的抗剪栓钉。通过采用钢管柱与钢筋笼相结合的方案，减轻了钢管柱的整体起吊重量，降低了施工成本。通过将钢管柱与钢筋笼以可调连接结构进行连接，使钢管柱与钢筋笼之间能够自动的调节对中，也便于调节钢管柱的垂直度，提高了施工效率。在钢管柱的底部设有抗剪栓钉，能够加固与后浇混凝土之间的结合力。

【技术实现步骤摘要】
用于地下空间结构的钢管柱及施工方法
本专利技术涉及地下建筑物施工领域，特别是一种用于地下空间结构的钢管柱及施工方法。
技术介绍
地下空间逆作法施工，即先沿建筑物地下室边线或基坑四周施工基坑支护墙，同时施工基坑内部的钢管柱，然后施工地下室各层楼板作为横向支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。逆作法施工具有围护结构变形小，对临近建筑物的影响小，占用施工空间小，缩短施工时间，安全文明施工等优点。但是在逆作法施工中，当钢管柱的长度超过50m，而垂直度精度要求达到千分之一以内，桩孔内地下水丰富，如果再碰到其它不良地质情况，施工难度极高。中国专利文献CN104878775A记载了一种可周转的逆作法钢管柱调垂导向装置及其施工方法，采用多段钢管制作钢管柱，存在的问题是施工成本过高，且随着深度的增加，钢管柱的自重较大，吊装难度大幅增加。CN110016914A记载了一种逆作法钢管柱垂直度校正装置及钢管柱施工方法，通过在孔口设置导向筒和径向调节装置的方案调节垂直度。CN209368826U记载了一种地下空间开发逆作法钢管柱垂直度调整器，通过在靠近钢管柱顶部地面以下10米以上的位置设置沿圆周布置的气缸或液压缸调节垂直度。为解决钢管柱重量的问题，现有技术采用了底部钢筋笼，顶部钢筋柱的方案，以降低自重，并在钢管柱与钢筋笼的环形结构之间连接有1根钢丝绳，且钢丝绳在环形加劲肋板和钢筋笼加强环板上的各连接点之间的圆心角相同。但是该方案需要手动对钢丝绳的长度进行调节，施工较为麻烦。由于钢管柱与钢筋笼复合结构难以一次浇筑完成，先浇段和后浇段之间的混凝土存在结合强度的不足的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于地下空间结构的钢管柱及施工方法，便于调节钢管柱的垂直度，确保钢管柱的先浇段和后浇段之间的结合强度，保证钢管柱施工质量。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于地下空间结构的钢管柱，钢管柱由多根钢管通过法兰连接而成，在钢管柱的中部位置设有钢管柱承台，用于安装沿圆周水平布置的多个垂直度调节装置；钢管柱的底部与钢筋笼套接，钢筋笼位于钢管柱的外围；钢管柱的底部与钢筋笼通过可调连接结构连接；钢管柱靠近底部设有多个沿圆周阵列布置的抗剪栓钉。优选的方案中，钢管柱的顶部与连接柱通过法兰连接，连接柱的顶部设有十字梁，在孔口周围设有支墩，支墩位于十字梁的四个端头下方，在支墩与十字梁之间设有支承千斤顶。优选的方案中，所述的钢管柱承台为水平布置的环形板，环形板与钢管柱的外壁焊接连接；在钢管柱承台上设有多个钢管柱限位块，用于限位垂直度调节装置，所述的垂直度调节装置为气缸、液压缸或螺旋伸缩机构。优选的方案中，所述的螺旋伸缩机构的结构为：伸缩电机设置在各个限位块之间，伸缩电机的输出轴与转轴固定连接，转轴的端头固设有外螺纹块，外套筒与转轴套接，外套筒的内壁设有内螺纹，外套筒与外螺纹块螺纹连接，在外套筒的内壁还设有滑槽，限位滑块滑动安装于滑槽内，限位滑块与伸缩电机的壳体固定连接。伸缩电机的尾部还与回收钢丝绳连接，伸缩电机外围设置受拉克自动弹开卡扣，用于回收整个垂直度调节装置。优选的方案中，在钢管柱上还设有垂直度检测装置，所述的垂直度检测装置包括倾角传感器、激光照准仪和重垂中的一种或多种的组合。优选的方案中，钢管柱的底部通过可调连接结构与钢筋笼连接，可调连接结构的结构为：在钢管柱的外壁设有钢管柱连接环板，钢管柱连接环板通过多个肋板与钢管柱的外壁固定连接，在钢筋笼上设有钢筋连接环；悬挂钢丝绳依次交错绕过钢管柱连接环板和钢筋连接环，将钢管柱和钢筋笼柔性连接在一起。优选的方案中，在抗剪栓钉的外壁包覆有海绵包覆层，在海绵包覆层的外壁包覆有防水包覆层。一种采用上述的用于地下空间结构的钢管柱的施工方法，包括以下步骤：S1、成孔；S2、孔口定位架制作；S3、钢筋笼起吊、下放；S4、将钢筋笼以扁担梁临时固定在孔口定位架上；S5、将钢管柱起吊；S6、将钢管柱吊入到钢筋笼内套接，以可调连接结构通过悬挂钢丝绳将钢管柱和钢筋笼连接在一起；S7、取出扁担梁，将钢管柱和钢筋笼整体下放，在下放过程中将垂直度调节装置安装在钢管柱的钢管柱承台上，然后继续下放；S8、通过抱管装置将钢管柱固定在孔口定位架上，安装垂直度检测装置，通过垂直度检测装置的检测数据，利用垂直度调节装置调节钢管柱的垂直度；S9、通过连接柱和十字梁将钢管柱固定在孔口定位架上，在十字梁的端头下方设有支墩和支承千斤顶；S10、将钢管柱和钢筋笼整体下放到位；S11、安装浇筑平台和导管；S12、从底部开始浇筑，浇筑过程中不断提升导管底部，确保导管底部位于混凝土内；S13、混凝土超灌到钢管柱外壁设有抗剪栓钉段的上部，钢管柱的内腔继续浇筑，钢管柱的外部填充碎石压浆；S14、浇筑完成后，向下开挖，将钢管柱外壁抗剪栓钉一段的超灌混凝土凿除，重新浇筑结构混凝土；通过以上步骤，实现用于地下空间结构的钢管柱施工。优选的方案中，对于地质条件不佳地形，采用两段成孔法；上段采用全回转钻机和钢护筒护壁，下段采用旋挖钻机和泥浆护壁。优选的方案中，在施工前由内到外以海绵包覆层和防水包覆层包覆抗剪栓钉；在凿除超灌混凝土时，将海绵包覆层和防水包覆层均去除。本专利技术提供的一种用于地下空间结构的钢管柱及施工方法，通过采用钢管柱与钢筋笼相结合的方案，减轻了钢管柱的整体起吊重量，降低了施工成本。通过将钢管柱与钢筋笼以可调连接结构进行连接，使钢管柱与钢筋笼之间能够自动的调节对中，也便于调节钢管柱的垂直度，提高了施工效率。在钢管柱的底部设有抗剪栓钉，能够加固与后浇混凝土之间的结合力。设置的垂直度调节装置能够在吊装过程中方便地调节钢管柱的垂直度。在施工方法中，上段采用全回转钻机和钢护筒护壁，下段采用旋挖钻机和泥浆护壁，在确保施工质量的同时，提高了施工效率，确保施工安全，保证施工质量。在抗剪栓钉的表面覆盖海绵包覆层和防水包覆层，能够便于凿除超灌混凝土，有效确保在二次浇筑前能够被凿除，确保一次和二次浇筑的质量。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术的可调连接结构的俯视图。图3为本专利技术的垂直度调节装置的局部放大示意图。图4为专利技术的抗剪栓钉的结构示意图。图5为本专利技术施工方法的流程图。图中：钢管柱1，钢管柱连接环板101，连接筋102，钢管柱承台103，钢管柱限位块104，抗剪栓钉105，海绵包覆层106，防水包覆层107，钢筋笼2，钢筋连接环21，可调连接结构3，悬挂钢丝绳31，连接柱4，十字梁5，支承千斤顶6，垂直度调节装置7，回收钢丝绳71，伸缩电机72，转轴73，滑槽74，限位滑块75，外螺纹块76，外套筒77，钢护筒8，支墩9，孔口定位架10。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于地下空间结构的钢管柱，其特征是：钢管柱（1）由多根钢管通过法兰连接而成，在钢管柱（1）的中部位置设有钢管柱承台（103），用于安装沿圆周水平布置的多个垂直度调节装置（7）；/n钢管柱（1）的底部与钢筋笼（2）套接，钢筋笼（2）位于钢管柱（1）的外围；/n钢管柱（1）的底部与钢筋笼（2）通过可调连接结构（3）连接；/n钢管柱（1）靠近底部设有多个沿圆周阵列布置的抗剪栓钉（105）。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于地下空间结构的钢管柱，其特征是：钢管柱（1）由多根钢管通过法兰连接而成，在钢管柱（1）的中部位置设有钢管柱承台（103），用于安装沿圆周水平布置的多个垂直度调节装置（7）；
钢管柱（1）的底部与钢筋笼（2）套接，钢筋笼（2）位于钢管柱（1）的外围；
钢管柱（1）的底部与钢筋笼（2）通过可调连接结构（3）连接；
钢管柱（1）靠近底部设有多个沿圆周阵列布置的抗剪栓钉（105）。


2.根据权利要求1所述的一种用于地下空间结构的钢管柱，其特征是：钢管柱（1）的顶部与连接柱（4）通过法兰连接，连接柱（4）的顶部设有十字梁（5），在孔口周围设有支墩（9），支墩（9）位于十字梁（5）的四个端头下方，在支墩（9）与十字梁（5）之间设有支承千斤顶（6）。


3.根据权利要求1所述的一种用于地下空间结构的钢管柱，其特征是：所述的钢管柱承台（103）为水平布置的环形板，环形板与钢管柱（1）的外壁焊接连接；
在钢管柱承台（103）上设有多个钢管柱限位块（104），用于限位垂直度调节装置（7），所述的垂直度调节装置（7）为气缸、液压缸或螺旋伸缩机构。


4.根据权利要求3所述的一种用于地下空间结构的钢管柱，其特征是：所述的螺旋伸缩机构的结构为：伸缩电机（72）设置在各个限位块（104）之间，伸缩电机（72）的输出轴与转轴（73）固定连接，转轴（73）的端头固设有外螺纹块（76），外套筒（77）与转轴（73）套接，外套筒（77）的内壁设有内螺纹，外套筒（77）与外螺纹块（76）螺纹连接，在外套筒（77）的内壁还设有滑槽（74），限位滑块（75）滑动安装于滑槽（74）内，限位滑块（75）与伸缩电机（72）的壳体固定连接，
伸缩电机（72）的尾部还与回收钢丝绳（71）连接，伸缩电机（72）外围设置受拉克自动弹开卡扣，用于回收整个垂直度调节装置（7）。


5.根据权利要求3所述的一种用于地下空间结构的钢管柱，其特征是：在钢管柱（1）上还设有垂直度检测装置，所述的垂直度检测装置包括倾角传感器、激光照准仪和重垂中的一种或多种的组合。


6.根据权利要求1所述的一种用于地下空间结构的钢管柱，其特征是：钢管柱（1）的底部通过可调连接结构（3）与钢筋笼（2）连接，可调连接结构（3）的结构为：在钢管柱（1）的外壁设有钢管柱连接环板（101），钢管柱连接环板（101）通过多个肋板（102）与钢管柱（1）的外壁固定连接，在钢筋笼（2）上设有钢筋连接环（21）；
悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宏伟，罗祯皆，付玉超，崔雨轩，李远运，李明钧，杨凤成，肖峻，徐冬冬，严鸿鹄，高朋原，
申请(专利权)人：中国葛洲坝集团第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42