專利名稱：格構柱三軸自動無線實時調垂系統及方法
技術領域：
本發明屬土建基礎施工領域，尤其涉及在土建"逆作法"施工中的樁、 柱調垂系統和調垂方法。
背景技術：
現有的格構柱調垂方法是上部校正架法。上部校正架法如圖1所示，在
樁孔地面澆筑校正格構柱鋼架^5出16,并在鋼架基礎16上固定安裝一定高度 的校正鋼架15，吊裝格構柱6于樁孔內并與校正鋼架15可調連接，采用經煒 儀校直格構柱外露地面以上的經綽度，同時測斜儀14讀出此時的垂直基準數 值，等到澆灌樁孔混凝土后，再次測量格構柱6的垂直度，如果垂直度不符 合要求，則通過鋼架15內的二軸可調機構調整格構柱的垂直度，當格構柱6 垂直度滿足要求后，將上述活動連接固定。其中二軸可調機構如圖2所示 通過X和Y兩個方向的螺桿19人工調整格構柱的垂直度。 但是上述上部校正架法具有如下缺點
1、 由于格構柱校正鋼架及鋼架基礎的總質量不可能設計很大，因此當校 正力矩稍大時鋼架基礎連同鋼架就會移動，從而失去了可靠的垂直度固定作 用，這是導致調垂效果差的原因之一。
2、 由于首次校正垂直度時僅靠冒出地面2m的柱身，靠經煒儀與測斜儀 聯動讀取垂直度，而整個格構柱身一般長在20m左右。因此其初測誤差比較 大，這也是導致調垂精度低的原因之一。
3、 在澆搗混凝土過程中，由于混凝土的沖擊力，及提拔澆砼導管時會對 格構柱產生一定的擠壓力，而此時釆用測斜管、監測測斜將非常麻煩，需要 停止澆灌混凝土，卸下料斗，進行監測垂直度情況。因此給施工帶來了相當 大的困難。即不能進行邊施工邊進行實時監測與調垂。另外，當混凝土澆筑 完畢，格構柱已插入灌注樁中時，此時雖能監測，但由于格構柱已經插入混凝土內，則雖發現垂直度不符合要求，但要調垂已很困難。
4、 調垂采用人工才幾械構造，自動化程度低、時間長、工效低，而且采用 二軸調垂，二個軸的方向由于存在摩力，會相互千擾，因此調垂效率低下。
5、 校正鋼架雖然能重復使用，但鋼架基礎是采用混凝土材料，不能重復 使用。其二、格構柱冒出地面上的2m，割掉后，基本不能重復使用。其三、 校正鋼架的高一般在3m左右，加上料斗約4.5m高，因此混凝土攪拌車不能 向樁孔內直接投混凝土料，必須采用混凝土汽車傳送泵，這也增加機械臺班 費(25元/m3)。綜上所述造成了材料的浪費和成本的提高。

發明內容
有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是提供一種格構柱調垂系統及方 法，可以有效提高格構柱調垂系統的可靠性與調垂精度，自動化程度高。
為解決上述技術問題，本發明釆用了如下技術方案
一種格構柱三軸自動無線實時調垂系統，包括「設置在樁孔頂部外側的護 筒及安裝在樁孔地面上的固定連接機構，還包括測斜裝置、調整裝置和控制 裝置，所述測斜裝置安裝在格構柱上，所述調整裝置包括相連接的三軸可調 機構和驅動裝置，所述三軸可調機構設置在護筒和格構柱之間，所述控制裝 置為一中央計算機，所述測斜裝置和調整裝置分別與控制裝置連接，控制裝 置接收并處理來自測斜裝置的數據，并控制調整裝置調節格構柱的垂直度。
所述三軸可調機構為三支呈120度均布的千斤頂，千斤頂的伸縮端與格 構柱相對，另一端連接于護筒內壁。
所述護筒設有三個120度均布的外凸滑槽，所述千斤頂分別滑動式連接 在所述外凸滑槽內。
所述驅動機構為一油壓站，油壓站和三軸可調4幾構通過油路管連接。
所述測斜裝置為一無線垂直傳感器，其與控制裝置通過無線信號連接。
所述中央計算才A^連接有一計算機監控終端。
一種采用上述格構柱調垂系統的格構柱調垂方法，包括如下步驟
第一步，安裝格構柱調垂系統，并測取基準垂直度數據；
第二步，使格構柱調垂系統進入自動調垂狀態，測斜裝置實時測量格構柱垂直度，控制裝置讀取該數據并將其與基準垂直度數據進行比較，當不符 合要求時，自動控制調整裝置對格構柱進行調整直至其垂直度符合要求。
進一步，所述第一步中，在吊裝格構柱的時候，通過經煒儀和測斜裝置 同時測量格構柱的垂直度，并將該數據做為基準垂直度存入控制裝置。
進一步，所述第一步細分為如下步驟
a. 護筒埋設、鉆孔樁成孔并吊放樁鋼筋籠至樁孔內；
b. 在格構柱上安裝垂直傳感器，起吊格構柱，經煒儀、測斜裝置測量垂直 度，并將首次垂直度數據作為基準存入以經調試完畢的中央計算機；
c. 將格構柱吊入樁孔內，格構柱上口與護筒上口定位后固定；
d. 安裝調整^L構。
進一步，在第d步中，所述調整機構包括三軸可調機構和驅動機構，所 述三軸可調機構為三支呈120度均布的千斤頂，千斤頂的伸縮端與格構柱相 對，另一端連接于護筒內壁，所述驅動機構為一油壓站，油壓站與所述千斤 頂通過油路管連接。
本發明的有益效果
a) 將格構柱的可調機構直接設置在護筒上，可以依靠護筒四周的土壓力 提供給格構柱足夠的調垂反力，這比原先依靠鋼架基礎的自重提供的反力要 大5~10倍。因此，可以有效提高格構柱調垂系統的可靠性，進而提高其調 垂精度，調垂精度可以達1/500 ~ 1/2000的垂直精度。
b) 自動化程度高，當格構柱進入樁孔，上口校正固定后，即進入全自動 控制狀態，對格構柱在整個施工過程中，實施可進行隨時監察并調正垂直度 的實時調控技術，從而極大地提高了本項技術的自動化程度。
c) 垂直度的信號及調控指令采用無線信號傳輸，避免了在繁忙的工地現 場其他工序對電線、電纜的損壞，與對格構柱調垂的干擾。
d) 采用三軸可調機構，不僅節約了可調機構的1/4材料，而且在二個方 向上的調垂不干擾。
e) 通過取消校正鋼架及鋼架勤出，降低混凝土澆筑高度，不僅節約了校 正鋼架與鋼架^e出的投入，而且格構柱冒出地面2m的材料與澆筑混凝土時無 需混凝土汽車傳送泵的臺班使用費，因此調垂的費用降低了較多。調垂成本有較大的下降，冒出地面的格構柱高度僅是原方法的十分之一，鋼架基礎全 部省掉，澆混凝土高度降低，省去混凝土汽車傳送泵費用， 一次性測斜管也 省去，而護筒的改造費用又遠低于鋼架費用，且護筒也能重復使用。


圖l是現有采用上部^f交正架的調垂系統的結構示意圖； 圖2是現有二軸可調機構的結構示意圖； 圖3是本發明格構柱三軸自動無線實時調垂系統的示意圖； 圖4a是本發明的三軸可調機構的俯視示意圖； 圖4b是圖4a的A-A視圖； 圖5是本發明首次測度基準垂直數據示意圖； 圖6是采用本發明調垂系統的格構柱施工工藝流程圖； 圖中l-千斤頂，2-傳感器，3-中央計算才幾，4-油壓站，5-護筒，51-滑槽， 6-格構柱，7-地面固定連接機構，8-樁孔，9-吊車，10-監控終端，ll-經綽儀， 12-澆砼導管，13-砼料斗，14-測斜儀，15-鋼架，16-鋼架基礎，17-鋼筋籠， 18-混凝土汽車傳送泵，19-螺桿。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作清楚、完整地說明
請參見圖3，并配合參見圖4a和圖4b，這種格構柱調垂系統，包括設 置在樁孔8頂部的護筒5，及安裝在樁孔8地面上的地面固定連接4幾構，還包 括測斜裝置、調整裝置和控制裝置。所述測斜裝置安裝在格構柱6上。格 構柱6放置在樁孔8內，護筒5置于格構柱6頸部外側。所述調整裝置包括 相連接的三軸可調機構和驅動裝置，所述三軸可調機構i殳置在護筒5和格構 柱6之間。所述控制裝置為一中央計算機3。所述測斜裝置和調整裝置分別與 控制裝置連接，控制裝置接收并處理來自測斜裝置的數據，并控制調整裝置 調節格構柱6的垂直度。
該格構柱6和護筒5之間有一定空間。該格構柱6長度差不多有20幾米， 護筒5高度有1.5米左右，護筒5與地面固定連接機構7連接。請參見圖3，所述三軸可調積4勾為三支呈120度均布于護筒5內、格構柱 6外的千斤頂1。所述驅動才幾構為一油壓站4。油壓站4和千斤頂1通過油路 管連接。
請參見圖4a和圖4b:所述千斤頂1的伸縮端與格構柱6相對，其另一端 設置于護筒5內壁。為了方便千斤頂1的安裝，在原鉆孔樁的護筒基礎上稍 作改動，增設三個外凸的滑槽51，將所述護筒5從原來的圓筒形改裝成一根 帶有三個120度均布的外凸滑槽51的圓管。三支千斤頂1分別滑動式連接在 所述滑槽51的內壁上。當格構柱6調垂及施工結束后，千斤頂可以從滑槽內 取出。將三軸可調機構直接設置在護筒上，可以依靠護筒四周的土壓力提供 給格構柱6足夠的調垂反力，這比原先依靠鋼架基礎16的自重提供的反力要 大5~10倍。因此，可以有效提高格構柱6自動實時調垂系統的可靠性，進 而提高其調垂精度，使得格構柱6的調垂精度可以達1/500 ~ 1/2000的垂直精 度。
另外，采用三軸可調機構不僅節約了可調機構的1/4材料，而且在兩個方 向上的調垂不干擾。原有的二軸可調機構，請參見圖2,當X方向的垂直度 調好后，必須用X方向一對螺桿才幾構夾緊，在調Y方向時，由于X方向夾緊 產生的Y方向的摩擦力會干擾Y方向的調節，影響其調垂精度與效率。而用 本發明的三軸可調機構，由于X、 Y方向調垂是同步進行的，且由中央計算機 3通過液壓來控制，因此相比二軸可調機構具有更高的調垂精度和可靠度。
所述測斜裝置為一角度傳感器2，其與中央計算機3通過無線信號傳輸。 采用無線傳輸可以避免在繁忙的工地現場其他工序對電線、電纜的損壞，以 致干擾格構柱6的調垂。采用傳感器2而且可以實現隨時隨地測量格構柱6 的垂直度。由于混凝土的沖擊力，以及提拔澆砼導管12時會對格構柱6產生 一定的擠壓力，會影響格構柱6的垂直度。而原先采用測斜儀14監測垂直度 相當麻煩，需要停止澆灌混凝土，卸下砼料斗13，進行監測。因此給施工帶 來了相當大的困難。也就是說，原先不能邊施工邊進行監測與調垂。如此， 當混凝土澆筑完畢，格構柱6已插入灌注樁中時，此時雖能監測，但由于格 構柱6已經插入混凝土內，若雖發現垂直度不符合要求，再要調垂已很困難。
另外，采用傳感器2可以實現在格構柱6起吊時，與經綽儀ll配合測量格構柱6的首次垂直度基準數據。而原先的側斜儀14，由于安裝問題，只能 在格構柱6進入樁孔8后，通過測量冒出地面2米的格構柱6柱身來獲得整 個格構柱6的垂直度，因此誤差比較大。而本發明可以在格構柱6起吊時測 量格構柱6的垂直度，請參見圖5為本實施例首次測量格構柱6垂直度基準 數據的示意圖。當吊車9起吊在高空后，傳感器2直接將垂直信號傳入已經 調試好的中央計算機3，并與經綽儀11測讀的數據比對后，作為首次垂直度 基準數據存入中央計算機3，以此作為后繼調垂的依據。由于經綿儀ll的測 讀數據為整個格構柱6柱長，因此，它的精度就是儀器的精度，而沒有格構 柱6本身彎曲及放大倍數的誤差。故而，可以有效提高格構柱6初始測垂精 度。
采用上述格構柱調垂系統，可以在格構柱進入樁孔8，上口校正固定后， 進入全自動控制狀態，實現實時監控調垂，可以在發現才各構柱6垂直度不符 合要求時及時予以調整，因此自動化程度較高。
另外，所述中央計算機3還連接有一計算機監控終端10。操作人員在遠 離現場情況下，通過監控終端10監控格構柱6調垂過程并對中央計算機3發 出指令。
本實施例冒出地面的格構柱6長度僅是原方法的十分之一，即從2m降到 0.2m左右；校正鋼架15和鋼架基礎16可以全部省掉；由于澆混凝土的高度 降低可以省去混凝土汽車傳送泵18的費用；還可以省去一次性測斜儀14。然 而護筒5的改造費用又遠低于鋼架15費用，且護筒5也能重復使用。因此采 用本發明可以有效降低格構柱的調垂費用及成本。
請參見圖6，采用上述格構柱調垂系統的格構柱調垂方法，包括如下步驟
第一步S1，安裝、調試格構柱調垂系統，并測取基準垂直度數據；
上述第一步細分為如下步驟
a. 護筒5埋設、鉆孔樁成孔并吊放樁鋼筋籠至樁孔8內。
b. 在格構柱6上安裝無線垂直傳感器2，起吊格構柱6，經綽儀、傳感器 2測量垂直度，并將首次垂直度數據存入已經調試好的中央計算機3。
請參見圖5:由于測斜裝置采用無線信號垂直傳感器2，當吊車起吊在 高空后，傳感器2直接將垂直信號傳入已經調試好的中央計算機3，并與經綽儀ll測讀的數據比對后，作為首次垂直數據存入中央計算機3，以此作為后 繼調垂的依據。由于經綽儀11的測讀數據為整個格構柱6柱長。因此，它的 精度就是儀器的精度，而沒有格構柱6本身彎曲及》文大倍數的誤差。故而， 可以有效提高格構柱6初始測垂精度，克服了采用原先側斜儀和測斜管的缺 陷。
c. 將格構柱6吊入樁孔8內，格構柱6上口與護筒5上口定位后固定。
d. 將千斤頂1置入護筒5的外凸滑槽51、并聯4妄經檢查完畢的三支千斤 頂1與油壓站4之間的油路。
第二步S2，格構柱調垂系統進入自動調垂狀態在澆灌樁孔8混凝土的 整個過程中，傳感器2實時測量格構柱6垂直度，中央計算機3讀取該數據 并將其與基準垂直度數據進行比較，當垂直度不符合要求時，自動控制千斤 頂1對格構柱6進行調整直至其垂直度符合要求。
本發明可以實現對格構柱的實時監控調垂，與現有的技術相比較，在格 構柱6進入樁孔8后，由于后繼澆混凝土和提拔淺砼導管12時很容易與格構 柱6碰碰撞撞，而影響其可靠度與精度，采用實時監控與調垂，可以在發現 上述情況后能及時予以調整。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明。本發 明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可 作各種的更動與潤飾。因此本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1. 一種格構柱三軸自動無線實時調垂系統，包括設置在樁孔頂部外側的護筒及安裝在樁孔地面上的固定連接機構，其特征在于還包括測斜裝置、調整裝置和控制裝置，所述測斜裝置安裝在格構柱上，所述調整裝置包括相連接的三軸可調機構和驅動裝置，所述三軸可調機構設置在護筒和格構柱之間，所述控制裝置為一中央計算機，所述測斜裝置和調整裝置分別與控制裝置連接，控制裝置接收并處理來自測斜裝置的數據，并控制調整裝置調節格構柱的垂直度。
2. 如權利要求1所述的格構柱三軸自動無線實時調垂系統，其特征在于所 述三軸可調機構為三支呈120度均布的千斤頂，千斤頂的伸縮端與格構柱 相對，另一端連"^妄于護筒內壁。
3. 如權利要求2所述的格構柱三軸自動無線實時調垂系統統，其特征在于 所述護筒設有三個120度均布的外凸滑槽，所述千斤頂分別滑動式連接在 所述外凸清槽內。
4. 如權利要求1所述的格構柱三軸自動無線實時調垂系統，其特征在于所 述驅動纟幾構為一油壓站，油壓站和三軸可調才幾構通過油路管連才妻。
5. 如權利要求1所述的格構柱三軸自動無線實時調垂系統，其特征在于所 述測斜裝置為一無線垂直傳感器，其與控制裝置通過無線信號連接。
6. 如權利要求1所述的格構柱三軸自動無線實時調垂系統，其特征在于所 述中央計算機還連接有一計算機監控終端。
7. —種采用如權利要求1所述的格構柱三軸自動無線實時調垂方法，其特征 在于包括如下步驟第一步，安裝格構柱調垂系統，并測取基準垂直度 數據；第二步，使格構柱調垂系統進入自動調垂狀態，測斜裝置實時測量 格構柱垂直度，控制裝置讀取該數據并將其與基準垂直度數據進行比較， 當不符合要求時，自動控制調整裝置對格構柱進行調整直至其垂直度符合 要求。
8. 如權利要求7所述的格構柱三軸自動無線實時調垂方法，其特征在于所 述第一步中，在吊裝格構柱的時候，通過經緯儀和測斜裝置同時測量格構 柱的垂直度，并將該數據做為基準垂直度存入控制裝置。
9. 如權利要求7所述的格構柱三軸自動無線實時調垂方法，其特征在于所 述第一步細分為如下步驟a. 護筒埋設、鉆孔樁成孔并吊放樁鋼筋籠至樁孔內；b. 在格構柱上安裝垂直傳感器，起吊格構柱，經絆儀、測斜裝置測量垂 直度，并將首次垂直度數據作為基準存入以經調試完畢的中央計算機；c. 將格構柱吊入樁孔內，格構柱上口與護筒上口定位后固定；d. 安裝調整機構。
10. 如權利要求9所述的格構柱三軸自動無線實時調垂方法，其特征在于在 第d步中，所述調整機構包括三軸可調才幾構和驅動機構，所述三軸可調機 構為三支呈120度均布的千斤頂，千斤頂的伸縮端與格構柱相對，另一端 連接于護筒內壁，所述驅動機構為一油壓站，油壓站與所述千斤頂通過油 路連接。 '
全文摘要
本發明屬土建基礎施工領域，尤其涉及在土建“逆作法”施工中的樁、柱調垂系統和調垂方法。公開一種格構柱三軸自動無線實時調垂系統，包括設置在樁孔頂部外側的護筒及安裝在樁孔地面上的固定連接機構，還包括測斜裝置、調整裝置和控制裝置，所述測斜裝置安裝在格構柱上，所述調整裝置包括相連接的三軸可調機構和驅動裝置，所述三軸可調機構設置在護筒和格構柱之間，所述控制裝置為一中央計算機，所述測斜裝置和調整裝置分別與控制裝置連接，控制裝置接收并處理來自測斜裝置的數據，并控制調整裝置調節格構柱的垂直度。還公開了上述調垂系統的調垂方法。采用本發明可以有效提高格構柱調垂系統的可靠性與調垂精度，并且自動化程度高，節約材料成本。
文檔編號E02D5/34GK101413264SQ20081020307
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月20日 優先權日2008年11月20日
發明者周紅春, 明 唐, 徐平飛, 李定江 申請人:上海建工(集團)總公司