1.本实用新型涉及一种格构柱施工装置，属于基坑工程施工技术领域。


背景技术：

2.在基坑工程中，由于其跨度越来越大，为提高基坑支护的可靠性及安全性，在内支撑的节点部位会设置格构柱。在实际项目中，格构柱通常和灌注桩配合使用，坑底以下部分采用灌注桩，坑底以上部分采用格构柱。为保持桩体的整体性及受力传递的有效性，格构柱与灌注桩会有一部分搭接长度，即格构柱会伸入坑底灌注桩桩体一部分长度。在格构柱及灌注桩的施工中，通常会出现以下两个问题：
3.一是格构柱的垂直度控制不好，基坑开挖后，格构柱存在一定的倾斜，导致内撑传力受到较大影响，存在较大的安全风险，其主要原因是格构柱随钢筋笼吊装就位后初始垂直度没调好，或调好后由于距混凝土浇筑存在一定的时间间隔，格构柱未充分固定，以及浇筑过程中的擦碰导致格构柱偏位；
4.二是坑底以下灌注桩桩顶的标高控制不好，主要是混凝土的浇筑标高没有控制到位，通常是为了防止标高偏低，会超灌较多，使得灌注的混凝土标高超出坑底较多，导致基坑开挖完成后，需要投入人力、物力对超灌的混凝土进行处理，而且混凝土浪费较多，不够绿色、经济。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种格构柱施工装置，具有绿色、经济、安全、实用的特点。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用的一种格构柱施工装置，包括角钢、缀板、牛腿、支撑板；
7.所述角钢设有四个，呈方形对称布置在四角位置，相邻两角钢间由缀板连接，所述缀板的外侧水平布置有与缀板表面垂直的支撑板，一侧的支撑板上布置有浮箱，对称的另一侧支撑板上布置有磁性水准器，所述缀板与支撑板间布置有牛腿；
8.所述浮箱的底部设有底孔，浮箱内布置有与箱底垂直并与底孔相连的分隔杆，所述分隔杆内布置有传力杆，传力杆的顶部布置有与传力杆垂直的臂杆，臂杆的两端布置有与臂杆垂直并朝向浮箱箱底的竖直杆，竖直杆的下端布置有浮球；
9.所述角钢的内侧一角布置有保护罩，保护罩的罩顶中心位置设有保护罩顶孔，保护罩的罩内布置有感应球，所述浮箱的底孔与保护罩顶孔之间布置有连接管，所述连接管内布置有一端与传力杆相连，另一端与感应球相连的传力线。
10.作为改进，所述浮箱与支撑板间布置有垫座，所述垫座靠近浮箱的四个角且对称布置。
11.作为改进，所述分隔杆的内径与底孔的直径相同。
12.作为改进，所述传力杆与臂杆间、臂杆与竖直杆间均为刚性连接。
13.作为改进，所述臂杆的两臂长度相等，两竖直杆的长度相等，两侧浮球的球径一致。
14.作为改进，所述保护罩的罩顶内壁标高与混凝土计划浇筑标高一致。
15.作为改进，所述保护罩顶孔的孔径与连接管的内径一致。
16.作为改进，所述连接管包括直管和弯头，在直线方向布置直管，在转弯方向采用弯头连接。
17.作为改进，所述传力线为高强度柔性细线。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.1)能方便地控制格构柱的垂直度，在混凝土浇筑前的时间段及浇筑过程中，防止格构柱未充分固定出现偏位，降低安全风险。
20.2)能有效控制灌注桩桩顶的浇筑标高，防止混凝土超灌，减少因超灌导致的基坑开挖后的二次处理，可节约较多的人力、物力，减少混凝土浪费。
21.3)当基坑底板施工完毕，开始内部结构施工，需要拆除部分混凝土内撑时，牛腿、支撑板还可对混凝土内撑起到一定的支撑作用，减少支撑架搭设的工作量，具有绿色、经济、安全、实用的特点。
附图说明
22.图1为本实用新型的俯视结构示意图；
23.图2为图1中a处的局部放大图；
24.图3为图1的a-a向局部示意图；
25.图4为图1的b-b向局部示意图；
26.图5为图1的c-c向局部示意图；
27.图6为图1的d-d向局部示意图；
28.图中：1、角钢，2、缀板，3、牛腿，4、支撑板，5、浮箱，6、传力杆，7、分隔杆，8、臂杆，9、浮球，10、垫座，11、保护罩，12、连接管，12-1、直管，12-2、弯头，13、保护罩顶孔，14、感应球，15、混凝土导管，16、传力线，17、竖直杆，18、底孔，19、磁性水准器。
具体实施方式
29.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本实用新型进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型的范围。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
31.如图1-图6所示，一种格构柱施工装置，包括角钢1、缀板2、牛腿3、支撑板4；
32.所述角钢1设有四个，呈方形对称布置在四个角，相邻两角钢1间由缀板2连接，所述缀板2的外侧水平布置有与缀板2表面垂直的支撑板4，一侧支撑板4的上表面布置有浮箱5，与安装浮箱5的支撑板4对称的另一侧支撑板4的上表面布置有磁性水准器19，所述缀板2与支撑板4间布置有牛腿3，所述牛腿3分别与支撑板4及缀板2表面垂直；
33.所述浮箱5的底部设有底孔18，浮箱5内布置有与箱底垂直并与底孔18相连的分隔杆7，所述分隔杆7内布置有传力杆6，传力杆6的顶部布置有与传力杆6垂直的臂杆8，臂杆8的两端布置有与臂杆8垂直并朝向浮箱5箱底的竖直杆17，竖直杆17的下端布置有浮球9；
34.所述角钢1的内侧一角布置有与角钢1表面垂直的保护罩11，所述保护罩11的罩顶中心位置设有保护罩顶孔13，保护罩11的罩内布置有感应球14，所述浮箱5的底孔18与保护罩顶孔13之间布置有连接管12，连接管12内布置有传力线16，所述传力线16的上端与传力杆6的下端相连，传力线16的下端与感应球14相连，所述传力线16为高强度柔性细线，性能稳定，安装便捷。
35.作为实施例的改进，如图1、图2所示，所述浮箱5与支撑板4间布置有垫座10，所述垫座10设有四个，分别靠近浮箱5的四个角且对称布置，通过垫座10对浮箱5起到良好的支撑、稳固作用。
36.作为实施例的改进，如图2、图3所示，所述分隔杆7的内径与底孔18的直径相同；所述传力杆6与臂杆8、臂杆8与竖直杆17间均为刚性连接，提高连接的稳固性。
37.作为实施例的改进，如图4所示，所述臂杆8的两臂长度相等，两竖直杆17的长度相等，两侧浮球9的球径一致，确保两侧重量一致，避免影响使用效果。
38.作为实施例的改进，所述保护罩11的罩顶内壁标高与混凝土计划浇筑标高一致。
39.作为实施例的改进，所述保护罩顶孔13的孔径与连接管12的内径一致，安装便捷。
40.作为实施例的改进，所述连接管12包括直管12-1和弯头12-2，在直线方向布置直管12-1，在转弯方向采用弯头12-2连接，所述连接管12沿缀板2在竖直方向有间断，间断起始点分别为弯头12-2完成转向过渡的上下端出口。
41.施工过程中，若施工区域地质条件较好，地层主要为土层(黏土等)，采用螺旋钻机或旋挖钻等机械即可成孔(不需要泥浆护壁成孔)，当格构柱(灌注桩)成孔后，孔内几乎无地下水时，在放钢筋笼及格构柱前，提前完成本施工装置的加工及准备工作：
42.第一、结合基坑第一道内撑(此处以混凝土撑为例)撑高，测算格构柱的角钢1需伸入内撑的搭接长度，并作出标记，在标记处焊接好第一道缀板2，同时完成支撑板4、牛腿3等的焊接；
43.第二、结合孔深、柱顶标高、基坑底部标高(灌注桩混凝土浇筑标高)以及格构柱伸入钢筋笼内长度(搭接长度)，提前在格构柱的角钢1位置作出标记，为避免保护罩11影响混凝土导管15的提升，保护罩11应布置在角钢1内侧一角；采用钢板在角钢1内侧标记处焊接好保护罩11，并在保护罩11上预留与连接管12内径一致的保护罩顶孔13；保护罩11主要是防止浇筑灌注桩混凝土过程中，混凝土导管15提升超过浇筑标高后，落下的混凝土掉落在感应球14上影响感应球的预警效果；在保护罩11的上表面角钢1内侧预埋好连接管12；
44.第三、采用钢板加工好浮箱5，并在浮箱5底部预留与分隔杆7的内径一致的底孔18，将分隔杆7下端与孔底焊实密封防止漏水；采用塑料管等轻质材料，加工完成传力杆6、臂杆8、竖直杆17的连接构件，并将浮球9固定在竖直杆17的下端；
45.第四、将感应球14固定在传力线16的一端，穿过连接管12，调整好感应球14在保护罩11内的位置，将传力线16引出固定。
46.将钢筋笼连同格构柱一起吊装入孔，将磁性水准器19放置固定在预先计划好的支撑板4表面，调整格构柱的垂直度，由于支撑板4与角钢1垂直，因此只要支撑板4调整成水平
状态，则格构柱的垂直度同时调整好。采用土石等材料将支撑板4与牛腿3的空间、牛腿3与场平间的区域回填，使得格构柱充分固定。
47.将浮箱5水平放置在预先计划好的另一块支撑板4表面，浮箱5内注入淡水；浮箱5与支撑板4之间放置有垫座10，将传力杆6、臂杆8、竖直杆17组成的连接构件插入分隔杆7，将固定在传力杆6下端的传力线16穿过连接管12，调节好浮球9在浮箱5中的位置后，将从传力杆6引出的传力线16与从感应球端引出的传力线16衔接牢固。所述连接管12沿缀板2在竖直方向有间断，间断起始点分别为弯头12-2完成转向过渡的上下端出口，主要目的是减小连接管12的使用量及减小操作量。
48.孔内混凝土浇筑的过程中，当混凝土液面升高到感应球14位置时，感应球14将随着液面的升高而上升，此时由于传力线16牵引作用的减小，浮球9将逐步上浮，当混凝土全部淹没感应球14时，浮球9刚好浮出水面，说明此时混凝土已浇筑到预定标高，可停止浇筑。
49.浮球9及感应球14的选择，主要基于阿基米德原理，利用浮力、自重平衡关系式，确定尺寸、规格、重量：
50.ρ
感
·g·v感
＝ρ
混
·g·v感
＝2
·
ρ
水
·g·v浮
+f
损-f
自
；
51.f
损
＝f
摩
；
52.其中，ρ
感
、ρ
混
、ρ
水
分别为感应球、混凝土、水的密度；
[0053]v感
、v
浮
分别为感应球、浮球的体积；
[0054]f摩
为传力线受到的摩擦力，f
自
为传力杆、臂杆、竖直杆组成的连接构件自重，可经过试验确定相关取值。
[0055]
当基坑底板施工完毕，开始内部结构施工，需要拆除部分混凝土内撑时，牛腿3、支撑板4还可对对混凝土内撑起到一定的支撑作用，减少支撑架搭设的工作量，减少人力、物力投入。
[0056]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。