[发明专利]桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置及其施工方法

权利要求书

1.一种桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置，其特征在于，包括管桩(1)、定位桁架(2)、抱箍套管(3)、套管连接杆(4)、定位钢板(5)、应变计(6)及定位棱镜(7)，所述定位桁架(2)通过所述抱箍套管(3)固定在所述管桩(1)上，实现对管桩(1)沉桩时的限位，所述定位桁架(2)与所述抱箍套管(3)通过所述套管连接杆(4)相连；所述定位钢板(5)设置在所述管桩(1)顶部，并与所述定位桁架(2)连接，所述定位钢板(5)中心设置有定位棱镜(7)，用于管桩定位；所述定位桁架(2)上设置有应变计(6)，用于监测沉桩过程，反馈管桩偏位造成的桁架内力变化。

2.根据权利要求1所述的桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置，其特征在于，所述定位桁架(2)由上弦杆(201)、下弦杆(202)、腹杆(203)、平联(204)和横联(205)组成，所述上弦杆(201)设有两个，平行设置，两个上弦杆(201)之间通过平联(204)相连，所述下弦杆(202)设有两个，平行设置，两个下弦杆(202)之间通过平联(204)相连，所述上弦杆(201)与下弦杆(202)之间通过腹杆(203)相连，连接两个上弦杆(201)的平联(204)与连接两个下弦杆(202)的平联(204)之间通过横联(205)相连。

3.根据权利要求2所述的桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置，其特征在于，上弦杆(201)、下弦杆(202)、腹杆(203)、平联(204)和横联(205)之间通过螺栓连接形成整体。

4.根据权利要求2所述的桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置，其特征在于，所述应变计(6)设置在定位桁架(2)的上弦杆(201)与下弦杆(202)上。

5.根据权利要求1所述的桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置，其特征在于，所述抱箍套管(3)由两片半圆形钢抱箍(301)、四片端板(302)、端板加劲肋(303)以及高强螺栓(304)组成；所述端板(302)连接在钢抱箍(301)的两端，所述端板加劲肋(303)设置在端板(302)与钢抱箍(301)之间，两片半圆形钢抱箍(301)同一端的两片端板(302)之间通过高强螺栓(304)连接；两片钢抱箍(301)围合形成用于固定在所述管桩(1)上的圆环。

6.根据权利要求5所述的桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置，其特征在于，所述端板(302)与所述钢抱箍(301)通过焊接连接或整体轧制成型，所述端板(302)上沿竖向开设有螺栓孔，并通过所述端板加劲肋(303)提高面外刚度，两片相对的所述端板(302)之间留有一定缝隙，供高强螺栓(304)预紧及钢抱箍(301)之间的半径调节。

7.根据权利要求5所述的桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置，其特征在于，所述套管连接杆(4)的一端与钢抱箍(301)连接，另一端与定位桁架(2)连接。

8.根据权利要求1所述的桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置，其特征在于，每个所述抱箍套管(3)外连接有八根所述套管连接杆(4)，所述套管连接杆(4)平面上呈X形对角布置，立面上呈K形布置。

9.根据权利要求1所述的桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置，其特征在于，初始状态下，所述抱箍套管(3)内径略大于所述管桩(1)外径，其差值ΔR等于管桩定位允许偏差。

10.权利要求1-9中任一项所述的桩板式路基的管桩智能定位纠偏施工装置的施工方法，其特征在于，按以下步骤进行管桩定位及沉桩施工：

S1、根据设计管桩位置完成首根管桩定位及沉桩，然后将定位桁架组装成整体并吊起，通过将抱箍套管套在首根管桩上并部分施拧高强螺栓完成智能纠偏施工装置粗定位，盖上所有管桩的定位钢板；

S2、通过第二根管桩定位钢板上设置的定位棱镜，采用全站仪放样使定位棱镜位置与第二根管桩设计位置重合，然后将首根管桩抱箍套管的高强螺栓施拧至规定预紧力，使其与首根管桩的连接紧固，然后吊机松钩，完成智能纠偏施工装置精确定位与固定；

S3、将应变计读数清零，掀起第二根管桩定位钢板，通过第二根管桩抱箍套管的限位作用，完成第二根管桩的定位和沉桩，在管桩的沉桩过程中实时监测定位桁架上设置的应变计读数变化，若发生超过允许偏差的偏位，则定位桁架的上弦杆、下弦杆会受到相应方向的轴力或弯矩，从而使不同侧的应变计读数出现差异，根据受力方向及大小，判断管桩偏位方向并反馈纠偏调整的方向及量值，相应内力计算公式为

式中，N为桁架截面轴力，M为桁架截面弯矩，A为桁架杆件截面积，I为桁架截面抗弯惯矩，y为截面形心轴至边缘杆件的距离，σ₁、σ₂分别为根据不同侧应变计读数等效得到的轴向应力，以受拉为正、受压为负；

S4、重复步骤S3，直至完成剩余管桩的沉桩施工。