一种检测预应力管桩垂直度的水准器具及检测方法

一种检测预应力管桩垂直度的水准器具及检测方法

王月

中建中新建设工程有限公司 山东省青岛市266000

摘要：一种检测预应力管桩垂直度的水准器具及检测方法，主要涉及预应力管桩沉桩过程中的桩身垂直度测量技术领域，该水准器具包括沿水平方向设置的水准盒以及固定连接于水准盒一侧的水平限位杆、竖向限位杆及把手，所述的水平限位杆、竖向限位杆远离水准盒的一端，共同组成横截面为半圆的曲面结构，其半圆直径与待测的预应力管桩的直径相同，通过水平、竖向限位杆以保证器具沿着管桩的垂直方向、水平方向轴线均紧密贴靠。本论文研讨一种检测预应力管桩垂直度的水准器具及检测方法，目的是快速、准确地检测预应力管桩沉桩过程中的垂直度。

引言

在中国经济与社会高速发展的形式之下，建筑工程企业所面临的竞争尤为激烈，要想实现自身的高效发展，就需要从提高建筑工程质量进行创新，研发出先进的施工设备工具、施工工艺方法，让技术进步推动建筑行业可持续发展，减少对环境的影响，让绿色建筑材料、绿色建造技术广泛应用，提高建筑环保性能，让数字化和智能化技术的应用，优化建筑设计、施工和管理过程，建筑行业逐步实现循环经济，推动资源高效利用和废弃物减量化。通过上述手段和方法以此来促进建筑质量的高标准发展，保持良性竞争，推动企业的可持续发展。本发明涉及建筑工程施工测量技术领域，通过新型测量器具高质高效完成预应力管桩沉桩桩身垂直度检测，助力建筑工程高质量发展。

1、技术要素

1.1预应力管桩垂直度的水准器具组成

本预应力管桩桩身垂直度检测的水准器具组成由水平设置的水准盒、水平限位杆、竖向限位杆、器具把手组成。该预应力管桩垂直度检测器具制作简单，所选用常规材料，满足批量生产条件，其中水准盒采用的国家DS3普通水准仪精度；水平限位杆（半圆环抱形状）、竖向限位杆、器具把手均采用轻质高强铝镁合金材质，其测量原理通过两根竖向限位杆来确保紧密贴合管桩竖向轴线，再通过水平限位半圆杆，环抱管桩外壁，从而达到完全紧密贴合管桩，真实反映待测管桩桩身垂直度的数据准确性。 

检测预应力管桩垂直度的水准器具示意图

1.2预应力管桩垂直度的水准器具使用方法

1）充分学习项目结构图纸，统计地基基础结构施工图中涉及的预应力管桩沉桩工艺及方法、桩径尺寸，并结合管桩总体数量及工期计划安排，提报预应力管桩垂直度的水准器具加工计划，确保满足现场施工作业需求；根据各项目基础管桩桩径尺寸，通过BIM软件绘制模型图，运用CAD输出加工尺寸图，提交工厂进行模具加工，校核准确无误后，便可投入项目现场使用。

2）按照项目提报计划数量及加工制作要求进场的预应力管桩垂直度检测器具，进行误差检测，调校检测合格后分发至桩基施工作业班组，同时运用BIM模型、动画演示手段对班组工人进行技术交底，确保使用工人能快速、准确、高效完成预应力管桩沉桩桩身垂直度的测量。

3）复核管桩施打部位坐标，准确无误后桩机就位后，对准坐标中心点，桩机走位调校管桩垂直度符合要求，进行锤击施打，管桩入土1.5米后，停止锤击施打，将预应力管桩垂直度检测器具半圆开口方向贴合所施打管桩，紧密贴靠后，观察水准盒内气泡运动轨迹，稳定后判断气泡是否停在圈内刻度线居中处，若居中停在圈内中心刻度线，表明管桩各方向的垂直度满足规范图纸要求；若气泡偏离刻度线中心圈，靠向某侧，则管桩需要通过桩机走位向气泡偏离反向调整，待水准盒内气泡居中后停止调校、继续进行锤击沉桩，后序根据桩长，每间隔2米进行测量调校，直至管桩沉桩完毕。

4）依照上述检测测量方法，依次完成项目所有桩基管桩沉桩施工，使用完毕的预应力管桩沉桩检测器具妥善保存存放，便于后序同类型、同桩径管桩使用。

2、预应力管桩桩身垂直度测量的水准器具与传统管桩桩身测量方法对比

2.1操作方法对比

传统方法1沿桩点位纵横向距离15米采用架设两台经纬仪定点观测沉桩过程的垂直偏差及调校，这种方法优点是检测调校精准，缺点是检测仪器调校时间长，经纬仪需要配备人员或者施打操作人员往返经纬仪观测点和施打作业点，再指挥桩机司机调校，单次只能测量管桩单向垂直度，桩身单向垂直度调校好时还要检测里一侧桩身垂直面，再行调校，若要保障调校精准，就需要反复多测量几次，这样使得沉桩效率严重降低。

传统方法2采用桩机沉桩作业人员使用水平尺贴靠管桩桩身外壁，通过观察水平尺内水准管调校居中，便通知桩机司机调校，本方法一方面是水平尺不能确保垂直贴合桩身轴线，另一方面需要反复多个回合调校，才能达到管桩桩身垂直度多维度的误差满足要求。

而本预应力管桩桩身垂直度测量使用方法为仅需将水准器具紧贴桩身，根据水准气泡进行调平居中，这样便可迅速完成预应力管桩桩身水平纵向横向方向的垂直度，可快速检测沉桩桩身垂直度，高效高质量完成沉桩作业。

2.2施工质量、工期、成本、综合效益对比

上述传统方法1在测量精度满足要求、且能满足预应力管桩沉桩质量，不足之处是此方法耗费测量工时、降低沉桩效率，因此现行大多作业人员不愿意采用此方法进行施工；传统方法2在精度上比较粗略，不能完全满足预应力管桩垂直度检测及控制，存在较大的随机性，是现行施工现场较多采用的方法，但因测量误差大，沉桩过程偏差大，导致沉桩质量较难控制。

而本方法预应力管桩桩身垂直度检测的水准器具组成由水平设置的水准盒采用同国家DS3普通水准仪精度，随时测量保证气泡位于水准盒刻度线中心，便能满足验收要求，操作简便、快速上手完成检测，这样在预应力管桩沉桩全过程都能高效测量，做到过程质量控制，从而使得预应力管桩沉桩过程桩身垂直度质量满足规范、图纸偏差要求。

传统方法2因其测量操作偏差过大，无法满足预应力管桩沉桩垂直度要求，因此不参与进行施工工期对比，在满足预应力管桩沉桩桩身垂直度偏差小于规范图纸的前提下进行对比分析；经项目现场实践总结得出，采用预应力管桩沉桩测量相比传统方法，每工日工效提高5.5倍，根据项目桩基管桩体量，节约工期效益显著。

在成本方面，传统方法需要配备至少两台J6经纬仪，综合考虑经纬仪的保养检定、摊销，对比本预应力管桩检测器具可近乎零损耗周转，综合测算成本对比节约70%的费用，经济效果可观。

在综合效益方面，本预应力管桩完全摒弃传统方法、器具上的各项缺点，材料选型轻便解释耐用、经济环保高效周转、提高施工工效、减少测量偏差、提高沉桩质量等多方面优势显著，本预应力管桩垂直度检测器具的研发，通过国家专利局审批，获得发明专利一项，在创新应用上技术支撑可靠，值得被广泛推广使用。

4、结语

2024年建筑工程面临着新机遇、新挑战，亟需采用四新技术、绿色建造技术、BIM智能化以及装配式建造技术来适应和支撑当下建筑行业崛起，传统施工方法就要不断的创新研究、迭代更新，才能从真正的意义上助力建筑工程质量提升，本一种检测预应力管桩垂直度的检测器具及检测方法，兼备质量提升、工期缩短、绿色建造、高效周转、综合效益可观等多维度优点，旨在通过本文论述推广给同类工程借鉴应用，我相信未来的建筑工程，在我们这一代创新、勤奋的建工人拼搏下，实现建筑工程可持续高质量发展。

参考文献

[1]谭祥韶.软土地区PHC管桩垂直度检测与施工控制[J].水运工程,2018(07):206-209.

[2]何锦明.预应力管桩静载检测质量问题分析及经验总结[J].广东土木与建筑,2023,30(11):124-126.

[3]顾辰生.预应力混凝土管桩垂直度检测技术[J].中国水运,2012,12(07):241-243.

[4]赵平.刘立志.胡君.原力智.徐磊.预应力管桩桩身垂直度检测的一种方法[J].资源环境与工程,2009，(23)06:818-819.

[5]戚健文.王佳玮.第4代逆作法一柱一桩垂直度检测仪器的研发[J].建筑施工,2023,45(02):238-241.