一种灌注桩钢筋笼双向螺纹突齿套筒拧紧装置及使用方法技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种灌注桩钢筋笼双向螺纹突齿套筒拧
紧装置及其使用方法。
背景技术
随着高层建筑、工业建筑、大跨度桥梁及高耸塔架等特殊结构的不断发展，灌注桩
在土木工程中的应用愈来愈多。为保障桩内纵向钢筋间受力的有效传递，钢筋笼与钢筋笼
之间的纵向钢筋连接就显得至关重要。传统的钢筋笼之间的连接技术，如焊接连接、套筒连
接仍具有许多不足之处：焊接连接工作量较大、受多种环境因素的影响，存在一些不稳定因
素，例如工地电容量不足，电压不稳定会影响焊接质量，某些地区气候潮湿、气温过低、钢材
化学成分不稳定等因素也影响接头质量；套筒连接虽然受环境影响因素较少，但由于套筒
拧紧工作量大、且不能同时操作，大量消耗工作时间的同时，钢筋笼之间的连接也容易出现
偏位现象。
发明内容
针对现有技术的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种灌注桩钢筋笼双向螺
纹突齿套筒拧紧装置及其使用方法，其可实现机械化连接，施工过程简便，操作受环境影响
因素少，在满足钢筋笼纵向受力有效传递的同时，能够减少资源浪费、节约成本、缩短工期。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种灌注桩钢筋笼双向螺纹突齿套筒拧紧装置，包括上圆环活动托盘和下圆环活动托
盘，所述的上圆环活动托盘和下圆环活动托盘上均安装有拧紧器，所述的上圆环活动托盘
连接有上弧形卡槽，所述的下圆环活动托盘连接有下弧形卡槽，所述的上弧形卡槽连接有
上部伸缩连接构件，所述的下弧形卡槽连接有下部竖向支架，所述的上部伸缩连接构件和
下部竖向支架之间安装有竖向伸缩钢筋，下部竖向支架中部设有U型钢筋笼支撑架，所述的
U型钢筋笼支撑架通过竖向孔洞与下部竖向支架连接，所述的齿轮套筒安装在钢筋笼的纵
向钢筋端部。
所述的齿轮套筒包括齿轮一、螺纹和对准槽，所述的齿轮一位于齿轮套筒的外壁
的中部，所述的螺纹位于齿轮套筒的内壁，所述的对准槽位于齿轮套筒的端部内侧。
所述的拧紧器包括带有电线的动力源，所述的动力源的下方设有带螺栓螺纹的固
定螺栓，且动力源连接有减速机构，所述的减速机构连接有扭矩传感器，所述扭矩传感器连
接有拧紧端部，所述的拧紧端部为齿轮二，所述的齿轮二与齿轮一啮合。
所述的上圆环活动托盘和下圆环活动托盘的结构相同，所述的上圆环活动托盘包
括左部和右部，所述的左部和右部通过活动螺栓连接，且左部和右部上均设有若干个固定
槽，所述的若干个固定槽均匀地分布在左部和右部上。
所述上弧形卡槽和下弧形卡槽的结构相同，所述的上弧形卡槽的中部预留有弧形
凹槽，且上弧形卡槽的上部设有若干个阀栓一，若干个阀栓一均匀地分布在上弧形卡槽上。
所述的U型钢筋笼支撑架包括U型钢架，所述U型钢架的端部通过螺栓连接有中部
支撑钢件，所述中部支撑钢件通过阀栓二连接有端部中空支撑钢架，所述端部中空支撑钢
架设有底部支座。
所述的上部伸缩连接构件包括弧形围护钢板一，所述弧形围护钢板一的端部与弧
形卡槽连接，弧形围护钢板一的表面等间距的分布有若干个竖向伸缩钢筋。
所述的下部竖向支架包括预留有固定槽的底座，所述底座上设有带竖向孔洞的弧
形围护钢板二，所述的弧形围护钢板二上均匀分布有支撑钢筋筒，所述支撑钢筋筒与底座
之间设有支护钢筋，所述支撑钢筋筒上安装有锁定阀栓。
一种灌注桩钢筋笼双向螺纹突齿套筒拧紧装置的使用方法，包括以下步骤：
（1）将组装好的自动拧紧装置固定在钻机平台上：通过调整螺栓在固定槽的位置，将圆
环活动托盘与桩孔圆心位置对准，并将竖向支架底座与钻机平台钢梁通过螺栓固定；
（2）吊入第一节钢筋笼并暂时定位：将圆环活动托盘的半圆弧装置围绕一端活动螺栓
旋转180°，再用吊车将第一节钢筋笼吊入制作好的桩孔位置，将U型钢筋笼支撑架穿过第一
节钢筋笼的加强筋，弯折中部支撑钢件成垂直分布，通过调整中部支撑钢件的长度并用阀
栓固定，来微调第一节钢筋笼的固定位置，使第一节钢筋笼钢筋端部与圆环活动托盘等高
分布；
（3）将齿轮套筒初步固定在钢筋笼上端每根钢筋上：分别将齿轮套筒下部对准钢梁笼
的每根纵向钢筋上部并旋转两至三圈，使齿轮套筒初步固定在第一节钢筋笼上端；
（4）吊入第二节钢筋笼，并将其用齿轮套筒初步固定：用吊车将第二节钢筋笼纵向钢筋
对准第一节钢筋笼上端的每个齿轮套筒，并再次将每个齿轮套筒旋转两至三圈，使第一节
钢筋笼与第二节钢筋笼的每根纵向钢筋通过齿轮套筒初步连接；
（5）闭合上下两个圆环活动托盘：将圆环活动托盘的半环形的托盘围绕一端活动螺栓
旋转180°，使圆环活动托盘环绕钢筋笼分布；
（6）将每个拧紧器与每个齿轮套筒的齿轮相互连接：首先，通过调整上部伸缩连接构件
的位置，并用锁定阀栓固定，使其上圆环活动托盘与第一节钢筋笼钢筋上部节点等高分布；
其次，通过旋转上下两个圆环活动托盘的位置，并用阀栓固定使每个拧紧器对准每根竖向
钢筋；再次，通过调整圆环活动托盘上的拧紧器在的位置，并用固定槽将其固定，使每个拧
紧器与套筒齿轮可以相互咬合连接；
（7）将拧紧器的电动源通过插头接通电源，通过动力源使每个拧紧器把每个齿轮套筒
同时拧紧，所有拧紧器串联接通电源后，动力源转动带动拧紧器端部的齿轮转动，再带动齿
轮套筒转动，至上下钢筋笼纵向钢筋通过齿轮套筒连接时，扭矩逐步会达到一定值，通过扭
矩传感器测得扭矩达到一定值时启动减速机构，最终使电机停止转动，达到刚好拧紧的目
的；
（8）打开上下两个圆环活动托盘的半环形的托盘，将U型钢筋笼支撑架水平折起并收回
到弧形围护钢板处，吊起第二节钢筋笼，并使其下沉至离地面0.5-1m的位置，用U型钢筋笼
支撑架穿过第二节钢筋笼的加强筋，重复以上第二步至第七步至钢筋笼全部吊入为止；
（9）完成全部钢筋笼连接后，进入下一道工序。
本发明的有益效果如下：
本发明的灌注桩钢筋笼双向螺纹突齿套筒拧紧装置及使用方法，改变了传统的钢筋直
螺纹套筒施工方式，在施工现场设置该装置，实现施工自动化，操作流程规范化，施工方式
标准化。使用该装置进行施工可以避免人工因素、环境因素对工程质量的影响，使钢筋笼连
接无需花费大量人力物力、可靠性高、操作便捷，一定程度上提高了施工效率，达到压缩工
期、节约施工成本的目的。同时，该装置可以实现上下钢筋笼每根钢筋可以同步同时进行套
筒拧紧连接，避免了传统上下钢筋笼每根钢筋不同步连接带来的钢筋笼偏位现象。
附图说明
图1和2为齿轮套筒结构示意图；
图3和4为拧紧器结构示意图；
图5和6为圆环活动托盘结构示意图；
图7和8为弧形卡槽结构示意图；
图9为U型钢筋笼支撑架结构示意图；
图10为上部伸缩连接构件结构示意图；
图11为下部竖向支架结构示意图；
图12和13为钢筋直螺纹自动拧紧装置整体示意图；
图14和15为工作状态示意图；
其中：1-齿轮套筒，11-齿轮一，12-螺纹，13-对准槽，2-拧紧器，21-齿轮二，22-扭矩传
感器，23-减速构件，24-动力源，25-固定螺栓，26-螺栓螺纹，27-电线，28-插头，3a-上圆环
活动托盘，3b-下圆环活动托盘，31-活动螺栓，32-固定槽，33-左部，34-右部，4a-上弧形卡
槽，4b-下弧形卡槽，41-阀栓一，42-弧形凹槽， 5-U型钢筋笼支撑架，51-U型钢架，52-螺栓，
53-中部支撑钢件，54-阀栓二，55-端部中空支撑钢架，56-底部支座，6-上部伸缩连接构件，
61-弧形围护钢板一，62-竖向伸缩钢筋，7-下部竖向支架，71-底座，72-固定槽，73-弧形围
护钢板二，74-竖向孔洞，75-支护钢筋，76-支撑钢筋筒，77-锁定阀栓。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于
此。
如图1-15所示，本发明的灌注桩钢筋笼双向螺纹突齿套筒拧紧装置包括：齿轮套
筒1、拧紧器2、上圆环活动托盘3a、下圆环活动托盘3b、上弧形卡槽4a、下弧形卡槽4b、U型钢
筋笼支撑架5、上部伸缩连接构件6和下部竖向支架7。
齿轮套筒1由齿轮一11、螺纹12和对准槽13组成。齿轮套筒1的内径略大于竖向钢
筋的外径，齿轮一11分布在齿轮套筒1外侧成长条水平均匀等距环绕分布，与拧紧器2端部
齿轮匹配使用。螺纹12分布在齿轮套筒1内侧，上下两部分方向相反。对准槽13留设在其内
侧的上下端部，用于钢筋位置对准使用。
拧紧器2由齿轮二21齿轮二21、扭矩传感器22、减速机构23、动力源24、固定螺栓
25、螺栓螺纹26和电线27组成。齿轮二21均匀分布有突起的齿轮二，与齿轮一11的个数与间
距相匹配。靠近齿轮二21依次为扭矩传感器22、减速机构23、动力源24，扭矩传感器22可以
检测齿轮二21的扭矩。减速构件23可以减缓齿轮二21转动的速度。动力源24为整个拧紧器2
提供动力。固定螺栓25在装置尾部动力源24的下侧，固定螺栓25末端预设有螺栓螺纹26，用
于螺母固定使用。电线27与动力源24相连，所有拧紧器2通过电线27串联连接。整个拧紧器2
装置通电后通过尾部动力源24先提供动力使齿轮二21产生一定扭矩，通过扭矩传感器22监
测到扭矩达到一定值时，启动减速构件23，通过减速构件23使装置最终停止转动。
上圆环活动托盘3a和下圆环活动托盘3b的结构相同，上圆环活动托盘3a包括左部
33和右部34，左部33和右部34通过活动螺栓31上下叠错连接，且左部33和右部34上均设有
四个等距固定槽32，四个固定槽32均匀对称地分布在左部33和右部34上，大小与拧紧器2的
固定螺栓25相匹配，固定槽32的形状为矩形，拧紧器2固定在其上，方便拧紧器2的前后位置
可以灵活调整。上圆环活动托盘3a固定在下部竖向支架7顶部，下圆环活动托盘3b固定在下
部竖向支架7中部。根据不同灌注桩直径大小及钢筋笼的直径预设圆环活动托盘的内径大
小，根据竖向钢筋的根数及位置确定拧紧器2与固定槽32的个数及位置，使该装置在钢筋笼
套筒接口处可以匹配使用。
上弧形卡槽4a和下弧形卡槽4b的结构相同，其上部均匀分布有三个阀栓一41，弧
形卡槽内侧中部预留弧形凹槽42，弧形卡槽变形量可忽略不计，且方便其与上部伸缩连接
构件6和下部竖向支架7焊接固定。
U型钢筋笼支撑架5由U型钢架51、螺栓52、中部支撑钢件53、阀栓二54、端部中空支
撑钢架55与底部支座56组成。U型钢架51穿过下部竖向支架7上的两个竖向孔洞活动连接，U
型钢架51端部通过螺栓52与中部支撑钢件53连接，中部支撑钢件53通过阀栓二54与端部中
空支撑钢架55连接，中空支撑钢架55的内部中空部位略大于支撑钢件53的形状，以方便支
撑钢件53可以在中空支撑钢架55内移动。底部支座56焊接在中空支撑钢架55端部成方形
状，可通过调整中部支撑钢件53伸缩长度把底部支座56放置在钻机平台上。
上部伸缩连接构件6由弧形围护钢板一61与三根竖向伸缩钢筋62组成。弧形围护
钢板一61上端与弧形卡槽焊接连接，弧形围护钢板一61表面均匀等距分布三根竖向伸缩钢
筋62，构件焊接连接，可增加上部伸缩连接构件6整体刚度。
下部竖向支架7由底座71、固定槽72、弧形围护钢板二73、竖向孔洞74、支护钢筋
75、支撑钢筋筒76与锁定阀栓77组成。底座71在整个下部竖向支架7的最底部，为左上角带
圆弧缺角的正方形。固定槽72靠近底座71右下角两临边的中部位置，两个固定槽72分别与
右下角两临边平行。弧形围护钢板二73垂直固定在底座71正方形的左上部圆弧缺角。竖向
孔洞74在弧形围护钢板二73中部位置，成左右对称分布。两根支护钢筋75的上端分别斜支
撑在支撑钢筋筒76中部位置，其下端分别固定在底座71两对角端部。三个支撑钢筋筒76垂
直固定在底盘71上，内径略大于伸缩钢筋62的直径，三个支撑钢筋筒76中下部一侧同时固
定在弧形围护钢板二73上。锁定阀77分布在三个支撑钢筋筒76 上端端部。
具体实例
某工程±0.00为绝对标高+5.00m，该工程地区自然地面相对标高-0.20m，绝对标高+
4.80m，该装置最低高程+1.50m，钻机平台绝对标高为+0.50m，灌注孔径为800mm，桩长24m，
三节钢筋笼，每节钢筋笼长8m，箍筋与加强筋为HPB235，直径为8mm，纵向钢筋为HRB335，直
径为24mm。
结合图1-图9所示，本装置具体使用步骤如下：
（1）将组装好的自动拧紧装置固定在钻机平台上。通过调整螺栓在预留槽72的位置，将
圆环活动托盘与桩孔圆心位置对准，并将竖向支架底座71与钻机平台钢梁通过螺栓固定，
并调整装置最初标高至+1.55m。
（2）吊入第一节钢筋笼并暂时定位。将圆环活动托盘的半圆弧装置围绕一端活动
螺栓31旋转180°，再用吊车将第一节钢筋笼吊入制作好的桩孔位置，留置钢筋笼端部高出
地面+1.20m处，将U型钢筋笼支撑架5穿过第一节钢筋笼的加强筋HPB235，弯折中部支撑钢
件53成垂直分布，通过调整中部支撑钢片53的长度并用阀栓二54固定，来微调第一节钢筋
笼的固定位置，使第一节钢筋笼钢筋端部与圆环活动托盘等高分布。
（3）将齿轮套筒1初步固定在钢筋笼上端每根钢筋上。分别将齿轮套筒1下部对准
钢梁笼的每根HPB335的纵向钢筋上部并旋转两至三圈，使齿轮套筒1初步固定在第一节钢
筋笼上端。
（4）吊入第二节钢筋笼，并将其用齿轮套筒1初步固定。用吊车将第二节钢筋笼纵
向钢筋对准第一节钢筋笼上端的每个齿轮套筒1，并再次将每个齿轮套筒1旋转两至三圈，
使第一节钢筋笼与第二节钢筋笼的每根HPB335的纵向钢筋通过齿轮套筒1初步连接。
（5）闭合上下两个圆环活动托盘。将圆环活动托盘的半环形的托盘围绕一端活动
螺栓31旋转180度，使圆环活动托盘环绕钢筋笼分布。
（6）将每个拧紧器2与每个齿轮套筒1的齿轮相互连接。首先，通过调整上部伸缩连
接构件6的位置，并用锁定阀栓77固定，使其上部圆环活动托盘3与第一节钢筋笼钢筋上部
节点等高分布。其次，通过旋转上下两个圆环活动托盘的位置，并用阀栓一41固定使每个拧
紧器2对准每根竖向钢筋。再次，通过调整圆环活动托盘上的拧紧器2在的位置，并用固定槽
32将其固定，使每个拧紧器2与套筒齿轮可以相互咬合连接。
（7）将拧紧器2的电动源24通过插头28接通电源，通过动力源24使每个拧紧器2把
每个齿轮套筒同时拧紧。所有拧紧器2串联接通电源后，动力源24转动带动齿轮二21齿轮转
动，再带动齿轮套筒1转动，至上下钢筋笼HPB335的纵向钢筋通过齿轮套筒1连接时，扭矩逐
步会达到一定值，通过扭矩传感器22测得扭矩达到一定值时启动减速机构23，最终使电机
停止转动，达到刚好拧紧的目的。
（8）打开上下两个圆环活动托盘3的半环形的托盘，将U型钢筋笼支撑架水平折起
并收回到弧形围护钢板二73处，吊起第二节钢筋笼，并使其下沉至离地面0.5-1m的位置，用
U型钢筋笼支撑架5穿过第二节钢筋笼的加强筋HPB235，重复以上第二步至第七步至钢筋笼
全部吊入为止。
（9）完成全部钢筋笼连接后，进入下一道工序。
上面所述的实例仅仅对本发明的优选实施方案进行描述，并非对本发明的范围进
行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方
案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。