大直径灌注桩桩头破除装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是灌注桩。

背景技术

灌注桩为了满足设计的强度要求，都会留有桩头，桩头中主要是从钢筋笼中延伸出来的纵向钢筋，在后续的施工中，桩头又需要被拆除；

现有的灌注桩桩头拆除装置由环形膨胀管和竖直膨胀管组成，竖直膨胀管的一端与环形膨胀管连通，在环形膨胀管和竖直膨胀管中填充有膨胀剂，将环形膨胀管和竖直膨胀管预埋在灌注桩中，其中，环形膨胀管位于桩头拆除高度处，待灌注桩的混凝土凝固后，向竖直膨胀管中灌水，使得竖直膨胀管和环形膨胀管中的膨胀剂膨胀，从而使得桩头产生碎裂，再人工使用冲击钻拆除破碎的桩头，这种装置在使用时存在以下问题：

1.桩头中的大部分纵向钢筋和混凝土不能分离，从而使得在人工拆除时需要耗费额外的时间清除与纵向钢筋粘连的混凝土；

2.拆除桩头时，需要人工使用冲击钻在碎裂的桩头上打孔，然后人工从外至内敲击混凝土使之一层层脱落，若灌注桩为大直径灌注桩，桩头直径较大，拆除工序更加耗费人力和时间，影响施工进度，降低施工效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种更节省人力的大直径灌注桩桩头破除装置，还提供一种大直径灌注桩桩头破除装置使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：大直径灌注桩桩头破除装置，包括膨胀管，膨胀管由环形膨胀管、内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管组成，内螺旋膨胀管的一端和外螺旋膨胀管的一端均与环形膨胀管连通，环形膨胀管、内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管中填充有膨胀剂，内螺旋膨胀管的另一端和外螺旋膨胀管的另一端为注水口，外螺旋膨胀管在水平面上的垂直投影的直径大于内螺旋膨胀管在水平面上的垂直投影的直径，还包括水平隔离装置，水平隔离装置由至少三个杆相交固定而成，杆的轴线中点在同一条直线上，水平隔离装置的中心处设有套管，套管的轴线与杆的轴线垂直，环形膨胀管位于水平隔离装置的上方。

进一步的是，还包括切割装置，切割装置由切割叶片和固定管组成，切割叶片环绕固定管的轴线固定在固定管的一端，固定管的一端与套管旋转配合，固定管的另一端为电机连接位。

进一步的是，还包括电机，电机的输出轴与固定管的另一端可拆卸传动。

进一步的是，在固定管的另一端上设有轴线与固定管的轴线垂直的卡槽，在电机的输出轴上设有轴线与输出轴的旋转轴垂直的销柱，销柱与卡槽沿输出轴的轴线方向滑动配合。

进一步的是，在固定管和套管之间设有轴承。

进一步的是，还包括Z形钩，Z形钩的一端与水平隔离装置中的杆的端部沿杆的轴线方向滑动配合。

进一步的是，在内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管的注水口上设有与注水口可拆卸连接的堵塞盖。

大直径灌注桩桩头破除装置使用方法，包括以下步骤：

A.浇筑灌注桩至桩头破除高度；

B.将水平隔离装置放置在灌注桩上的桩头破除高度处，水平隔离装置的杆的轴线与灌注桩的轴线垂直，套管的轴线与灌注桩的轴线重合，水平隔离装置的杆伸出灌注桩的钢筋笼；

C.将环形膨胀管水平放置在钢筋笼内并紧贴水平隔离装置的上表面，内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管分别位于纵向钢筋的内侧和外侧，将内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管固定在纵向钢筋上，内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管的注水口位于钢筋笼外；

D.继续浇筑灌注桩将水平隔离装置、环形膨胀管、内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管掩埋，浇筑灌注桩至设计高度；

E.待灌注桩凝固后，向内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管的注水口中注水；

F.待灌注桩桩头在环形膨胀管、内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管的膨胀下产生碎裂后，对水平隔离装置的杆伸出灌注桩的部分施加沿灌注桩轴线方向、远离灌注桩的力，使得桩头整体分离。

进一步的是，在步骤B中加入切割装置和电机，将切割装置的固定管的一端与套管连接，使得切割叶片可以旋转，电机的输出轴上的销柱插入固定管上的卡槽；

在步骤D和步骤E之间加入步骤G：在灌注桩初凝前，启动电机，使得切割叶片在灌注桩内旋转，直至灌注桩凝固。

进一步的是，在步骤A中使用Z形钩，Z形钩的一端与水平隔离装置的杆伸出灌注桩的钢筋笼的部分连接，Z形钩另一端固定在与灌注桩的设计高度平齐的平面上。

本发明的有益效果是：与现有的灌注桩桩头拆除装置相比，本大直径灌注桩桩头破除装置，包括环形膨胀管，环形膨胀管连通的内螺旋膨胀管的一端和外螺旋膨胀管的一端均与环形膨胀管连通，环形膨胀管、内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管中填充有膨胀剂，内螺旋膨胀管的另一端和外螺旋膨胀管的另一端为注水口，外螺旋膨胀管在水平面上的投影的直径大于内螺旋膨胀管在水平面上的投影的直径，内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管分别固定在纵向钢筋的两侧，内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管连续分布在纵向钢筋两侧，在膨胀时，内螺旋膨胀管和外螺旋膨胀管之间形成容纳间隙，容纳间隙将纵向钢筋容纳在其中，在膨胀过程中向远离纵向钢筋的方向推动混凝土，能够使得环绕纵向钢筋的混凝土与纵向钢筋分离，即能够准确使得纵向钢筋附近的混凝土破碎，起到定位破碎的作用，还包括水平隔离装置，水平隔离装置由至少三个杆的一端相交固定而成，杆的轴线中点在同一条直线上，水平隔离装置的中心处设有套管，套管的轴线与杆的轴线垂直，环形膨胀管位于水平隔离装置的上方，待纵向钢筋附近的混凝土破碎后，桩头中的混凝土与纵向钢筋的连接已解除，再对水平隔离装置施加沿纵向钢筋轴线方向的力，使得桩头中的混凝土整体与纵向钢筋分离，可整体取下桩头中绝大部分或所有混凝土，无需使用冲击钻打孔，也无需人工从外至内层层敲除混凝土，拆除桩头更加方便、节省人力，能够提高施工效率。

本大直径灌注桩桩头破除装置使用方法能够快速、方便地使用大直径灌注桩桩头破除装置。

附图说明

图1是水平隔离装置的俯视图；

图2是水平隔离装置的正视图；

图3是膨胀管的结构示意图；

图4是切割装置的结构示意图；

图5是膨胀管与纵向钢筋的位置关系示意图；

图6是大直径灌注桩桩头破除装置安装在桩头上时的结构正视图；

图7是大直径灌注桩桩头破除装置安装在桩头上时的结构俯视图；

图8是Z形钩的结构示意图；

图中零部件、部位及编号：水平隔离装置1、套管101、环形膨胀管2、外螺旋膨胀管201、内螺旋膨胀管202、固定管3、切割叶片4、纵向钢筋5、Z形钩6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至8所示，大直径灌注桩桩头破除装置，包括膨胀管，膨胀管推荐选用容易胀破的材质，例如PVC管、薄壁金属管等，膨胀管由环形膨胀管2、内螺旋膨胀管202和外螺旋膨胀管201组成，内螺旋膨胀管202的一端和外螺旋膨胀管201的一端均与环形膨胀管2连通，环形膨胀管2、内螺旋膨胀管202和外螺旋膨胀管201中填充有膨胀剂，内螺旋膨胀管202的另一端和外螺旋膨胀管201的另一端为注水口，外螺旋膨胀管201在水平面上的投影的直径大于内螺旋膨胀管202在水平面上的投影的直径，根据破除的桩头的情况也可以只设置内螺旋膨胀管202或外螺旋膨胀管201，还包括水平隔离装置1，水平隔离装置1由至少三个杆交固定而成，杆也可以由管代替，任何的杆状物、管状物都可以用来制作水平隔离装置，根据要拆除的桩头的尺寸确定杆的长度，确保杆的端部至少能伸出桩头的外表面5厘米，杆的轴线中点在同一条直线上，水平隔离装置1的中心处设有套管101，套管101的轴线与杆的轴线垂直，环形膨胀管2位于水平隔离装置1的上方。

为了便于拆除桩头，本装置还包括切割装置，切割装置由切割叶片4和固定管3组成，切割叶片4环绕固定管3的轴线固定在固定管3的一端，固定管3的一端与套管101旋转配合，固定管3插入套管101或套管101插入固定管3均可，固定管3的另一端为电机连接位，可以通过人工旋转或电机驱动的方式使得固定管旋转，在桩头初凝前，切割叶片4在桩头内旋转，切割装置能够在桩头内部的混凝土上切割出凹槽，使得桩头断裂更顺利。

为了节省人力，本装置还包括电机，电机的输出轴与固定管3的另一端可拆卸传动，例如通过键和槽、齿轮、螺纹等方式使得输出轴和固定管建立连接。

提供一种具体的可拆卸传动结构：在固定管3的另一端上设有轴线与固定管3的轴线垂直的卡槽，在电机的输出轴上设有轴线与输出轴的旋转轴垂直的销柱，销柱与卡槽沿输出轴的轴线方向滑动配合。

为了减小固定管3和套管101之间的摩擦力，在固定管3和套管101之间设有轴承，轴承不影响销柱与卡槽的相对运动。

为了使得水平隔离装置沿灌注桩轴线方向的位置确定，保证桩头水平断面的位置准确，本装置还包括Z形钩6，Z形钩6的一端与水平隔离装置1中的杆的端部沿杆的轴线方向滑动配合，Z形钩的另一端可以固定在钢护筒或地面上，起到临时固定水平隔离装置1的作用。

为了防止在拆除前膨胀管内进水，在混凝土凝固前开始膨胀，影响灌注桩的强度，在内螺旋膨胀管202和外螺旋膨胀管201的注水口上设有与注水口通过螺纹、卡扣等方式可拆卸连接的堵塞盖，堵塞盖也可以是橡皮盖，直接包覆在注水口上即可。

大直径灌注桩桩头破除装置使用方法，包括以下步骤：

A.浇筑灌注桩至桩头破除高度；

B.将水平隔离装置1放置在灌注桩上的桩头破除高度处，即桩头预设断裂处，水平隔离装置1的杆的轴线与灌注桩的轴线垂直，套管101的轴线与灌注桩的轴线重合，水平隔离装置1的杆伸出灌注桩的钢筋笼；

C.将环形膨胀管2水平放置在钢筋笼内并紧贴水平隔离装置1的上表面，内螺旋膨胀管202和外螺旋膨胀管201分别位于纵向钢筋5的内侧和外侧，将内螺旋膨胀管202和外螺旋膨胀管201固定在纵向钢筋5上，根据要破除的桩头的情况，也可以只设置内螺旋膨胀管202或外螺旋膨胀管201，内螺旋膨胀管202和外螺旋膨胀管201的注水口位于钢筋笼外；

D.继续浇筑灌注桩将水平隔离装置1、环形膨胀管2、内螺旋膨胀管202和外螺旋膨胀管201掩埋，浇筑灌注桩至设计高度；

E.待灌注桩凝固后，向内螺旋膨胀管202和外螺旋膨胀管201的注水口中注水；

F.待灌注桩桩头在环形膨胀管2、内螺旋膨胀管202和外螺旋膨胀管201的膨胀下产生碎裂后，对水平隔离装置1的杆伸出灌注桩的部分施加沿灌注桩轴线方向、远离灌注桩的力，使得桩头整体分离。

为了节省人力，也为了拆除桩头更快速，在步骤B中加入切割装置和电机，将切割装置的固定管3的一端与套管101连接，使得切割叶片4可以旋转，切割叶片4靠近桩头的预设水平断面，电机的输出轴上的销柱插入固定管3上的卡槽；

在步骤D和步骤E之间加入步骤G：在灌注桩初凝前，启动电机，使得切割叶片4在灌注桩内旋转，切割叶片4能钩在混凝土凝固前，在混凝土的内部切割出凹槽，直至灌注桩凝固，在后续对水平隔离装置1施加外力时，凹槽处的混凝土壁较薄，更容易使得拆除部分和保留部分断裂分离，拆除桩头更方便。

为了使得水平隔离装置沿灌注桩轴线方向的位置确定，保证桩头水平断面的位置准确，在步骤A中使用Z形钩6，Z形钩6的一端与水平隔离装置1的杆伸出灌注桩的钢筋笼的部分连接，Z形钩6另一端固定在与灌注桩的设计高度平齐的平面上，Z形钩6可以起到临时定位水平隔离装置1的作用，防止在继续浇筑灌注桩的过程中水平隔离装置1发生沉降，进而使得桩头的水平断面位置下移。