CN113293755B - 一种桩头隔离装置及其施工操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了混凝土桩施工技术领域的一种桩头隔离装置及其施工操作方法，装置包括托盘和设置有托盘上的套管；托盘上开设有环形槽，环形槽内安装有若干中空螺栓，套管的下端与中空螺栓固定连接；托盘的中心处开设有用于浇筑管道穿行的开孔和橡胶板；主筋侧壁上固定焊接有若干用于托承托盘的支撑杆，托盘的外侧套设有护筒，护筒的内壁上设置有用于抵压托盘边缘实现定位安装的托盘定位装置，本发明在破除超灌混凝土桩头时，能够达到有效桩头与无效桩头完全隔离的目的，可适用于多种不同钢筋笼结构的混凝土桩浇筑施工，具有较好的兼容性，能够将托盘在指定的有效桩头标高处准确定位，能够保证桩头标高精确度，进而提升桩头质量。

Description

一种桩头隔离装置及其施工操作方法

技术领域

本发明涉及混凝土桩施工技术领域，具体为一种桩头隔离装置及其施工操作方法。

背景技术

现有技术中存在一些桩头破除装置解决了混凝土握裹紧密，混凝土与主筋分离不彻底的问题，降低了一定的人工施工难度，但其仍然存在有效桩头与无效桩头接触连接面积大，后期破除施工量大的问题。2019年4月16日公布了“一种钻孔灌注桩桩头隔离装置及其使用方法”的发明专利公告号为：CN107587625A，该隔离装置利用塑料套管包裹钢筋，达到无效桩头内的钢筋与混凝土分离的目的。2018年10月16日公布了“钻孔灌注桩桩头的隔离装置”的专利公告号为：CN207974103U。上述两专利存在的相同的缺陷：

1、托盘上留有与混凝土浇筑管道直径相适应的圆孔，在混凝土浇筑完，浇筑管道拔离，有效桩头与无效桩头未能完全分离。

2、托盘上留有与塑料套管直径相适应的圆孔，达到承托塑料套管和主筋定位的作用，缺陷是托盘上圆孔与主筋一一对应，对于不同的桩不能达到通用的目的，并且受实际施工技术影响，主筋位置可能存在偏差。

3、浇筑工艺存在不能保证桩头质量的问题。

基于此，本发明设计了一种桩头隔离装置及其施工操作方法，以解决上述问题。

发明内容

发明的目的在于提供一种桩头隔离装置及其施工操作方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种桩头隔离装置，包括设置于桩孔中用于隔离浇筑后下方有效桩头和上方无效桩头的托盘，所述托盘上设置有若干环向阵列、用于套设于钢筋笼顶端的主筋上的套管；

所述托盘上开设有环形槽，所述环形槽内安装有若干可沿其弧形轨迹活动调整的中空螺栓，所述套管的下端与中空螺栓固定连接；

所述托盘的中心处开设有用于浇筑管道穿行的开孔，所述开孔内设置有用于封挡所述开孔以在浇筑后与所述托盘形成完整隔离面的橡胶板；

所述主筋侧壁上固定焊接有若干用于托承所述托盘的支撑杆，所述托盘的外侧套设有用于防止地面附近发生坍孔、地面上的杂物掉入桩孔中的护筒，所述护筒的内壁上设置有用于抵压所述托盘边缘实现定位安装的托盘定位装置。

优选的，所述环形槽为完整的托盘上直接开设若干段圆弧槽构成。

优选的，所述环形槽为完整的托盘分隔为内外两个不接壤的同心圆环并在通过若干根连接杆固定相连后形成。

优选的，所述中空螺栓包括螺纹直径与所述环形槽宽度匹配的螺钉以及与所述螺钉螺接配套的螺母，所述螺钉的中部贯通开设有用于穿行所述主筋的台阶通孔，所述套管的下端与台阶通孔上端固定连接。

优选的，所述橡胶板由两块相互独立的半圆橡胶板构成，所述半圆橡胶板与所述托盘的开孔边缘处通过铰簧连接安装。

优选的，所述托盘定位装置包括嵌设安装于所述护筒内壁上的倒置状的U形固定座，所述U形固定座的内腔两侧壁之间转动安装有轴杆，所述轴杆的外壁中部连接有定位摆杆，所述定位摆杆的外壁中部与所述U形固定座内顶壁之间连接有拉伸弹簧，所述U形固定座的前侧下方固定设置有用于限制所述定位摆杆上摆角度的限位插杆，所述U形固定座的底部为三角楔形端。

一种桩头隔离装置的施工操作方法，包括以下步骤：

步骤S10：根据桩头标高在主筋指定高度处焊接支撑杆，并在护筒侧壁相应高度处安装托盘定位装置；

步骤S20：将安装好托盘定位装置的护筒利用振动锤压入桩孔所在位置的土体后，进行钻孔桩开挖；

步骤S30：待钻孔桩成孔后，根据护筒沉降情况修正护筒标高，托盘定位装置的定位高度与支撑杆之间的高度差保持可容置托盘厚度；

步骤S40：根据所需浇筑的桩孔中钢筋笼顶端的主筋分布间距调整各个中空螺栓的分布间距，将各个套管套管上端头进行封口，套管下口与中空螺栓拧紧固定；

步骤S50：将调整好套管间距的托盘套置于钢筋笼上，直至托盘的底部与支撑杆接触，钢筋笼顶端的主筋一一对应穿入各个套管中，将托盘和钢筋笼放入桩孔中，使托盘顶部越过托盘定位装置并由托盘定位装置抵压固定；

步骤S60：使用膨胀剂对套管内腔下口与主筋之间的间隙进行封堵以防止后续浇筑混凝土泥浆进入套管；

步骤S70：将浇筑管道顶开并通过橡胶板的中间缝隙插入托盘下方桩孔，浇筑管道开始边抬升边注浆；

步骤S80：注浆完成后，连同托盘定位装置拔除护筒；

步骤S90：带混凝土桩凝固成型后，依次拆除托盘上方的无效桩头以及托盘即可。

与现有技术相比，发明的有益效果为：

本发明托盘的中心处开设有用于浇筑管道穿行的开孔，开孔内设置有用于封挡开孔以在浇筑后与托盘形成完整隔离面的橡胶板，在浇筑管道浇筑完成有效桩部分撤出下方桩孔后，橡胶板的两块相互独立的半圆橡胶板借助铰簧复位弹力可自动合并形成托盘开孔的封闭结构，将下方有效桩头与上方无效桩头隔离，混凝土桩凝固成型后，有效桩头与无效桩头基本达到完全分离的效果，从而方便后期拆除无效桩头部分。

本发明托盘上开设有环形槽，环形槽内安装有若干可沿其弧形轨迹活动调整的中空螺栓，套管的下端与中空螺栓固定连接，套管借助中空螺栓与环形槽可活动调整的结构特征与托盘安装连接，实际应用中，可根据不同混凝土桩钢筋笼主筋的分布差异进行分布角度以及使用熟料变换调整，使套管与钢筋笼顶端的主筋一一对应，从而可适用于多种不同钢筋笼结构的混凝土桩浇筑施工，具有较好的兼容性。

本发明采用支撑杆与托盘定位装置配合定位固定托盘的工艺进行浇筑施工，托盘定位装置中包括可允许托盘下方通过并在通过后能够自动弹压固定托盘的定位摆杆，在托盘下方安装混凝土浇筑前，根据护筒沉降情况修正护筒标高，托使盘定位装置的定位高度与支撑杆之间的高度差保持可容置托盘厚度，从而能够将托盘在指定的有效桩头标高处准确定位，能够保证桩头标高精确度，进而提升桩头质量。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体施工安装结构示意图；

图2为本发明桩头隔离装置结构示意图；

图3为本发明一体式环形槽结构示意图；

图4为本发明分离拼合环形槽结构示意图；

图5为本发明中空螺栓结构示意图；

图6为本发明托盘定位装置结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-托盘，2-主筋，3-套管，4-环形槽，41-圆弧槽，42-同心圆环，43-连接杆，5-中空螺栓，51-螺钉，52-螺母，53-台阶通孔，6-浇筑管道，7-橡胶板，8-支撑杆，9-护筒，10-托盘定位装置，101-U形固定座，102-轴杆，103-定位摆杆，104-拉伸弹簧，105-限位插杆。

具体实施方式

下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于发明保护的范围。

请参阅图1-2，发明提供一种技术方案：一种桩头隔离装置，包括设置于桩孔中用于隔离浇筑后下方有效桩头和上方无效桩头的托盘1，托盘1厚度为5-10mm，托盘1上设置有若干环向阵列、用于套设于钢筋笼顶端的主筋2上的套管3，套管3采用普通pvc管，套管3内径略大于主筋2直径；

托盘1上开设有环形槽4，环形槽4内安装有若干可沿其弧形轨迹活动调整的中空螺栓5，中空螺栓5能够在圆弧槽41环向移动调整角度，可根据不同混凝土桩钢筋笼主筋的分布差异进行分布角度以及使用数量变换调整，套管3的下端与中空螺栓5固定连接，套管3借助中空螺栓5与环形槽4可活动调整的结构特征与托盘1安装连接，实际应用中，使套管3与钢筋笼顶端的主筋2一一对应，从而可适用于多种不同钢筋笼结构的混凝土桩浇筑施工，具有较好的兼容性；

其中，如图3所示，环形槽4为完整的托盘1上直接开设若干段圆弧槽41构成，该一体式托盘1结构优点在于环形槽4内外侧的托盘1相互连接牢固度更好，缺点是加工难度较大，需要借助机床切割加工或者手动控制形状切割；

此外，如图4所示，为降低结构加工难度，环形槽4为完整的托盘1分隔为内外两个不接壤的同心圆环42并在通过若干根连接杆43固定相连后形成，该结构为拼装式结构，准备两个指定大小的不接壤的同心圆环42，摆放固定好相对位置后，通过若干根连接杆43焊接固定相连即可；

其中，如图5所示，中空螺栓5包括螺纹直径与环形槽4宽度匹配的螺钉51以及与螺钉51螺接配套的螺母52，螺钉51的中部贯通开设有用于穿行主筋2的台阶通孔53，套管3的下端与台阶通孔53上端固定连接，螺钉51螺纹端穿过环形槽4后，通过螺母52螺接固定，锁紧时整个中空螺栓5定位固定，拧松螺母52后，整个中空螺栓5即可在环形槽4滑动调整；

托盘1的中心处开设有用于浇筑管道6穿行的开孔，开孔内设置有用于封挡开孔以在浇筑后与托盘1形成完整隔离面的橡胶板7，在浇筑管道6浇筑完成有效桩部分撤出下方桩孔后，橡胶板7的两块相互独立的半圆橡胶板借助铰簧复位弹力可自动合并形成托盘1开孔的封闭结构，将下方有效桩头与上方无效桩头隔离，混凝土桩凝固成型后，有效桩头与无效桩头基本达到完全分离的效果，从而方便后期拆除无效桩头部分；

具体的，橡胶板7橡胶板厚度为2.5mm-10mm，橡胶板7由两块相互独立的半圆橡胶板构成，半圆橡胶板与托盘1的开孔边缘处通过铰簧连接安装，半圆橡胶板自身具有一定弹性，并且借助铰簧的蓄能弹力复位特点，浇筑管道6穿过后，半圆橡胶板能够尽量与浇筑管道6外壁依附贴合，但不完全封闭，使得浇筑混凝土时，浇筑管道6会使两片半圆橡胶板处于下垂状态，下层的含杂质的混凝土可以通过浇筑管道6与半圆橡胶板之间的空隙进入托盘1之上；

主筋2侧壁上固定焊接有若干用于托承托盘1的支撑杆8，托盘1的外侧套设有用于防止地面附近发生坍孔、地面上的杂物掉入桩孔中的护筒9，护筒9的内壁上设置有用于抵压托盘1边缘实现定位安装的托盘定位装置10，支撑杆8与托盘定位装置10配合定位固定托盘1的工艺进行浇筑施工，托盘定位装置10中包括可允许托盘1下方通过并在通过后能够自动弹压固定托盘1的定位摆杆103，在托盘1下方安装混凝土浇筑前，根据护筒9沉降情况修正护筒9标高，托使盘定位装置10的定位高度与支撑杆8之间的高度差保持可容置托盘1厚度，从而能够将托盘1在指定的有效桩头标高处准确定位，从而能够保证桩头标高精确度，进而提升桩头质量；

其中，如图6所示，托盘定位装置10包括嵌设安装于护筒9内壁上的倒置状的U形固定座101，U形固定座101的内腔两侧壁之间转动安装有轴杆102，轴杆102的外壁中部连接有定位摆杆103，定位摆杆103的外壁中部与U形固定座101内顶壁之间连接有拉伸弹簧104，U形固定座101的前侧下方固定设置有用于限制定位摆杆103上摆角度的限位插杆105，所述U形固定座101的底部为三角楔形端106，三角楔形端106尖端朝下设置，有利于护筒9锤压时托盘定位装置10随之插入土体中；

定位摆杆103在拉伸弹簧104的牵引作用下具有向上摆动的运动趋势，而由于限位插杆105的存在，定位摆杆103抵接于限位插杆105下方，呈斜向下状态，当托盘1放入桩孔时，托盘1边缘抵压定位摆杆103使其上端绕轴杆102向下摆转至竖直状态，托盘1顺利通过后，定位摆杆103失去抵压力并在拉伸弹簧104的作用力下向上回弹一定角度，抵接于托盘1边缘上方，从而使后期浇筑时，托盘1不会被混凝土浆膨胀顶升。

工作原理实施例：

步骤S10：根据桩头标高在主筋2指定高度处焊接支撑杆8，并在护筒9侧壁相应高度处安装托盘定位装置10；

步骤S20：将安装好托盘定位装置10的护筒9利用振动锤压入桩孔所在位置的土体后，进行钻孔桩开挖，护筒9稍微高于地面，以防止碎石杂物落入桩孔中；

步骤S30：待钻孔桩成孔后，根据护筒9沉降情况修正护筒9标高，托盘定位装置10在护筒压入土中之前焊接在护筒9内壁上，位置在设计桩头标高处，要求在施工过程中严格控制护筒9沉降，沉降值超出一定范围要求对护筒9位置进行修正，托盘定位装置10的定位高度与支撑杆8之间的高度差保持可容置托盘1厚度；

步骤S40：根据所需浇筑的桩孔中钢筋笼顶端的主筋2分布间距调整各个中空螺栓5的分布间距，将各个套管3套管上端头进行封口，套管3下口与中空螺栓5拧紧固定；

步骤S50：将调整好套管3间距的托盘1套置于钢筋笼上，直至托盘1的底部与支撑杆8接触，钢筋笼顶端的主筋2一一对应穿入各个套管3中，将托盘1和钢筋笼放入桩孔中，使托盘1顶部越过托盘定位装置10并由托盘定位装置10抵压固定，浇筑混凝土时托盘1往下受到主筋2侧壁上的支撑杆8支撑，往上受到焊接在护筒9壁上的托盘定位装置10的作用，处于固定状态；

步骤S60：使用膨胀剂对套管3内腔下口与主筋2之间的间隙进行封堵以防止后续浇筑混凝土泥浆进入套管3；

步骤S70：将浇筑管道6顶开并通过橡胶板7的中间缝隙插入托盘1下方桩孔，浇筑管道6开始边抬升边注浆，浇筑管道6穿过后，半圆橡胶板能够尽量与浇筑管道6外壁依附贴合，但不完全封闭，使得浇筑混凝土时，浇筑管道6会使两片半圆橡胶板处于下垂状态，下层的含杂质的混凝土可以通过浇筑管道6与半圆橡胶板之间的空隙进入托盘1之上，拔管时浇筑管道6挤压橡胶板使橡胶板7变形，当浇筑管道6管底抬至托盘1以上时，橡胶板7应处于向上翻的状态，利用橡胶板7的变形不破坏的能力此时自复位铰簧处于拉紧状态，拉着橡胶板7往平衡位置移动，再配合浇筑管道6管底回至托盘1所在标高处，橡胶板7几乎能够达到完全闭合状态，以此解决了上部分无效桩头与下部有效桩头几乎完全隔离的目的；

步骤S80：注浆完成后，连同托盘定位装置10拔除护筒9，不会对后期无效桩头的起吊产生影响；

步骤S90：带混凝土桩凝固成型后，依次拆除托盘1上方的无效桩头以及托盘1即可。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种桩头隔离装置，包括设置于桩孔中用于隔离建筑后下方有效桩头和上方无效桩头的托盘（ 1） ，所述托盘（ 1） 上设置有若干环向阵列、用于套设于钢筋笼顶端的主筋（2） 上的套管（ 3） ，其特征在于：

所述托盘（ 1） 上开设有环形槽（ 4） ，所述环形槽（ 4） 内安装有若干可沿其弧形轨迹活动调整的中空螺栓（ 5） ，所述套管（ 3） 的下端与中空螺栓（ 5） 固定连接；

所述托盘（ 1） 的中心处开设有用于浇筑管道（ 6） 穿行的开孔，所述开孔内设置有用于封挡所述开孔以在浇筑后与所述托盘（ 1） 形成完整隔离面的橡胶板（ 7） ；

所述主筋（ 2） 侧壁上固定焊接有若干用于托承所述托盘（ 1） 的支撑杆（ 8） ，所述托盘（ 1） 的外侧套设有用于防止地面附近发生坍孔、地面上的杂物掉入桩孔中的护筒（9） ，所述护筒（ 9） 的内壁上设置有用于抵压所述托盘（ 1） 边缘实现定位安装的托盘定位装置（ 10） ；

所述托盘定位装置（ 10） 包括嵌设安装于所述护筒（ 9） 内壁上的倒置状的U形固定座（ 101） ，所述U形固定座（ 101） 的内腔两侧壁之间转动安装有轴杆（ 102） ，所述轴杆（ 102） 的外壁中部连接有定位摆杆（ 103） ，所述定位摆杆（ 103） 的外壁中部与所述U形固定座（ 101） 内顶壁之间连接有拉伸弹簧（ 104） ，所述U形固定座（ 101） 的前侧下方固定设置有用于限制所述定位摆杆（ 103） 上摆角度的限位插杆（ 105） ，所述U形固定座（101） 的底部为三角楔形端（ 106） 。

2.根据权利要求1所述的一种桩头隔离装置，其特征在于：所述环形槽（ 4） 为完整的托盘（ 1） 上直接开设若干段圆弧槽（ 41） 构成。

3.根据权利要求1所述的一种桩头隔离装置，其特征在于：所述环形槽（ 4） 为完整的托盘（ 1） 分隔为内外两个不接壤的同心圆环（ 42） 并在通过若干根连接杆（ 43） 固定相连后形成。

4.根据权利要求1所述的一种桩头隔离装置，其特征在于：所述中空螺栓（ 5） 包括螺纹直径与所述环形槽（ 4） 宽度匹配的螺钉（ 51） 以及与所述螺钉（ 51） 螺接配套的螺母（ 52） ，所述螺钉（ 51） 的中部贯通开设有用于穿行所述主筋（ 2） 的台阶通孔（ 53） ，所述套管（ 3） 的下端与台阶通孔（ 53） 上端固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种桩头隔离装置，其特征在于：所述橡胶板（ 7） 由两块相互独立的半圆橡胶板构成，所述半圆橡胶板与所述托盘（ 1） 的开孔边缘处通过铰簧连接安装。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种桩头隔离装置的施工操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10：根据桩头标高在主筋（ 2） 指定高度处焊接支撑杆（ 8） ，并在护筒（ 9） 侧壁相应高度处安装托盘定位装置（ 10） ；

步骤S20：将安装好托盘定位装置（ 10） 的护筒（ 9） 利用振动锤压入桩孔所在位置的土体后，进行钻孔桩开挖；

步骤S30：待钻孔桩成孔后，根据护筒（ 9） 沉降情况修正护筒（ 9） 标高，托盘定位装置（ 10） 的定位高度与支撑杆（ 8） 之间的高度差保持可容置托盘（ 1） 厚度；

步骤S40：根据所需浇筑的桩孔中钢筋笼顶端的主筋（ 2） 分布间距调整各个中空螺栓（ 5） 的分布间距，将各个套管（ 3） 套管上端头进行封口，套管（ 3） 下口与中空螺栓（ 5）拧紧固定；

步骤S50：将调整好套管（ 3） 间距的托盘（ 1） 套置于钢筋笼上，直至托盘（ 1） 的底部与支撑杆（ 8） 接触，钢筋笼顶端的主筋（ 2） 一一对应穿入各个套管（ 3） 中，将托盘（1） 和钢筋笼放入桩孔中，使托盘（ 1） 顶部越过托盘定位装置（ 10） 并由托盘定位装置（10） 抵压固定；

步骤S60：使用膨胀剂对套管（ 3） 内腔下口与主筋（ 2） 之间的间隙进行封堵以防止后续浇筑混凝土泥浆进入套管（ 3） ；

步骤S70：将浇筑管道（ 6） 顶开并通过橡胶板（ 7） 的中间缝隙插入托盘（ 1） 下方桩孔，浇筑管道（ 6） 开始边抬升边注浆；

步骤S80：注浆完成后，连同托盘定位装置（ 10） 拔除护筒（ 9） ；

步骤S90：带混凝土桩凝固成型后，依次拆除托盘（ 1） 上方的无效桩头以及托盘（ 1）即可。

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