CN114541396A - 混凝土桩头破桩装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

发明公开了混凝土桩头破桩装置及方法，包括钢筋内圈缩颈结构、钢筋套以及环形破桩器，钢筋内圈缩颈结构包括上缩颈盖、下缩颈盖以及位于上缩颈盖、下缩颈盖侧方的楔块，上缩颈盖和下缩颈盖上对称设置有若干上下贯通的开孔,当上缩颈盖和下缩颈盖对齐时，上、下开孔对齐组成水泥浆通孔，水泥浆通孔中间窄，上下宽，上缩颈盖下表面和下缩颈盖上表面两侧对称设置有坡面，当上缩颈盖和下缩颈盖对齐时，上缩颈盖和下缩颈盖两侧面形成楔形槽，楔块置于楔形槽中。本发明只需对待破桩头的底部进行一次破桩操作即可，省去了现有的对桩头多个位置进行破桩的繁琐操作，能极大的提高破桩效率。

Description

混凝土桩头破桩装置及其使用方法

技术领域

发明涉及工程施工的技术领域，尤其涉及混凝土桩头破桩装置及其使用方法。

背景技术

浇注灌注桩时，由于砼在振捣过程中,水泥浆向上返导致桩头强度难以保证，因此灌注桩顶标高应高于设计桩顶标高0.8~1.0m，在混凝土凝固强度超过80%后将高出标高的部分凿除，以保证桩头砼强度，凿除这部分桩头砼的工作叫作“破桩头”。需要凿除的桩头部分只设一圈纵筋，不设箍筋。

现破桩头的工具主要分人工和机械，以机械破桩头为主，其主要方法是通过多个振动液压装置围绕桩头破桩位置进行振动敲击，去除纵筋外混凝土，然后改变振动液压装置位置，使其从纵筋间隙进入纵筋内侧，对纵筋内侧的混凝土振动敲击，敲除部分混凝土，使纵筋暴露，然后回收动液压装置，抬升一段距离后，再重复对桩头敲击，使纵筋暴露，如此反复，直至整个桩头敲完，桩头纵筋完全暴露，铲车将纵筋稍微向外压弯，铲除纵筋内侧的混凝土。

这个工序中，有一下问题：

1、针对一个桩头，需要多次振动破桩，要将整个桩头分次、完全击碎，工作效率很低。

2、不可避免的会对纵筋产生损伤，降低后续承台施工中承台的承载力。

3、铲车铲除纵筋内侧的混凝土时，如果混凝土桩直径较小，铲车铲斗很难在不大幅压弯纵筋的前提下，对中心内侧的混凝土进行铲除，而大幅压弯纵筋的代价是容易损伤钢筋，且不符合规范要求(钢筋弯折不能超过15°)。

发明内容

发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供一种混凝土桩头破桩装置及其使用方法。

为实现上述技术目的，发明采取的技术方案为：

混凝土桩头破桩装置，其中：包括钢筋内圈缩颈结构、钢筋套以及环形破桩器，钢筋内圈缩颈结构包括上缩颈盖、下缩颈盖以及位于上缩颈盖、下缩颈盖侧方的楔块，上缩颈盖和下缩颈盖上对称设置有若干上下贯通的开孔,当上缩颈盖和下缩颈盖对齐时，上、下开孔对齐组成水泥浆通孔，水泥浆通孔中间窄，上下宽，上缩颈盖下表面和下缩颈盖上表面两侧对称设置有坡面，当上缩颈盖和下缩颈盖对齐时，上缩颈盖和下缩颈盖两侧面形成楔形槽，楔块置于楔形槽中，当楔块受力向楔形槽内侧移动时，能通过挤压楔形槽的坡面，迫使上缩颈盖和下缩颈盖分离，楔块上连接有传力杆，传力杆一端与楔块连接，一端伸出至混凝土桩体外，钢筋套套在混凝土桩体的桩头呈环形布设的竖向钢筋群的每一根钢筋上，钢筋内圈缩颈结构位于竖向钢筋群内侧，环形破桩器包括环形支架、外破振动液压器和内破锤击器，环形破桩器能上下移动，环形支架能环形布设在混凝土桩体外表面，环形支架上安装有若干个外破振动液压器和左右两个内破锤击器，外破振动液压器的液压缸体固定在环形支架上，外破振动液压器的振动端头伸出时，能顶在混凝土桩体外表面，并振动击碎桩头竖向钢筋群外的混凝土，内破锤击器正对着传力杆，能击打传力杆，使楔块内移。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的上缩颈盖的下表面和下缩颈盖的上表面通过胶水层粘结固定，胶水层不渗入水泥浆通孔中。

上述的上缩颈盖或/和下缩颈盖上设置有耳件，耳件用于与钢筋套绑接，使钢筋内圈缩颈结构能定位在钢筋套上。

上述的钢筋套套在钢筋上时，钢筋套上端高度高于桩顶高度，下端低于钢筋内圈缩颈结构。

上述的钢筋套的材质为塑料。

上述的钢筋内圈缩颈结构的外表面以及钢筋套的内外表面均涂覆有脱模剂。

上述的环形支架由若干个弧形的模块支架单元拼接而成，相邻模块支架单元之间通过法兰连接，每个模块支架单元上均设置有吊环，吊机通过吊拉吊环实现环形破桩器的上下移动。

混凝土桩头破桩装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、根据施工设计，在预定位置挖灌注桩桩孔；

步骤二、在灌注桩桩孔中绑扎钢筋笼，其中，高出地面的、位于待破桩头位置的钢筋笼只设纵筋，不设箍筋，使该位置的纵筋呈环形布设，形成竖向钢筋群；

步骤三、在竖向钢筋群的钢筋上套上钢筋套；

步骤四、将上缩颈盖下表面和下缩颈盖上表面涂胶水，然后将上缩颈盖下表面和下缩颈盖对齐贴合固定，保证水泥浆通孔通畅，楔块插入楔形槽中定位，组成钢筋内圈缩颈结构，将钢筋内圈缩颈结构放在竖向钢筋群围成的内圈中，将钢筋内圈缩颈结构放置在桩头破桩的位置处，将钢筋内圈缩颈结构绑在钢筋套上，保持钢筋内圈缩颈结构水平，传力杆的外端伸至竖向钢筋群外，钢筋套下端不高于钢筋内圈缩颈结构；

步骤五、在钢筋笼外搭设模板，传力杆的外端伸至模板外，向模板内浇筑自密实混凝土，待混凝土凝固后，形成混凝土灌注桩；

步骤六、吊机吊着环形破桩器从混凝土灌注桩上方下移，使混凝土灌注桩位于环形破桩器的环内，环形破桩器下降到与传力杆高度对齐的位置后，停止下移，多个外破振动液压器同时启动，振动端头伸出抵住混凝土灌注桩，对混凝土灌注桩振动破桩，待混凝土灌注桩外表面的混凝土脱落，露出竖向钢筋群后，振动端头保持伸出状态，卡在振动形成的破口处，承载破口以上的混凝土桩头重量，然后启动内破锤击器，对传力杆水平敲击，朝向为垂直向桩芯，楔块受力向楔形槽内侧移动，通过挤压楔形槽的坡面，迫使上缩颈盖和下缩颈盖分离，水泥浆通孔中的混凝土自最窄位置处断裂，使得整个待破桩头在钢筋内圈缩颈结构一线断裂，同时各钢筋套也在该位置被扯断；

步骤七、吊机起吊，利用振动端头卡住已破的桩头，将已破的桩头上移，整体从竖向钢筋群上抽离，完成混凝土桩头破桩。

完成混凝土桩头破桩后，将上缩颈盖和下缩颈盖分别从混凝土上拆下，清理后重复使用。

发明具有以下优点：

1、发明的钢筋内圈缩颈结构，安装在竖向钢筋群内侧，由于钢筋内圈缩颈结构本身直径接近竖向钢筋群围成的内圈直径，而且水泥浆通孔做了缩颈处理，在不影响混凝土上返的同时，消减了混凝土在钢筋内圈缩颈结构位置处的宽度，使混凝土在受到上下作用的力时，会在这一线断裂，相适应的，本发明进一步在钢筋上套上了钢筋套，使得钢筋内圈缩颈结构以上的混凝土并未与钢筋粘结，进而断裂后的桩头无需完全砸碎，只需要顺着钢筋向上提，就能把整个桩头从钢筋上摘除，本发明只需对待破桩头的底部进行一次破桩操作即可，省去了现有的对桩头多个位置进行破桩的繁琐操作，能极大的提高破桩效率。同时，本发明也无需对桩头纵筋内侧的混凝土进行铲除，保护纵筋的同时，也极大的提高了工作效率，同时无需铲车随行，极大的节约破桩成本。

2、本发明通过安装钢筋套，实现了桩头的钢筋与混凝土的分离，使桩头从钢筋上摘除成为可能的同时，还保护了钢筋。

3、本发明的钢筋内圈缩颈结构外表面涂覆了脱模剂，在破桩头结束后，可以分别将上缩颈盖、下缩颈盖回收，重复使用，本发明的装置，在破桩过程中的消耗件只有钢筋套，而钢筋套的材质为塑料，做工简单，价格低廉，相较于现有技术中的碎桩机和铲车的使用成本而言，成本极低，使得本发明非常适合在施工过程中推广使用。

附图说明

图1是钢筋内圈缩颈结构的结构示意图；

图2是钢筋内圈缩颈结构的立体图；

图3是钢筋内圈缩颈结构在混凝土桩中的示意图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是环形破桩器的结构示意图；

图6是环形破桩器破桩头时的示意图。

图中标记名称：钢筋内圈缩颈结构1、钢筋套2、上缩颈盖3、水泥浆通孔31、楔形槽32、胶水层33、耳件34、下缩颈盖4、楔块5、传力杆51、混凝土桩体6、钢筋61、环形破桩器7、环形支架71、外破振动液压器72、液压缸体72a、振动端头72b、内破锤击器73。

具体实施方式

以下结合附图对发明的实施例作进一步详细描述。

本实施例的混凝土桩头破桩装置，其中：包括钢筋内圈缩颈结构1、塑料钢筋套2以及环形破桩器7，钢筋内圈缩颈结构1包括上缩颈盖3、下缩颈盖4以及位于上缩颈盖3、下缩颈盖4侧方的楔块5，上缩颈盖3和下缩颈盖4上对称设置有若干上下贯通的开孔,上缩颈盖3的下表面和下缩颈盖4的上表面通过胶水层33粘结固定，当上缩颈盖3和下缩颈盖4对齐时，上、下开孔对齐组成水泥浆通孔31，水泥浆通孔31中间窄，上下宽，胶水层33不渗入水泥浆通孔31中，上缩颈盖3上设置有耳件34，耳件34用于与钢筋套2绑接，使钢筋内圈缩颈结构1能定位在钢筋套2上。上缩颈盖3下表面和下缩颈盖4上表面两侧对称设置有坡面，当上缩颈盖3和下缩颈盖4对齐时，上缩颈盖3和下缩颈盖4两侧面形成楔形槽32，楔块5置于楔形槽32中，当楔块5受力向楔形槽32内侧移动时，能通过挤压楔形槽32的坡面，迫使上缩颈盖3和下缩颈盖4分离，楔块5上连接有传力杆51，传力杆51一端与楔块5连接，一端伸出至混凝土桩体6外，钢筋套2套在混凝土桩体6的桩头呈环形布设的竖向钢筋群的每一根钢筋61上，钢筋套2套在钢筋61上时，钢筋套2上端高度高于桩顶高度，下端低于钢筋内圈缩颈结构1，钢筋内圈缩颈结构1位于竖向钢筋群内侧，环形破桩器7包括环形支架71、外破振动液压器72和内破锤击器73，环形支架71由若干个弧形的模块支架单元拼接而成，相邻模块支架单元之间通过法兰连接，每个模块支架单元上均设置有吊环74，吊机通过吊拉吊环74实现环形破桩器7的上下移动。环形支架71能环形布设在混凝土桩体6外表面，环形支架71上安装有若干个外破振动液压器72和左右两个内破锤击器73，外破振动液压器72的液压缸体72a固定在环形支架71上，外破振动液压器72的振动端头72b伸出时，能顶在混凝土桩体6外表面，并振动击碎桩头竖向钢筋群外的混凝土，内破锤击器73正对着传力杆51，能击打传力杆51，使楔块5内移。

钢筋内圈缩颈结构1的外表面以及钢筋套2的内外表面均涂覆有脱模剂。

钢筋内圈缩颈结构1的直径比桩头竖向钢筋群的内圈直径小1cm至1.5cm，水泥浆通孔31的数量根据混凝土桩的直径合理排布，水泥浆通孔31的最窄处直径不超过1cm。

混凝土桩头破桩装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、根据施工设计，在预定位置挖灌注桩桩孔；

步骤二、在灌注桩桩孔中绑扎钢筋笼，其中，高出地面的、位于待破桩头位置的钢筋笼只设纵筋，不设箍筋，使该位置的纵筋呈环形布设，形成竖向钢筋群；

步骤三、在竖向钢筋群的钢筋61上套上钢筋套2；

步骤四、将上缩颈盖3下表面和下缩颈盖4上表面涂胶水，然后将上缩颈盖3下表面和下缩颈盖4对齐贴合固定，保证水泥浆通孔31通畅，楔块5插入楔形槽32中定位，组成钢筋内圈缩颈结构1，将钢筋内圈缩颈结构1放在竖向钢筋群围成的内圈中，将钢筋内圈缩颈结构1放置在桩头破桩的位置处，将钢筋内圈缩颈结构1绑在钢筋套2上，保持钢筋内圈缩颈结构1水平，传力杆51的外端伸至竖向钢筋群外，钢筋套2下端不高于钢筋内圈缩颈结构1；

步骤五、在钢筋笼外搭设模板，传力杆51的外端伸至模板外，向模板内浇筑自密实混凝土，待混凝土凝固后，形成混凝土灌注桩；

步骤六、吊机吊着环形破桩器7从混凝土灌注桩上方下移，使混凝土灌注桩位于环形破桩器7的环内，环形破桩器7下降到与传力杆51高度对齐的位置后，停止下移，多个外破振动液压器72同时启动，振动端头72b伸出抵住混凝土灌注桩，对混凝土灌注桩振动破桩，待混凝土灌注桩外表面的混凝土脱落，露出竖向钢筋群后，振动端头72b保持伸出状态，卡在振动形成的破口处，承载破口以上的混凝土桩头重量，然后启动内破锤击器73，对传力杆51水平敲击，朝向为垂直向桩芯，楔块5受力向楔形槽32内侧移动，通过挤压楔形槽32的坡面，迫使上缩颈盖3和下缩颈盖4分离，水泥浆通孔31中的混凝土自最窄位置处断裂，使得整个待破桩头在钢筋内圈缩颈结构1一线断裂，同时各钢筋套2也在该位置被扯断；

步骤七、吊机起吊，利用振动端头72b卡住已破的桩头，将已破的桩头上移，整体从竖向钢筋群上抽离，完成混凝土桩头破桩。

完成混凝土桩头破桩后，将上缩颈盖3和下缩颈盖4分别从混凝土上拆下，清理后重复使用。

以上仅是发明的优选实施方式，发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于发明思路下的技术方案均属于发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为发明的保护范围。

Claims (9)

1.混凝土桩头破桩装置，其特征是：包括钢筋内圈缩颈结构(1)、钢筋套(2)以及环形破桩器(7)，所述的钢筋内圈缩颈结构(1)包括上缩颈盖(3)、下缩颈盖(4)以及位于上缩颈盖(3)、下缩颈盖(4)侧方的楔块(5)，所述的上缩颈盖(3)和下缩颈盖(4)上对称设置有若干上下贯通的开孔,当上缩颈盖(3)和下缩颈盖(4)对齐时，上、下开孔对齐组成水泥浆通孔(31)，所述的水泥浆通孔(31)中间窄，上下宽，所述的上缩颈盖(3)下表面和下缩颈盖(4)上表面两侧对称设置有坡面，当上缩颈盖(3)和下缩颈盖(4)对齐时，所述的上缩颈盖(3)和下缩颈盖(4)两侧面形成楔形槽(32)，所述的楔块(5)置于楔形槽(32)中，当楔块(5)受力向楔形槽(32)内侧移动时，能通过挤压楔形槽(32)的坡面，迫使上缩颈盖(3)和下缩颈盖(4)分离，所述的楔块(5)上连接有传力杆(51)，所述的传力杆(51)一端与楔块(5)连接，一端伸出至混凝土桩体(6)外，所述的钢筋套(2)套在混凝土桩体(6)的桩头呈环形布设的竖向钢筋群的每一根钢筋(61)上，所述的钢筋内圈缩颈结构(1)位于竖向钢筋群内侧，所述的环形破桩器(7)包括环形支架(71)、外破振动液压器(72)和内破锤击器(73)，所述的环形破桩器(7)能上下移动，所述的环形支架(71)能环形布设在混凝土桩体(6)外表面，环形支架(71)上安装有若干个外破振动液压器(72)和左右两个内破锤击器(73)，所述的外破振动液压器(72)的液压缸体(72a)固定在环形支架(71)上，外破振动液压器(72)的振动端头(72b)伸出时，能顶在混凝土桩体(6)外表面，并振动击碎桩头竖向钢筋群外的混凝土，所述的内破锤击器(73)正对着传力杆(51)，能击打传力杆(51)，使楔块(5)内移。

2.根据权利要求1所述的混凝土桩头破桩装置，其特征是：所述的上缩颈盖(3)的下表面和下缩颈盖(4)的上表面通过胶水层(33)粘结固定，所述的胶水层(33)不渗入水泥浆通孔(31)中。

3.根据权利要求2所述的混凝土桩头破桩装置，其特征是：所述的上缩颈盖(3)或/和下缩颈盖(4)上设置有耳件(34)，所述的耳件(34)用于与钢筋套(2)绑接，使钢筋内圈缩颈结构(1)能定位在钢筋套(2)上。

4.根据权利要求3所述的混凝土桩头破桩装置，其特征是：所述的钢筋套(2)套在钢筋(61)上时，钢筋套(2)上端高度高于桩顶高度，下端低于钢筋内圈缩颈结构(1)。

5.根据权利要求5所述的混凝土桩头破桩装置，其特征是：所述的钢筋套(2)的材质为塑料。

6.根据权利要求6所述的混凝土桩头破桩装置，其特征是：所述的钢筋内圈缩颈结构(1)的外表面以及钢筋套(2)的内外表面均涂覆有脱模剂。

7.根据权利要求6所述的混凝土桩头破桩装置，其特征是：所述的环形支架(71)由若干个弧形的模块支架单元拼接而成，相邻模块支架单元之间通过法兰连接，每个模块支架单元上均设置有吊环(74)，吊机通过吊拉吊环(74)实现环形破桩器(7)的上下移动。

8.如权利要求7所述的混凝土桩头破桩装置的使用方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一、根据施工设计，在预定位置挖灌注桩桩孔；

步骤二、在灌注桩桩孔中绑扎钢筋笼，其中，高出地面的、位于待破桩头位置的钢筋笼只设纵筋，不设箍筋，使该位置的纵筋呈环形布设，形成竖向钢筋群；

步骤三、在竖向钢筋群的钢筋(61)上套上钢筋套(2)；

步骤四、将上缩颈盖(3)下表面和下缩颈盖(4)上表面涂胶水，然后将上缩颈盖(3)下表面和下缩颈盖(4)对齐贴合固定，保证水泥浆通孔(31)通畅，楔块(5)插入楔形槽(32)中定位，组成钢筋内圈缩颈结构(1)，将钢筋内圈缩颈结构(1)放在竖向钢筋群围成的内圈中，将钢筋内圈缩颈结构(1)放置在桩头破桩的位置处，将钢筋内圈缩颈结构(1)绑在钢筋套(2)上，保持钢筋内圈缩颈结构(1)水平，传力杆(51)的外端伸至竖向钢筋群外，钢筋套(2)下端不高于钢筋内圈缩颈结构(1)；

步骤五、在钢筋笼外搭设模板，传力杆(51)的外端伸至模板外，向模板内浇筑自密实混凝土，待混凝土凝固后，形成混凝土灌注桩；

步骤六、吊机吊着环形破桩器(7)从混凝土灌注桩上方下移，使混凝土灌注桩位于环形破桩器(7)的环内，环形破桩器(7)下降到与传力杆(51)高度对齐的位置后，停止下移，多个外破振动液压器(72)同时启动，振动端头(72b)伸出抵住混凝土灌注桩，对混凝土灌注桩振动破桩，待混凝土灌注桩外表面的混凝土脱落，露出竖向钢筋群后，振动端头(72b)保持伸出状态，卡在振动形成的破口处，承载破口以上的混凝土桩头重量，然后启动内破锤击器(73)，对传力杆(51)水平敲击，朝向为垂直向桩芯，楔块(5)受力向楔形槽(32)内侧移动，通过挤压楔形槽(32)的坡面，迫使上缩颈盖(3)和下缩颈盖(4)分离，水泥浆通孔(31)中的混凝土自最窄位置处断裂，使得整个待破桩头在钢筋内圈缩颈结构(1)一线断裂，同时各钢筋套(2)也在该位置被扯断；

步骤七、吊机起吊，利用振动端头(72b)卡住已破的桩头，将已破的桩头上移，整体从竖向钢筋群上抽离，完成混凝土桩头破桩。

9.根据权利要求8所述的混凝土桩头破桩装置的使用方法，其特征是：完成混凝土桩头破桩后，将上缩颈盖(3)和下缩颈盖(4)分别从混凝土上拆下，清理后重复使用。

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