PHC管桩内扩式切割设备及其使用方法与流程

本发明涉及一种phc管桩内扩式切割设备及其使用方法，属于建筑工程机械领域。

背景技术：

随着国内外建筑行业的发展，高层超高层成为主流，phc管桩基础因其具有承载力高，沉降均匀等众多优点，被广泛应用于高层建筑的地基建设。桩基施工是建筑施工中的重要环节，其施工质量对于建筑物的整体性能具有决定性意义。目前phc管桩施工工艺存在的主要质量问题有桩位偏移、倾斜、断裂三种，其主要原因是土方开挖阶段土层侧压力的作用。现有外环切管桩切割工艺受土方开挖深度和管桩高度参差不齐的限制，管桩切割需多次重复作业，费时费力，增加了土方开挖难度，滋生了土方开挖设备对管桩破坏的风险，严重影响桩体质量，进而影响工程整体质量。综合分析侧压力产生区域，该区域位于管桩施工工艺预留段，即后期需要切割的区域，要从源头解决土方侧压力对管桩的影响，就必须使得管桩前置切割。管桩内切割成为行业迫切需要的管桩切割工艺。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种phc管桩内扩式切割设备及其使用方法，该phc管桩内扩式切割设备可实现在土方开挖前管桩的切割，从而从根源上解决土方开挖侧压力对管桩的影响，避免了土方开挖对管桩的挠动，保障了工程质量；且刀头具有土层取孔、内孔排渣、定点切断、内缩退刀四合一功能，使用方便，实用性强。

本发明的技术方案如下：

phc管桩内扩式切割设备，包括旋转驱动机构、双套管刀架和刀头；双套管刀架一端与旋转驱动机构连接，另一端与刀头连接；双套管刀架包括内外套设的内刀架杆和外刀架管，内刀架杆长度可调；刀头包括连接管、若干刀片和一铰接体；连接管上端与外刀架管下端固定连接且其内部相互连通，连接管内部从上到下依次设置的可上下滑动的压板、竖直的传动杆、套设于传动杆上的压缩弹簧和固定于连接管内的底座；内刀架杆下端与压板固定连接，传动杆上端与压板固定连接，传动杆下端穿出底座；若干刀片上端与连接管下部铰接且围绕连接管下部环形设置；铰接体包括位于若干刀片中心的连接件和若干环形设置于连接件外围的铰接杆；连接件与传动杆下端固定连接；铰接杆两端分别与连接件和刀片铰接。

其中，所述刀片的外表面从上至下设置有多层且相互平行的刀刃。

其中，所述外刀架管上部由若干单节管拼接而成；内刀架杆上部由若干单节杆拼接而成；一加长节可拆卸拼接于相邻单节杆之间。

其中，phc管桩内扩式切割设备，还包括一提升机构，提升机构包括竖直设置的支撑柱、水平设置的横杆、放链器和锁止件，支撑柱朝向双套管刀架一侧设置有竖直方向的滑轨，支撑柱上端转动设置有水平的滚筒，横杆一端固定设置有滑块且套设于滑轨内，横杆另一端与旋转驱动机构固定连接；放链器包括链轴和收放链，链轴水平设置于支撑柱的滑轨所在面的相对面的下部，收放链一端固定于链轴上，另一端缠绕链轴后，向上绕过滚筒与滑块固定连接；链轴一端与一转动电机的转轴固定连接；锁止件用于制动链轴。

其中，phc管桩内扩式切割设备，还包括支撑机构；支撑机构包括两相对设置的横板，两横板一端分别固定于支撑柱上与滑轨所在面的两相邻面上；两横板另一端面向双套管刀架分别设置有固定件，固定件包括壳体和靠近双套管刀架设置的贴合部，壳体内部设置有气缸，气缸的伸缩杆伸出壳体与贴合部固定连接，伸缩杆伸展使得贴合部紧贴外刀架管外表面，固定外刀架管实时位置。

其中，所述锁止件包括向下弯折的转杆以及设置于链轴一端的周面上环形对称的若干锁孔，转杆一端与一锁止电机的转轴固定连接，转杆另一端固定设置有锁块，锁块与锁孔相配合。

一种phc管桩内扩式切割设备的使用方法，包括上述phc管桩内扩式切割设备，其操作步骤如下：

s1：伸入phc管桩内部，初始状态内刀架杆上部接有加长节，刀片向内收缩，然后将刀头移至phc管桩的正上方，对准phc管桩中心孔后，提升机构控制刀头下移至phc管桩内需要切割部位，双套管刀架上部位于phc管桩上方；

s2：内切割，支撑机构固定好外刀架管实时位置，将双套管刀架上部拆开，将双套管刀架上部拆开，将加长节从内刀架杆的相邻单节杆之间取出，双套管刀架重新安装好，支撑机构松开外刀架管，压缩弹簧开始反弹，推动压板和传动杆向上运动，使得与传动杆相连的连接件向上运动，使刀片向外扩张；旋转驱动机构工作，带动双套管刀架工作，从而带动刀头旋转，使得刀片上的刀刃对phc管桩进行内扩切割；

s3：去渣退刀，旋转驱动机构停止工作，支撑机构固定好外刀架管实时位置，将双套管刀架上部拆开，将加长节拆卸拼接于内刀架杆的相邻单节杆之间，双套管刀架重新安装好，支撑机构松开外刀架管，内刀架杆向下挤压压板，使压缩弹簧压缩，与压板相连的传动杆向下推动铰接体，连接件向下移动，向下拉动铰接杆，使与连接件通过铰接杆连接的刀片向内收缩，提升机构将收缩好的刀头向上提升使之移出phc管桩。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明可实现在土方开挖前管桩的切割，从而从根源上解决土方开挖侧压力对管桩的影响，避免了土方开挖对管桩的挠动，保障了工程质量，提高了作业效率，改善了工人的作业环境，降低项目施工成本，实现建筑节能。

2、本发明的双套管刀架具有深孔钻的技术优点，适用于管桩桩顶标高与自然地面之间的巨大高差，实用性强。

3、本发明的双套管刀架的上部可拆卸，加长节可拼接于内刀架杆上，刀头连接于双套管刀架下端，这样的结构，使得刀头动力传输、刀头固定和泥渣清除都集成于双套管刀架，使得该双套管刀架实用性强，并且可微型化。

4、本发明的刀头具有土层取孔、内孔排渣、定点切断、内缩退刀四合一功能，适用于phc管桩切割过程中的各个过程。

5、本发明结构简单，设计合理，使用方便。

6、本发明设置有提升机构和支撑机构，能够更方便施工，便于工人操作，有效提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的双套管刀架和刀头连接撑开工作状态示意图；

图2为本发明的双套管刀架和刀头连接收缩状态示意图；

图3为本发明的刀头结构示意图；

图4为本发明的整体示意图；

图5为本发明的图4的右视图；

图6为本发明的链轴示意图；

图7为本发明的连接件的俯视图。

图中附图标记表示为：

1-旋转驱动机构、2-双套管刀架、21-内刀架杆、22-外刀架管、3-刀头、31-连接管、32-刀片、321-刀刃、33-铰接体、34-压板、35-传动杆、36-压缩弹簧、37-底座、38-连接件、39-铰接杆、4-加长节、5-提升机构、51-支撑柱、52-横杆、53-放链器、531-链轴、532-收放链、533-锁孔、54-锁止件、541-转杆、542-锁止电机、543-锁块、55-滑轨、56-滚筒、57-滑块、58-转动电机、6-支撑机构、60-壳体、61-横板、62-固定件、63-贴合部、64-气缸、65-伸缩杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

参见图1-3，phc管桩内扩式切割设备，包括旋转驱动机构1、双套管刀架2和刀头3；双套管刀架2一端与旋转驱动机构1连接，另一端与刀头3连接；双套管刀架2包括内外套设的内刀架杆21和外刀架管22，内刀架杆21长度可调；刀头3包括连接管31、若干刀片32和一铰接体33；连接管31上端与外刀架管22下端固定连接且其内部相互连通，连接管31内部从上到下依次设置的可上下滑动的压板34、竖直的传动杆35、套设于传动杆35上的压缩弹簧36和固定于连接管31内的底座37；内刀架杆21下端与压板34固定连接，传动杆35上端与压板34固定连接，传动杆35下端穿出底座37；若干刀片32上端与连接管31下部铰接且围绕连接管31下部环形设置；铰接体33包括位于若干刀片32中心的连接件38和若干环形设置于连接件38外围的铰接杆39；连接件38与传动杆35下端固定连接；铰接杆39两端分别与连接件38和刀片32铰接。参见图7，连接件38为一水平设置的圆盘。

参见图3，所述刀片32的外表面从上至下设置有多层且相互平行的刀刃321，使得切割的效果更好。

参见图2，所述外刀架管22上部由若干单节管拼接而成；内刀架杆21上部由若干单节杆拼接而成；一加长节4可拆卸拼接于相邻单节杆之间，方便实现内刀架杆21的长度调节，使得缩刀和扩刀更方便。

参见图4和图5，phc管桩内扩式切割设备，还包括一提升机构5，提升机构5包括竖直设置的支撑柱51、水平设置的横杆52、放链器53和锁止件54，支撑柱51朝向双套管刀架2一侧设置有竖直方向的滑轨55，支撑柱51上端转动设置有水平的滚筒56，横杆52一端固定设置有滑块57且套设于滑轨55内，横杆52另一端与旋转驱动机构1固定连接；放链器53包括链轴531和收放链532，链轴531水平设置于支撑柱51的滑轨55所在面的相对面的下部，收放链532一端固定于链轴531上，另一端缠绕链轴532后，向上绕过滚筒56与滑块57固定连接；链轴531一端与一转动电机58的转轴固定连接；锁止件54用于制动链轴531。

参见图4和图6，所述锁止件54包括向下弯折的转杆541以及设置于链轴531一端的周面上环形对称的若干锁孔533，转杆541一端与一锁止电机542的转轴固定连接，转杆541另一端固定设置有锁块543，锁块543与锁孔533相配合。

参见图4和图5，phc管桩内扩式切割设备，还包括支撑机构6；支撑机构6包括两相对设置的横板61，两横板61一端分别固定于支撑柱51上与滑轨55所在面的两相邻面上；两横板61另一端面向双套管刀架2分别设置有固定件62，固定件62包括壳体60和靠近双套管刀架2设置的贴合部63，壳体60内部设置有气缸64，气缸64的伸缩杆65伸出壳体60与贴合部63固定连接，伸缩杆65伸展使得贴合部63紧贴外刀架管22外表面，固定外刀架管22实时位置。

一种phc管桩内扩式切割设备的使用方法，包括上述phc管桩内扩式切割设备，其操作步骤如下：

s1：伸入phc管桩内部，初始状态内刀架杆21上部接有加长节4，刀片32向内收缩，然后将刀头3移至phc管桩的正上方，对准phc管桩中心孔后，提升机构5控制刀头3下移至phc管桩内需要切割部位，双套管刀架2上部位于phc管桩上方；

s2：内切割，支撑机构6固定好外刀架管22实时位置，将双套管刀架2上部拆开，将双套管刀架2上部拆开，将加长节4从内刀架杆21的相邻单节杆之间取出，双套管刀架2重新安装好，支撑机构6松开外刀架管22，压缩弹簧36开始反弹，推动压板34和传动杆35向上运动，使得与传动杆35相连的连接件38向上运动，使刀片32向外扩张；旋转驱动机构1工作，带动双套管刀架2工作，从而带动刀头3旋转，使得刀片32上的刀刃321对phc管桩进行内扩切割；

s3：去渣退刀，旋转驱动机构1停止工作，支撑机构6固定好外刀架管22实时位置，将双套管刀架2上部拆开，将加长节4拆卸拼接于内刀架杆21的相邻单节杆之间，双套管刀架2重新安装好，支撑机构6松开外刀架管22，内刀架杆21向下挤压压板34，使压缩弹簧36压缩，与压板34相连的传动杆35向下推动铰接体33，连接件38向下移动，向下拉动铰接杆39，使与连接件38通过铰接杆39连接的刀片32向内收缩，提升机构5将收缩好的刀头3向上提升使之移出phc管桩。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。