一种无声破桩装置及破桩方法与流程

本发明涉及建筑施工、桩基工程技术，尤其涉及桩基的破除和施工环境控制问题，具体说是一种无声破桩装置及破桩方法。

背景技术：

桩基础是各类工程建(构)筑物最常用的基础型式，具有承载力高、稳定性好、场地适应性强等优点。桩基打入地下起到了支撑上部结构的重要作用，上部结构则立于桩基础顶面标高之上。随着高层、超高层建筑的兴建和城市地下空间的开发，桩基的设计标高往往在地面以下几米甚至十几米处。而建设工程在施工时，桩基往往预先打入地面以下，然后进行基坑开挖，当开挖到桩基设计标高时，便需要将多余的、高出设计标高的桩基破掉。传统的破桩技术是采用专用破桩机，破桩机在振动冲击下将桩体混凝土破碎，然后截断混凝土内部的钢筋，将高出设计标高的桩体移走。这种破桩方法往往产生极大的振动噪声和建筑碎渣，而且效率低下，污染环境。

无声破碎剂(简称：sca)是国外70年代研制出来的一种新型静态破碎试剂，80年代以来，我国国家建材局建筑材料科学研究院以及一些企业相继研发成功，现已商业化生产应用。sca用水调成浆体，灌注在岩石或混凝土的钻孔中，在常温作用下会产生强大的膨胀力，从而使混凝土及岩石产生龟裂破碎，具有绝对安全、无污染、无振动的优点。虽然无声破碎剂已经广泛用于拆除混凝土建筑和开采切割大理石、花岗岩等领域，但至今还未有一种专门的采用无声破碎剂进行无声破桩的装置及其应用案例。

技术实现要素：

发明目的：针对基坑开挖后桩基的破桩问题，本发明提供一种无声破桩装置及破桩方法，通过引入无声破碎剂以克服现有技术的缺陷。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种无声破桩装置，包括竖向注液管、横向环形导管、内导管和转向器，横向环形导管的内侧均匀分布有两个以上横向出液口，竖向注液管的下端出液口通过插接阀与横向环形导管的进液口连通，横向环形导管的横向出液口通过转向器和插接阀与内导管的进液口连通，在横向环形导管和内导管的管壁上、沿轴向和长度方向均均匀设置有单向喷液孔，单向喷液孔只允许无声破碎剂液体从管道内腔向外流出，不允许其他液体流入管道内腔；所述内导管借助转向器实现相对横向环形导管的上下自由转动。

具体的，所述转向器包括导液软管和成对的复位弹簧，所述导液软管的两端接头分别与横向环形导管的横向出液口和对应的插接阀入口连通，成对的复位弹簧设置在导液软管的上下侧：自然状态时，导液软管位置水平，两根复位弹簧受力平衡；导液软管向下弯曲时，上方复位弹簧的张力大于下方复位弹簧的张力；导液软管向上弯曲时，下方复位弹簧的张力大于上方复位弹簧的张力。由于转向器的存在，在对钻孔进行混凝土注浆施工时，内导管可以向下转动，避免影响桩体施工；在钻孔完成混凝土注浆时，内导管可以恢复水平，便于后期能够准确在预定位置注入无声破碎剂；使用导液软管，能够确保无声破碎剂能够在腔体内流通，也便于内导管恢复水平位置。

具体的，所述横向环形导管内侧均匀分布有四个横向出液口，四根内导管成十字分布。

具体的，所述单向喷液孔为单向阀式结构，采用胶带缠绕封闭，并用扎丝围裹密实。

具体的，所述竖向注液管采用直径35mm的低压流体输送钢管，壁厚2mm；所述横向环形导管采用加筋pc软管，直径20mm，壁厚2mm；所述内导管采用直径20mm的低压流体输送钢管，壁厚1mm。

具体的，所述竖向注液管接长搭接时采用丝扣连接，丝扣连接长度大于15mm。

一种采用上述无声破桩装置的破桩方法，包括如下步骤：

step1：安装竖向注液管，将竖向注液管直接用铁丝绑扎在钢筋笼的主筋上，竖向注液管高出地面200mm以上；竖向注液管需要接长搭接时，上下两根竖向注液管采用丝扣连接；

step2：安装横向环形导管，首先将转向器连接在横向环形导管上，然后将横向环形导管安置在钢筋笼的预期截断标高位置，接着使用插接阀连通横向环形导管和竖向注液管，检查单向喷液孔有效后，将横向环形导管整体用沙袋包裹后用铁丝绑扎在钢筋笼上；

step3：安装内导管，使用插接阀连通内导管和横向环形导管，检查单向喷液孔的有效性；

step4：检查，检查转向器的有效性和内导管的可转动性，并依次检查竖向注液管和横向环形导管的绑扎牢靠性；

step5：下放钢筋笼，将无声破桩装置随同钢筋笼一起下放到钻孔中，下放结束后封堵竖向注液管的上端入液口，避免施工时掉入杂物造成管道堵塞；

step6：注混凝土浆，向钻孔内注入混凝土浆，形成桩体；

step7：注入无声破碎剂，根据施工进度，在基坑开挖到桩基截断标高时，解除竖向注液管上端入液口的封堵，通过高压泵向竖向注液管内注入无声破碎剂，通过单向喷液孔流入混凝土中；

step8：破桩，在混凝土胀裂失效后，将部分外围钢筋截断，然后用机械外力将上段桩体整体破除。

有益效果：本发明提供的无声破桩装置及破桩方法，解决了长期存在的破桩施工高噪声、低效率性问题；本发明方法通过预埋管道的形式将无声破碎剂注入混凝土内部，达到弱化混凝土强度的目的，整个操作过程高效环保且无需特殊破桩机械，安装方法简单，适于工程人员快速掌握及应用。

附图说明

图1为本发明的无声破桩装置及其安装的结构示意图；

图2为沙袋包裹横向环形导管示意图；

图3为内导管布置示意图；

图4为内导管动态转动示意图；

图5为本发明的破桩方法实施流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种无声破桩装置，包括竖向注液管1、横向环形导管2、内导管3和转向器6，横向环形导管2的内侧均匀分布有四个横向出液口，竖向注液管1的下端出液口通过插接阀5与横向环形导管2的进液口连通，横向环形导管2的横向出液口通过转向器6和插接阀5与内导管3的进液口连通，在横向环形导管2和内导管3的管壁上、沿轴向和长度方向均均匀设置有单向喷液孔4；所述内导管3借助转向器6实现相对横向环形导管2的上下自由转动。

所述转向器6包括导液软管11和成对的复位弹簧12，所述导液软管11的两端接头分别与横向环形导管2的横向出液口和对应的插接阀5入口连通，成对的复位弹簧12设置在导液软管11的上下侧：自然状态时，导液软管11位置水平，两根复位弹簧12受力平衡；导液软管11向下弯曲时，上方复位弹簧12的张力大于下方复位弹簧12的张力；导液软管11向上弯曲时，下方复位弹簧12的张力大于上方复位弹簧12的张力。

本案的实施过程中，整个无声破桩装置预先埋入桩基的设计截断位置，随钢筋笼8一起下放到钻孔中。所述竖向注液管1用铁丝10绑扎在钢筋笼8的主筋9上，竖向注液管1上端宜高出地面200mm，并预先对竖向注液管1的上端入液口进行封堵，以免在施工时掉入杂物造成管道堵塞。所述横向环形导管2为加筋pc软管，安置在竖向注液管1的底端，其上均匀开有单向喷液孔4，整个横向环形导管2用沙袋7包裹后，用铁丝10固定在钢筋笼8的侧壁。所述内导管3通过插接阀5与横向环形导管2连接，四根内导管3形成“十”字形，其上均匀设有单向喷液孔4，每根内导管3均借助转向器6实现上下自由转动。无声破碎剂在一定压力下从竖向注液管1注入时，液体先进入横向环形导管2，通过横向环形导管2的单向喷液孔4透过沙袋7渗入桩体外侧混凝土中，同时部分液体沿内导管3的单向喷液孔4注入桩体内部混凝土中，共同弱化桩体混凝土强度。当桩基开挖到指定截断标高时，先截断部分外围钢筋，再借助机械外力即可将上段桩体整体截断。具体实施步骤如下：

step1：安装竖向注液管1，将竖向注液管1直接用铁丝10绑扎在钢筋笼8的主筋9上，竖向注液管1高出地面200mm以上；竖向注液管1需要接长搭接时，上下两根竖向注液管1采用丝扣连接；

step2：安装横向环形导管2，首先将转向器6连接在横向环形导管2上，然后将横向环形导管2安置在钢筋笼8的预期截断标高位置，接着使用插接阀5连通横向环形导管2和竖向注液管1，检查单向喷液孔4有效后，将横向环形导管2整体用沙袋7包裹后用铁丝10绑扎在钢筋笼8上；

step3：安装内导管3，使用插接阀5连通内导管3和横向环形导管2，检查单向喷液孔4的有效性；

step4：检查，检查转向器6的有效性和内导管3的可转动性，并依次检查竖向注液管1和横向环形导管2的绑扎牢靠性；

step5：下放钢筋笼8，将无声破桩装置随同钢筋笼8一起下放到钻孔中，下放结束后封堵竖向注液管1的上端入液口；

step6：注混凝土浆，向钻孔内注入混凝土浆，形成桩体；

step7：注入无声破碎剂，根据施工进度，在基坑开挖到桩基截断标高时，解除竖向注液管1上端入液口的封堵，通过高压泵向竖向注液管1内注入无声破碎剂，通过单向喷液孔4流入混凝土中；

step8：破桩，在混凝土胀裂失效后，将部分外围钢筋截断，然后用机械外力将上段桩体整体破除。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。