一种用于桩头破除的双刀片环向切割装置的制作方法

本发明属于桩基础施工设备领域，具体涉及一种用于桩头破除的双刀片环向切割装置。

背景技术：

桩基施工时，位于桩底的沉渣及灌注过程中泥浆内沉淀的杂质会在混凝土表面形成一定厚度的浮浆。为保证施工质量，桩基施工常常超灌一定高度，当混凝土凝固后，需要凿除超灌部分，使得桩顶标高以上的主筋外露，进一步在桩基检测合格后才可进行承台施工。目前，桩头破除工作完全依赖人工利用风镐、电镐等装置完成。具体的操作过程是：作业人员先在桩头位置将标高控制线画出，然后用风镐将标高控制线以上部分直接凿除；或者先用切割机沿标高控制线进行环切，然后再用风镐将标高控制线上部凿除。由于桩身为具有连续性的整体结构，使得无论采用上述何种方式进行桩头的破除，均会对桩头造成一定程度破坏、对桩身混凝土造成一定的扰动，甚至对桩身结构造成潜在的破坏。

技术实现要素：

本发明为了解决现有桩基施工中的桩头破除直接利用风镐、电镐容易导致桩身破坏的问题，提供了一种用于桩头破除的双刀片环向切割装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种用于桩头破除的双刀片环向切割装置，包括环向切割装置主体，环向切割装置主体包括第一把持部、动力装置、环切深度限位装置、切割片和防护外壳，第一把持部一端与动力装置连接，动力装置包括动力装置外壳以及内部的电动机，动力装置外壳在远离第一把持部一侧固定有水平设置的环切深度限位装置，电动机的输出轴垂直向下设置且连接有转轴，转轴连接有调节螺杆，调节螺杆的上端设置有固定螺母，调节螺杆的下端设置有调节螺母，固定螺母和调节螺母外侧分别固定有水平设置的上切割片和下切割片，上切割片和下切割片为对称设置的圆形切割片，位于第一把持部的下部设置有防护外壳，防护外壳的开口端朝向切割片的方向设置。

第一把持部的侧面连接有与其垂直的第二把持部，第一把持部和第二把持部位于同一水平面。

调节螺母上设置有锁定装置，当调节螺母达到指定高度时，通过锁定装置能够将调节螺母固定在调节螺杆上，用以保证上切割片和下切割片的间距。

环切深度限位装置包括连接块、固定带、第一活动带、第二活动带和限位杆，连接块固定在动力装置外壳上，连接块上固定有垂直设置的固定带，第一活动带和第二活动带的一端对称铰接在位于固定带中部位置的连接块上，固定带上间隔设置有多个限位孔a且位于铰接点两端固定带上的多个限位孔a呈对称设置，第一活动带和第二活动带上对称设置有多个限位孔b，第一活动带和第二活动带的另一端分别设置有限位轮；限位杆包括多种长度不同的规格，任意一种限位杆均为u形杆体，u形杆体的两端开口处设置有外螺纹且通过外螺纹连接有锁定螺母，限位杆的两端能够分别插入限位孔a和限位孔b，进一步利用锁定螺母实现第一活动带、第二活动带与固定带的分别固定，其中设置在第一活动带、固定带间的限位杆与设置在第二活动带、固定带间的限位杆相同。

环向切割深度等于桩头位置的桩身纵向钢筋保护层厚度，环向切割的深度值为切割片半径减去铰接点到切割片圆心的距离再减去限位轮最远端到固定带的垂直距离。

限位轮是能够自由转动的轮体，且限位轮选用金属材质或者耐磨的塑料材质。当限位轮与桩身接触时，证明此位置的桩头切割深度满足要求。

防护外壳呈圆弧形结构且内部设置有加强筋，防护外壳的底部高度大于调节螺杆底部3～5厘米，为降低装置的整体重量以提高操作舒适性，防护外壳的材质优选镀锌铁皮或彩钢板。为防止环切施工时桩头混凝土产生的粉尘对操作人员造成溅射伤害，以及切割过程中产生的粉尘四处飘散造成一定程度的环境污染，防护外壳不仅起到了防护作用，而且有利于将切割产生的粉尘进行收集。

上切割片和下切割片之间的范围属于切割区域，切割区域的高度为8～15厘米。

本发明的使用原理是：首先在桩身位置将标高控制线画出，然后设定上切割片和下切割片之间的切割区域以及调整环切深度限位装置，操作人员双手分别控制第一把持部和第二把持部靠近桩头，将上切割片与桩身位置的标高控制线对齐，进一步启动切割片进行桩头的环切作业，当环切深度限位装置与桩身接触时，证明此位置的环切深度达到设定值；进一步的，沿已画好的环形标高控制线移动本装置直至完成360°的切割为止，此时在桩头位置得到一个在桩身纵向钢筋外侧混凝土上下分离的环形切割区域，即桩头位置的钢筋保护层实现分离；进一步的，利用风镐或者电镐对切割区域及上部区域直接破除即可。

本发明相比现有技术具有的有益效果是：

本发明设计合理，在桩基础的施工过程中引入了一种新颖的桩头破除思路及设备，利用本发明设备在桩头破除前先进行双层环切，人为创造出一个环形切割区域，使得切割区域与下部的桩身间产生不连续的环向分割间隙，故而后期对桩头进行破除时减小对桩头破坏、桩身发生扰动的可能性，有效降低了破桩头过程中对桩身产生的潜在损坏。

附图说明

图1为本发明实用状态下的结构示意图；

图2为本发明装置的结构示意正视图；

图3为本发明装置的结构示意俯视图；

图4为图3中深度限位装置的结构示意放大图;

图5为本发明中限位杆的结构示意图。

图中：1-环向切割装置主体，2-桩头，3-桩身纵向钢筋，4-切割区域，5-承台底，6-第一把持部，7-动力装置，8-环切深度限位装置，8.1-连接块，8.2-固定带，8.3-第一活动带，8.4-第二活动带，8.5-限位轮，8.6-限位杆，8.7-限位孔a，8.8-限位孔b，8.9-锁定螺母，9-上切割片，10-下切割片，11-调节螺杆，12-防护外壳，13-加强筋，14-转轴，15-调节螺母，16-第二把持部,17-固定螺母。

具体实施方式

参照图1～5对本发明进行进一步阐述，一种用于桩头破除的双刀片环向切割装置，包括环向切割装置主体1，环向切割装置主体1包括第一把持部6、动力装置7、环切深度限位装置8、切割片和防护外壳12，第一把持部6一端与动力装置7连接，动力装置7包括动力装置外壳以及内部的电动机，动力装置外壳在远离第一把持部6一侧固定有水平设置的环切深度限位装置8，电动机的输出轴垂直向下设置且连接有转轴14，转轴14连接有调节螺杆11，调节螺杆11的上端设置有固定螺母17，调节螺杆11的下端设置有调节螺母15，固定螺母17和调节螺母15外侧分别固定有水平设置的上切割片9和下切割片10，上切割片9和下切割片10为对称设置的圆形切割片，位于第一把持部6的下部设置有防护外壳12，防护外壳12的开口端朝向切割片的方向设置。

第一把持部6的侧面连接有与其垂直的第二把持部16，第一把持部6和第二把持部16位于同一水平面。调节螺母15上设置有锁定装置，当调节螺母15达到指定高度时，通过锁定装置能够将调节螺母15固定在调节螺杆11上，用以保证上切割片9和下切割片10的间距。其中，锁定装置为螺钉锁紧。具体的，在调节螺母15上开两个垂直设置的螺栓孔，螺栓孔内分别螺纹连接有螺钉，当调节螺母15在调节螺杆11上调整到合适位置时，通过将螺钉拧紧，使其与调节螺杆11顶紧实现调节螺母15的定位。当需要重新对调节螺母15位置进行调整时，首先拧松螺钉，再对其进行位置的调整。

环切深度限位装置8包括连接块8.1、固定带8.2、第一活动带8.3、第二活动带8.4和限位杆8.6，连接块8.1固定在动力装置外壳上，连接块8.1上固定有垂直设置的固定带8.2，第一活动带8.3和第二活动带8.4的一端对称铰接在位于固定带8.2中部位置的连接块8.1上，固定带8.2上间隔设置有多个限位孔a8.7且位于铰接点两端固定带8.2上的多个限位孔a8.7呈对称设置，第一活动带8.3和第二活动带8.4上对称设置有多个限位孔b8.8，第一活动带8.3和第二活动带8.4的另一端分别设置有限位轮8.5；限位杆8.6包括多种长度不同的规格，任意一种限位杆8.6均为u形杆体，u形杆体的两端开口处设置有外螺纹且通过外螺纹连接有锁定螺母8.9，限位杆8.6的两端能够分别插入限位孔a8.7和限位孔b8.8，进一步利用锁定螺母8.9实现第一活动带8.3、第二活动带8.4与固定带8.2的分别固定，其中设置在第一活动带8.3、固定带8.2间的限位杆8.6与设置在第二活动带8.4、固定带8.2间的限位杆8.6相同。

环向切割深度等于桩头2位置的桩身纵向钢筋3保护层厚度，环向切割的深度值为切割片半径减去铰接点到切割片圆心的距离再减去限位轮8.5最远端到固定带8.2的垂直距离。防护外壳12呈圆弧形结构且内部设置有加强筋13，防护外壳12的底部高度大于调节螺杆11底部3～5厘米，为降低装置的整体重量以提高操作舒适性，防护外壳12的材质优选镀锌铁皮或彩钢板。

利用本发明装置在杖头破除过程中的使用方法：

当桩施工完毕并达到设计要求强度后，首先根据桩身纵向钢筋3保护层厚度确定环切深度限位装置8的位置，利用限位杆8.6和锁定螺母8.9将固定带8.2和第一活动带8.3、第二活动带8.4进行分别锁定，使得环切深度限位装置8端部的限位轮8.5与桩身接触即证明达到切割深度；进一步调整调节螺母15与固定螺母17之间的间距，使其数值为10厘米，即利用本发明装置进行环切的切割区域4的高度为10厘米，调节螺母15调整完毕后，利用锁定装置将调节螺母15和调节螺杆11完成位置的相对锁定。

进一步的，作业人员对桩头位置的桩身进行测量放样，结合承台底5标高确定需切割破除的桩头最低位置，并进行360°环向画线，为了便于参考，提高后续切割的准确性，可在已画线上方10厘米的位置施划第二条环线，所形成的两道环线视为上切割片9和下切割片10的切割轨迹。

进一步的，作业人员单人操作本发明装置，双手分别紧握第一把持部6和第二把持部16，并打开位于第一把持部6上的开关，在动力装置7中电机的作用下，带动转轴14旋转，转轴14带动调节螺杆11转动，最终实现上切割片9和下切割片10旋转。将上切割片9和下切割片10水平接触预先施划的两条环线进行桩头的切割，待限位轮8.5与桩头混凝土表面接触时同步顺时针或逆时针移动本发明装置，使上切割片9和下切割片10围绕桩头2持续进行切割，切割过程中要尽量保持本发明装置的水平度，以保证切割完成后切割区域4的上下底面均为平面，直至环向切割装置主体1的限位轮8.5围绕桩头2一周均能够与桩头2表面混凝土接触为止。经本发明双刀片环向切割装置操作所得的切割区域4能够实现与下部桩身及上部桩头2混凝土的部分分离，使切割桩头与桩身不连续。进一步的，利用风镐或电镐对切割区域4以及切割区域4上方桩头混凝土进行破除即可。

可见，利用本发明装置切割后再进行破除能够有效降低破桩头施工对桩身造成损害的几率。

此外，当本发明装置得到大面积推广时，可对灌注桩施工工艺进行适当改进，具体为桩身超灌过程中，位于切割区域4上部的桩身纵向钢筋3外侧包裹一层塑料纸用于与混凝土的隔离。在破桩头过程中，当完成切割区域4的破除后，可利用吊车和钢丝绳直接将切割区域4上部的桩头混凝土块吊除。利用工艺方法配合本发明装置能够在保证桩头破除质量的同时大大加快桩基的施工进度。