破除基桩桩头的装置和破除基桩桩头的方法与流程

本发明涉及一种破除基桩桩头的装置和破除基桩桩头的方法，属于混凝土灌注桩技术领域。

背景技术：

“破桩头”是钻孔灌注桩施工的最后一道关键工序，也是钻孔灌注桩施工不可或缺的组成部分。目前，破除桩头的方法主要有人工破桩法、机械破桩法和快速无损蜂窝式破桩法。在人工破桩法和机械破桩法中，施工方式简单，操作方便，对人员的要求不高；但是，人工破桩法和机械破桩法的施工效率低、人工成本高，并且在破除桩头后，大块混凝土难以运出基坑，而且在破除的过程中还容易对主筋造成弯曲变形。而快速无损蜂窝式破桩头方法的施工效率高，能够有效的改善了施工环境；但是，快速无损蜂窝式破桩头方法对施工人员的要求较高，通常还需要吊车等大型机械配合，从而导致了施工所需要投入的成本较高，而且整个施工的方式较为复杂，操作不方便。

技术实现要素：

针对现有技术中灌注桩桩头的破除效率低，并且在破除桩头后，大块混凝土难以运出基坑的问题，本发明提供一种破除基桩桩头的装置，能够在混凝土初凝前同时对灌注桩桩头进行多个方向的破除，并且能够利于将破除的混凝土排出模板。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：破除基桩桩头的装置，包括喷料管，喷料管的顶部连接有进料管，在喷料管的上端设置有手柄，喷料管的底部固设有至少2个副喷管，所有副喷管在喷料管的圆周方向上间隔布置；在喷料管的下方还固设有搅拌装置，并在搅拌装置的下底面上固设有搅拌片。

喷料管的上端设置有手柄，并且副喷管在喷料管的周向间隔布置，从而在破除灌注桩桩头时，通过旋转手柄的方式可以使本发明中的破除装置能够同时对灌注桩桩头进行多个方向的破除，从而可以提高对灌注桩桩头的破除效率；本发明中的破除装置在喷料管的下方还固设有搅拌装置，并在搅拌装置的下底面上固设有搅拌片，从而在使用本发明中的破除装置对灌注桩桩头进行破除时，能够通过旋转手柄的方式使模板中的混凝土进一步稀释为流体状，进而有利于将冲散的混凝土排出模板。

进一步的是：手柄为环状结构，并且与喷料管之间同轴线布置，手柄通过固定杆与喷料管之间固定连接；手柄至少为2组，在喷料管轴线方向上间隔布置。将手柄间隔布置在喷料管的轴线方向上，从而当破除装置在混凝土中往下伸入时，可以对破除装置进行更好的把控。

进一步的是：在喷料管的底部还固设有主喷管，主喷管与喷料管之间同轴线布置，并在主喷管的喷口处设置有喷嘴；喷嘴的下方设置有保护挡板，保护挡板呈圆盘状，并与主喷管同轴线布置；保护挡板通过连接杆固定在喷料管上，或者保护挡板通过连接杆固定在副喷管上。从而，水或泥浆等可以从主喷管中喷射出来，并通过保护挡板形成力量更大的圆形水刀，进而对灌注桩桩头进行切割；同时，通过保护挡板还可以防止从主喷管喷射出来的水或泥浆等直接对灌注桩进行冲击，从而可以避免在灌注桩的中部形成凹陷。

进一步的是：在副喷管上固设有喷管保护件，喷管保护件呈环状结构，并与喷料管之间同轴线布置；在喷管保护件的上方至少设置有一个固定环，固定环与喷管保护件之间通过支撑架固定连接；支撑架的轴线与喷料管的轴线平行布置，并且支撑架的底端固设在副喷管与喷管保护件的连接处，固定环与喷料管之间同轴线布置，并且固定环通过连接架与喷料管之间固定连接。在施工过程中，通过喷管保护件可以减少混凝土对副喷管的损坏；在喷管保护件的上方设置固定环，固定环与喷管保护件之间通过支撑架连接，从而可以使操作人员在操作手柄的同时，还可以用脚踩固定环的方式，将本装置伸入灌注桩的内部。

进一步的是：搅拌装置包括搅拌件，搅拌件为圆环状结构，搅拌件通过支撑杆与副喷管固定连接；搅拌片固设在搅拌件的下底面，并在搅拌件的圆周方向上间隔布置，并且每个搅拌片的分布方向为搅拌件的径向方向，从而便于更好地搅拌混凝土，并将混凝土稀释为流体状，从而便于将混凝土排出模板。

针对现有技术中灌注桩桩头的破除效率低，并在破除桩头的过程中会对主筋造成影响的问题，本发明提供一种施工方式简单、操作方便的破除基桩桩头的方法，能够有效地破除基桩桩头，并且在破除过程中能够减少对主筋的破坏。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：破除基桩桩头的方法，结合上述所述的破除基桩桩头的装置，包括以下步骤：

步骤一：架设破除装置，在混凝土初凝前将破除装置布置在灌注桩超灌部分；

步骤二：切割灌注桩桩头，通过高压装置将切割料在破除装置中形成高速水流，用以切割灌注桩桩头；

步骤三：清洗桩头，在破除装置完成切割后，撤出破除装置并排出模板中的废液，待混凝土初凝后拆除模板并冲洗露出来钢筋。

在混凝土初凝前，通过高压装置将切割料在破除装置中形成高速水流，从而对混凝土进行稀释和切割，进而来破除灌注桩桩头，而不需要等到混凝土凝固后再进行破除，从而能够减少施工工期，降低施工成本；并且在混凝土初凝前，稀释混凝土并加以切割，能够很好的保护灌注桩内的钢筋网，减少对钢筋的破坏，并在桩头破除后，不会形成大块混凝土块。

进一步的是：在架设破除装置的步骤中，破除装置布置在灌注桩超灌部分的顶部；在切割灌注桩桩头的步骤中，对混凝土进行切割时，破除装置从灌注桩超灌部分的顶部往下伸入并同时搅拌浆液。在破除过程中，将破除装置从上往下伸入，并同时搅拌浆液更有利于混凝土的剥落，从而能够提高施工的效率。

进一步的是：切割料为泥浆，高压装置为泥浆泵和高压管，从而能够更好地对混凝土进行稀释并加以切割，是一种优选实施方式。

进一步的是：在架设破除装置的步骤之前，还包括预定切除深度的步骤；并在清洗灌注桩桩头的步骤中，使破除装置达到预定的切割深度后完成对混凝土的切割；在清洗灌注桩桩头的步骤之后，还设置有破除保护层混凝土的步骤和桩头修护的步骤；所述预定切除深度的步骤为：根据灌注桩超灌部分的高度和基桩桩身预留的安全厚度，预定混凝土的切除深度；所述破除保护层混凝土的步骤是：对基桩桩身预留的安全厚度进行破除；所述桩头修护的步骤是：将桩头质量欠佳的混凝土全部破除，并清理混凝土块；所述桩头修护的步骤在所述破除保护层混凝土的步骤之后。在架设破除装置的步骤之前，先预定切除深度，从而可以避免在对灌注桩桩头的破除过程中，对灌注桩下方基桩的损坏。

本发明的有益效果是：

1、能够减少施工工期，降低施工成本。

2、能够有效地破除基桩桩头，并且在破除过程中能够减少对主筋的破坏。

3、能够对灌注桩桩头进行多个方向的破除，并且能够利于将破除的混凝土排出模板。

附图说明

图1是本发明中的破除装置的三维结构示意图。

图2为图1中a处的放大示意图。

图3为保护挡板和高速喷嘴的连接结构示意图。

图中标记：1-喷料管，2-进料管，3-手柄，31-固定杆，4-主喷管，41-高速喷嘴，42-保护挡板，43-连接杆，5-副喷管，6-搅拌装置，61-搅拌片，62-搅拌件，63-支撑杆，7-喷管保护件，8-固定环，81-连接架，9-支撑架。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

为了能够在混凝土初凝前同时对灌注桩桩头进行多个方向的破除，并且能够利于将破除的混凝土排出模板，如图1至图3所示，本发明提供了一种破除基桩桩头的装置，包括喷料管1，喷料管1的顶部连接有进料管2，在喷料管1的上端设置有手柄3，喷料管1的底部固设有至少2个副喷管5，所有副喷管5在喷料管1的圆周方向上间隔布置；在喷料管1的下方还固设有搅拌装置6，并在搅拌装置6的下底面上固设有搅拌片61。

本发明所提供的破除装置的工作流程是：在混凝土初凝前，将本发明的破除装置设置在灌注桩超灌部分的内部，并使切割料从进料管2进入喷料管1中，切割料通过喷料管1底部的副喷管5喷射出来，进而对破除装置周围的混凝土进行稀释和切割。喷料管1的上端设置有手柄3，副喷管5在喷料管1的周向间隔布置，从而在破除灌注桩桩头时，通过旋转手柄3的方式可以使本发明中的破除装置能够同时对桩头进行多个方向的破除；本发明中的破除装置在喷料管1的下方还固设有搅拌装置6，并在搅拌装置6的下底面上固设有搅拌片61，从而在使用本发明所提供的破除装置对灌注桩桩头进行破除时，能够通过旋转手柄3的方式使模板中的混凝土进一步稀释为流体状，进而有利于将冲散的混凝土排出模板。在本发明中，切割料可以为水或者泥浆等。

在本发明所提供的破除装置中，手柄3的具体形状不限，如图1所示，为便于实施以及便于对本发明中的破除装置的转动，可以将手柄3设置为一个环状结构，并使手柄3与喷料管1之间同轴线布置，手柄3通过固定杆31与喷料管1之间固定连接。在本实施例中，固定杆31的具体数量不限，只要能够保证手柄3与喷料管1之间的稳定连接即可。固定杆31的具体结构不限，为便于实施，固定杆31可以选择普通的钢管或者钢筋等。固定杆31的布置方式不限，可以将固定杆31沿喷料管1的径向布置，进而将手柄3与喷料管1连接在一起；也可以将固定杆31倾斜布置，使固定杆31的一端与手柄3固定连接、另一端与喷料管1固定连接；或者如图1所示，可以使固定杆31沿喷料管1的径向布置，并在手柄3的下方倾斜设置有固定杆31，从而将手柄3与喷料管1连接在一起。手柄3的具体数量不限，为了使破除装置在混凝土中往下伸入时，可以对破除装置进行更好的把控，本发明中破除装置的手柄3至少为2组，并在喷料管1的轴线方向上间隔布置。为便于结构简化，在图1中，手柄3设置为2个。同时，在手柄3上还可以设置有防滑垫，通过防滑垫可以帮助操作员更好的把控破除装置，防滑垫的具体结构不限，只要能够便于操作员握持，不会产生打滑即可，为便于实施，可以选择普通的软胶垫，并缠绕在手柄3上。

如图2和图3所示，在喷料管1的底部还固设有主喷管4，主喷管4与喷料管1之间同轴线布置，并在主喷管4的喷口处设置有喷嘴41；喷嘴41的下方设置有保护挡板42，保护挡板42呈圆盘状，并与主喷管4同轴线布置；保护挡板42通过连接杆43固定在喷料管1上，或者保护挡板42通过连接杆43固定在副喷管5上。在本发明的破除装置中，副喷管5的管径与主喷管4的管径可以相同，也可以不同，为便于实施，可以使副喷管5的管径与主喷管4的管径相同。副喷管5与喷料管1之间的具体布置位置不限，为便于实施，可以使副喷管5垂直于喷料管1布置。副喷管5的具体数量不限，一般根据实际需求进行制作，为了可以通过旋转手柄3的方式，更好地控制副喷管5在主喷管4的周向进行稀释和切割，可以使副喷管5在喷料管1的周向等距离间隔布置。

在本发明中，切割料从主喷管4中喷射出来后，通过保护挡板42形成力量更大的圆形水刀，从而对灌注桩桩头进行切割，进而可以提高灌注桩桩头的破除效率；同时，通过保护挡板42还可以防止从主喷管4喷射出来的水或泥浆等直接对灌注桩进行冲击，从而可以避免在灌注桩的中部形成凹陷。在本发明中，主喷管4的管径可以与喷料管1的管径相同，也可以不同，为便于实施，如图3所示，可以将主喷管4的管径小于喷料管1的管径设置，并且将连接杆43固定在喷料管1的下底面上。在本发明中，连接杆43可以选择普通的钢件，如钢筋等。主喷管4上设置有喷嘴41，以便于给主喷管4提供高速的水流；当然，在副喷管5上也可以设置喷嘴41，以便于给副喷管5提供高速的水流。

在施工过程中，为了可以减少混凝土对副喷管5的损坏，本发明中的破除装置在副喷管5上固设有喷管保护件7，喷管保护件7呈环状结构，并与喷料管1之间同轴线布置；喷管保护件7可以固设在副喷管5的上方，也可以固设在副喷管5的下方，为便于实施，如图2所示，可以将喷管保护件7固设在副喷管5的下方。为了可以使操作人员在操作手柄3的同时，还可以用脚踩的方式，将本装置伸入灌注桩的内部，本发明的破除装置在喷管保护件7的上方至少设置有一个固定环8，并且使固定环8与喷管保护件7之间通过支撑架9固定连接；支撑架9的结构不限，为便于制造，支撑架9可以选择为普通的钢件，如钢管或者钢筋等。为了保证固定环8、副喷管5和喷管保护件7之间的连接强度，可以将支撑架9的轴线与喷料管1的轴线平行布置，并且使支撑架9的底端固设在副喷管5与喷管保护件7的连接处，固定环8与喷料管1之间同轴线布置，并且固定环8通过连接架81与喷料管1之间固定连接，为便于制造，连接架81可以选择为钢筋。

为了便于更好的搅拌混凝土，并将混凝土稀释为流体状，从而便于将混凝土排出模板，如图2所示，本发明破除装置中的搅拌装置6包括搅拌件62，搅拌件62为圆环状结构，搅拌件62通过支撑杆63与副喷管5固定连接。支撑杆63的选择方式不限，为便于实施，支撑杆63可以选择钢筋或者钢管等。搅拌片61固设在搅拌件62的下底面，搅拌片61的具体数量不限，以及在搅拌件62上具体的布置方式不限，为便于实施，可以使搅拌片61在搅拌件62的圆周方向上间隔布置；为了可以进一步提高搅拌效果，可以使每个搅拌片61的分布方向为搅拌件62的径向方向。搅拌片61的具体结构不限，为便于实施，可以将搅拌片61设置为一个矩形状结构；当然，搅拌片61还可以是其它形状，如三角形等。搅拌片61可以与搅拌件62之间垂直布置，也可以与搅拌件62之间倾斜布置，只要能够通过搅拌片61，便于搅拌混凝土即可。

实施例2

为了能够有效地破除基桩桩头，并且在破除过程中能够减少对主筋的破坏，本发明提供了一种破除基桩桩头的方法，结合上述所述的破除基桩桩头的装置，包括以下步骤：

(一)架设破除装置，在混凝土初凝前将破除装置布置在灌注桩超灌部分；

(二)切割灌注桩桩头，通过高压装置将切割料在破除装置中形成高速水流，用以切割灌注桩桩头；

(三)清洗桩头，在破除装置完成切割后，撤出破除装置并排出模板中的废液，待混凝土初凝后拆除模板并冲洗露出来钢筋；

在本发明所提供的方法中，是在混凝土初凝前，通过高压装置将切割料在破除装置中形成高速水流，对灌注桩桩头中的混凝土进行一定稀释，并同时进行切割灌注桩桩头，而不需要等到混凝土凝固后再进行破除，从而通过本发明提供的方法能够减少施工工期，降低施工成本；并且在混凝土初凝前，稀释混凝土并加以切割，能够很好的保护灌注桩内的钢筋网，减少对钢筋的破坏，并在桩头破除后，不会形成大块混凝土块。

本发明所提供的破除基桩桩头的方法是在混凝土初凝前，基于稀释的原理对灌注桩桩头进行切割破除，相对目前存在的灌注桩桩头破除方法，本发明所提供的方法在经济效益、环保安全和成桩质量上均具有明显的优势。

从经济效益上看，在所使用的设备费用、施工周期和人工成本上做对比分析，具体如下：

表1为本发明所提供的方法、传统破桩头施工方法和快速无损蜂窝式破桩头方法在所使用的设备费用、施工周期和人工成本上的对比分析表

从表中可以看出，采用本发明所提供的方法能够减少施工工期；并且本发明所提供的方法操作简单，对操作员的要求低，能够降低人工成本；并且，本方法可以使用普通设备，相对于大型机械设备，能够大大缩减了械及材料成本。

从环保安全上看，本发明所提供的方法施工简单、操作方便，并且操作空间位于地面上，更加安全；同时，本发明所提供的方法在对灌注桩桩头的破除过程中不会使用化学药剂，进而在对灌注桩桩头的破除过程中，无废弃物产生，更加环保。而传统破桩头的施工方法在施工过程中会产生大量灰尘，从而影响施工区的空气质量；并且在施工过程中，会造成大量噪声，同时还会产生大量混凝土碎块，存在较大的安全隐患。而快速无损蜂窝式破桩头方法需在基坑开挖后，配合大型器械进行施工，存在一定安全隐患。

从成桩质量上看，本发明所提供的方法可以减少对钢筋的影响，从而可以提高成桩质量。而传统破桩头的施工方法无法避免对纵向钢筋造成弯曲变形，同时在切割混凝土桩头时，容易切到钢筋，对钢筋造成破坏，进而影响成桩质量。

所以，本发明所提供的方法在经济效益、环保安全和成桩质量上，相对于目前存在的灌注桩桩头破除方法具有明显的优势。

为了能够进一步提高施工的效率，在架设破除装置的步骤中，破除装置布置在灌注桩超灌部分的顶部；在切割灌注桩桩头的步骤中，对混凝土进行切割时，破除装置从灌注桩超灌部分的顶部往下伸入并同时搅拌浆液。在对灌注桩桩头的破除过程中，使破除装置从上往下伸入，并同时搅拌浆液会更有利于混凝土的剥落，从而能够提高施工的效率。

为了能够更好地对混凝土进行稀释并加以切割，在本发明所提供的方法中，切割料可以选择为泥浆，高压装置选择为泥浆泵和高压管，从而泥浆泵通过高压管将泥浆输送在破除装置中，可以在破除装置中形成高速水流，进而便于对混凝土进行稀释和切割。

为了可以在灌注桩桩头的破除过程中，减少对灌注桩下方基桩造成损坏，本发明所提供的方法在架设破除装置的步骤之前，还包括预定切除深度的步骤；并在清洗灌注桩桩头的步骤中，使破除装置达到预定的切割深度后完成对混凝土的切割；在清洗灌注桩桩头的步骤之后，还设置有破除保护层混凝土的步骤和桩头修护的步骤；所述预定切除深度的步骤为：根据灌注桩超灌部分的高度和基桩桩身预留的安全厚度，预定混凝土的切除深度；所述破除保护层混凝土的步骤是：对基桩桩身预留的安全厚度进行破除；所述桩头修护的步骤是：将桩头质量欠佳的混凝土全部破除，并清理混凝土块；所述桩头修护的步骤在所述破除保护层混凝土的步骤之后。

在本发明所提供的方法中，预定的混凝土切除深度是根据灌注桩超灌部分的高度和基桩桩身预留的安全厚度进行设计的，为了使得灌注桩桩头的取得较好的破除效果，经过实验证明，在灌注桩超灌部分的高度为100cm，以及基桩桩身预留的安全厚度为35cm时，切除深度的取值为55cm～65cm之间所取得的破除效果较好。

下表是对100cm高度的超灌桩进行破除时，破除不同深度所需要的时长统计表：

表2为对100cm高度的超灌桩进行破除时，破除不同深度所需要的时长统计表

为了可以在灌注桩桩头的破除过程中，减少对灌注桩下方基桩造成的损坏，需要先给基桩桩身预留一个安全厚度，预留的安全厚度一般根据实际情况进行选择；如果预留的安全厚度过低，则会影响基桩的质量，如果预留的安全厚度过高，则会加大后续对混凝土保护层破除的难度。在本发明所提供的方法中，对100cm高度的超灌桩进行破除时，可以给基桩桩身预留了35cm的安全厚度。显然，在破除装置完成破除后，剩余桩头的高度越接近基桩预留的安全厚度，则表明对桩头的破除效果越好。从表中可以看出，当切除深度在55cm和切除深度在63cm时，所需要的操作时长均为20min，并且两者的剩余桩头的高度都较为接近预留的安全厚度。而当切除的深度小于55cm时，虽然操作时长有所减少，但是剩余的桩头高度与基桩桩身预留的安全厚度相差较大，从而会使加大后续对混凝土保护层破除的难度。而当切除深度大于65cm时，剩余桩头的高度会小于基桩桩身预留的安全厚度，进而不适宜选择。所以，在对100cm高度的超灌桩进行破除时，并且将基桩桩身预留的安全厚度设置在35cm时，切除深度的取值在55cm～65cm之间所取得的破除效果较好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。