一种预应力管桩桩头内部液压环切装置及方法与流程

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种预应力管桩桩头内部液压环切装置及方法。

背景技术：

当前，预应力管桩桩头截桩大多使用挖掘机从基础一侧开始挖土，挖土深度至设计要求标高，桩侧预留100mm保护土，工程桩挖出一个承台后，将桩头周围的土方尽量清净(注意挖土机不得碰撞桩头)，然后用水准仪将桩顶标高确定并用墨线弹出，采用圆盘切割机抱箍式人工截桩的方法。此种方法存在由于桩身强度高，桩芯钢筋位于桩体外侧壁，截桩难度大，截桩速度慢，效率低的问题。同时，在土方开挖过程中，由于大型机械的扰动及操作空间的限制，工程桩极易受挖掘机的碰撞及淤泥土侧向压力的挤压导致桩身倾斜或偏位。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种操作简单，便于截桩且截桩效率高，在未土方开挖之前即可对管桩进行截桩，使得上端管桩与下端管桩分离，即使挖掘机开挖时碰到管桩，也不会导致底部桩身发生倾斜或偏位的现象，可提高工程质量，且便于收纳的预应力管桩桩头内部液压环切装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种预应力管桩桩头内部液压环切装置，包括伸缩定位装置和切割装置，所述切割装置通过伸缩定位装置伸入管桩内，所述切割装置包括固定机构和切割机构，所述固定机构包括圆柱形且柱身带若干活动外撑件的固定块，所述固定块内包括水平布置的带若干斜槽的转盘和容纳转盘转动的转槽，所述活动外撑件通过斜槽与转盘活动连接，所述活动外撑件包括与柱身滑动连接的水平滑杆，所述水平滑杆一端伸入柱身内，另一端伸出柱身外，所述活动外撑件还包括分别设置于柱身内外并与水平滑杆端部连接的拨柱和外撑杆，所述拨柱插入斜槽内且可沿斜槽移动，所述固定块还包括与外壁连通的容纳水平滑杆滑动的滑槽及容纳拨柱移动的滑道，所述滑槽、滑道和转槽依次连通，所述固定机构还包括与转盘传动连接的液压马达，所述切割机构与液压马达液压连接。

进一步地，所述活动外撑件和转盘分别设置于固定块中部和靠近底部位置，所述固定机构还包括设置于固定块底部的连接块，所述液压马达设置于连接块顶部，所述切割机构包括设置于连接块底部的固定盘及在固定盘侧边环形间隔布置的若干液压切割件，所述液压切割件包括液压缸和破碎头。活动外撑件的数量和位置均与斜槽一一对应，优选斜槽规律地布置有4个，通过转盘转动带动活动外撑件沿斜槽运动，实现对管桩内壁的外撑固定，以保证切割机构的稳定性，从而对管桩内壁实现精准切割，液压马达嵌于连接块顶部，通过转轴与转盘底部连接，液压切割件环形间隔布置，通过液压缸的驱动可使破碎头自内而外向管桩内壁进行挤压，使管桩受挤压断裂，从而实现内部环切，操作简单，便于截桩且截桩效率高，方便实用。

进一步地，所述破碎头为锥形结构。锥形结构可提高截桩效率，结构简单，方便实用。

进一步地，所述伸缩定位装置包括壳体和位于壳体底部的放置板，所述壳体内包括沿水平方向布置的伺服电机、方形柱及固定板，所述方形柱一端与伺服电机输出端连接，另一端与固定板转动连接，所述方形柱还套有缠绕着钢丝绳的套筒，所述套筒端部设置有挡盘，所述钢丝绳的自由端穿过放置板与固定装置顶部连接。套筒具有与方形柱匹配的方形通孔，可保证其随方形柱的转动而对钢丝绳实现下放或卷绕，进而实现对切割装置的下放或收回，钢丝绳结构具有行程大的优点，适用于不同管桩的切割深度需求，且切割装置收回后整体装置空间小，便于移动收纳，优选伺服电机和固定板均固定于放置板顶部，放置板包括容纳钢丝绳穿过的通孔，挡盘用于防止钢丝绳从套筒脱离，结构简单，方便实用，适用于不同深度管桩的切割。

进一步地，所述壳体内还包括在靠近顶部位置与方形柱平行设置的往复丝杆以及连接往复丝杆和套筒的水平移动件，所述水平移动件包括与往复丝杆匹配的滑块、连接杆和固定环，所述固定环与套筒一端的挡板可转动连接，所述方形柱另一端还套接有第一同步带轮，所述往复丝杆套接有与第一同步带轮通过同步带连接的第二同步带轮。往复丝杆与壳体内壁转动连接，套筒在收卷时，方形柱转动，通过第一同步带轮和第二同步带轮带动往复丝杆转动，使得滑块随往复丝杆的转动水平移动，进而通过连接杆带动固定环水平运动，固定环与套筒一端挡板可转动连接，既可带动套筒沿方形柱水平方向一端，又不会影响套筒随方形柱转动而转动，可保证钢丝绳与通孔保持垂直，方便收卷，易于操作。

进一步地，所述壳体内顶部还包括与往复丝杆平行布置的滑轨，所述滑块顶部包括与滑轨匹配的滑轨块。滑轨与滑块进一步保证套筒沿方形柱水平方向移动的稳定性，便于钢丝绳的收卷和下放，结构简单，易于操作。

进一步地，所述伸缩定位装置底部还包括倒t形的卡块，所述水平滑杆顶部固定连接有伸出固定块顶部的倒l型的卡杆，所述卡杆随水平滑杆移动实现与卡块卡合固定，所述固定块还包括容纳卡杆移动的凹槽，所述凹槽连通固定块顶部和滑槽。优选倒t形的卡块设置于放置板的通孔下方，钢丝绳自由端穿过通孔和卡块后与固定装置连接，卡杆可随活动外撑件运动而运动，当活动外撑件向管桩内壁方向运动时，卡杆随之向远离卡块方向运动，此时卡杆与卡块处于脱离状态，可进行对切割装置的伸缩操作，当活动外撑件向远离管桩内壁方向运动时，卡杆随之向靠近卡块方向运动，此时先控制钢丝绳收卷至卡杆顶部接触放置板底部后驱动液压马达使卡杆与卡块卡合，即可将伸缩定位装置与切割装置组合固定，方便整体移动本装置进行收纳，只需一个液压马达即可实现外撑固定功能及固定收纳功能，节省空间及成本，操作简单。

进一步地，所述伸缩定位装置顶部包括便于塔吊连接的吊耳。吊耳便于连接塔吊，以实现对装置整体的移动，结构简单，方便实用。

进一步地，所述伸缩定位装置底部包括用于对管桩限位的限位环。整个装置放置后，管桩顶部处于限位环内部，可保证装置放置于管桩的稳定性，以保证截桩效率及切割精准度。

本发明还提供一种利用预应力管桩桩头内部液压环切装置的方法，包括以下步骤：

1)通过塔吊将伸缩定位装置及切割装置吊运至管桩方，并对齐管桩中心位置；

2)将伸缩定位装置底部放置于管桩顶部，通过伸缩定位装置将切割装置下放，直至切割机构运动至环切位置；

3)开启液压马达控制转盘旋转，使拨柱沿斜槽运动，从而带动水平滑杆和外撑杆向管桩内壁运动实现外撑固定，以保证切割机构位置稳定；

4)通过开启切割机构自内向外对管桩内壁进行挤压切割，使管桩受挤压断裂，实现内部环切；

5)开启液压马达使活动外撑件收回，通过伸缩定位装置将切割装置升起收回，并将切割装置与伸缩定位装置底部固定，完成装置的回收收纳。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明操作简单，便于截桩且截桩效率高，在未土方开挖之前即可对管桩进行截桩，使得上端管桩与下端管桩分离，即使挖掘机开挖时碰到管桩，也不会导致底部桩身发生倾斜或偏位的现象，可提高工程质量，且便于收纳。伸缩定位装置用于对切割装置进行下放或收回，使用时伸缩定位装置放置于管桩顶部位置，切割装置伸入管桩内部，在未土方开挖之前即可对管桩进行截桩，优选切割装置还包括与伺服电机电性连接的位置传感器，可精准控制切割装置下放深度，保证管桩切割的精准性，提高截桩效率，保证工程质量；固定机构用于对管桩内壁通过活动外撑件进行外撑固定，从而保证切割机构的稳定性，确保截桩的精准度；活动外撑件可随着转盘的转动方向不同向靠近或远离管桩内壁的方向运动，转盘的斜槽用于限制活动外撑件运动的路径，通过拨柱随转盘转动而沿斜槽运动，从而使水平滑杆向管壁方向推动外撑杆或远离管壁方向收回外撑杆，可快速实现对管桩内壁的固定或松开，优选外撑杆与管桩内壁接触一面具有增大摩擦力的橡胶层，可进一步保证切割装置切割时的稳定性，保证切割质量和效率。

附图说明

图1为本发明整体结构剖视图。

图2为本发明伸缩定位装置结构剖视图。

图3为本发明固定机构结构剖视图。

图4为本发明转盘结构示意图。

其中，1-管桩，2-放置板，3-伸缩定位装置，31-壳体，32-伺服电机，33-方形柱，34-固定板，35-套筒，36-挡盘，37-钢丝绳，38-往复丝杆，39-滑块，310-滑轨，311-滑轨块，312-第一同步带轮，313-第二同步带轮，314-固定环，315-连接杆，4-固定机构，41-固定块，42-滑槽，43-水平滑杆，44-外撑杆，45-滑道，46-转槽，47-连接块，48-液压马达，49-转盘，410-斜槽，411-拨柱，5-固定盘，6-液压缸，7-破碎头，8-卡块，9-凹槽，10-卡杆，11-吊耳，12-限位环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图中所示的一种预应力管桩桩头内部液压环切装置，包括伸缩定位装置3和切割装置，切割装置通过伸缩定位装置3伸入管桩1内，切割装置包括固定机构4和切割机构，固定机构4包括圆柱形且柱身带若干活动外撑件的固定块41，固定块41内包括水平布置的带若干斜槽410的转盘49和容纳转盘49转动的转槽46，活动外撑件通过斜槽410与转盘49活动连接，活动外撑件包括与柱身滑动连接的水平滑杆43，水平滑杆43一端伸入柱身内，另一端伸出柱身外，活动外撑件还包括分别设置于柱身内外并与水平滑杆43端部连接的拨柱411和外撑杆44，拨柱411插入斜槽410内且可沿斜槽410移动，固定块41还包括与外壁连通的容纳水平滑杆43滑动的滑槽42及容纳拨柱411移动的滑道45，滑槽42、滑道45和转槽46依次连通，固定机构4还包括与转盘49传动连接的液压马达48，切割机构与液压马达48液压连接。伸缩定位装置用于对切割装置进行下放或收回，使用时伸缩定位装置放置于管桩顶部位置，切割装置伸入管桩内部，在未土方开挖之前即可对管桩进行截桩，优选切割装置还包括与伺服电机电性连接的位置传感器，可精准控制切割装置下放深度，保证管桩切割的精准性，提高截桩效率，保证工程质量；固定机构用于对管桩内壁通过活动外撑件进行外撑固定，从而保证切割机构的稳定性，确保截桩的精准度；活动外撑件可随着转盘的转动方向不同向靠近或远离管桩内壁的方向运动，转盘的斜槽用于限制活动外撑件运动的路径，通过拨柱随转盘转动而沿斜槽运动，从而使水平滑杆向管壁方向推动外撑杆或远离管壁方向收回外撑杆，可快速实现对管桩内壁的固定或松开，优选外撑杆与管桩内壁接触一面具有增大摩擦力的橡胶层，可进一步保证切割装置切割时的稳定性，保证切割质量和效率。本发明操作简单，便于截桩且截桩效率高，在未土方开挖之前即可对管桩进行截桩，使得上端管桩与下端管桩分离，即使挖掘机开挖时碰到管桩，也不会导致底部桩身发生倾斜或偏位的现象，可提高工程质量，且便于收纳。

作为优选，活动外撑件和转盘49分别设置于固定块41中部和靠近底部位置，固定机构4还包括设置于固定块41底部的连接块47，液压马达48设置于连接块47顶部，切割机构包括设置于连接块47底部的固定盘5及在固定盘5侧边环形间隔布置的若干液压切割件，液压切割件包括液压缸6和破碎头7。活动外撑件的数量和位置均与斜槽一一对应，优选斜槽规律地布置有4个，通过转盘转动带动活动外撑件沿斜槽运动，实现对管桩内壁的外撑固定，以保证切割机构的稳定性，从而对管桩内壁实现精准切割，液压马达嵌于连接块顶部，通过转轴与转盘底部连接，液压切割件环形间隔布置，通过液压缸的驱动可使破碎头自内而外向管桩内壁进行挤压，使管桩受挤压断裂，从而实现内部环切，操作简单，便于截桩且截桩效率高，方便实用。

作为优选，破碎头7为锥形结构。锥形结构可提高截桩效率，结构简单，方便实用。

作为优选，伸缩定位装置3包括壳体31和位于壳体31底部的放置板2，壳体31内包括沿水平方向布置的伺服电机32、方形柱33及固定板34，方形柱33一端与伺服电机32输出端连接，另一端与固定板34通过轴承转动连接，方形柱33还套有缠绕着钢丝绳37的套筒35，套筒35端部设置有挡盘36，钢丝绳37的自由端穿过放置板2与固定装置4顶部连接。套筒具有与方形柱匹配的方形通孔，可保证其随方形柱的转动而对钢丝绳实现下放或卷绕，进而实现对切割装置的下放或收回，钢丝绳结构具有行程大的优点，适用于不同管桩的切割深度需求，且切割装置收回后整体装置空间小，便于移动收纳，优选伺服电机和固定板均固定于放置板顶部，放置板包括容纳钢丝绳穿过的通孔，挡盘用于防止钢丝绳从套筒脱离，结构简单，方便实用，适用于不同深度管桩的切割。

作为优选，壳体31内还包括在靠近顶部位置与方形柱33平行设置的往复丝杆38以及连接往复丝杆38和套筒35的水平移动件，水平移动件包括与往复丝杆38匹配的滑块39、连接杆315和固定环314，固定环314与套筒35一端的挡板36可转动连接，方形柱33另一端还套接有第一同步带轮312，往复丝杆38套接有与第一同步带轮312通过同步带连接的第二同步带轮313。往复丝杆与壳体内壁转动连接，套筒在收卷时，方形柱转动，通过第一同步带轮和第二同步带轮带动往复丝杆转动，使得滑块随往复丝杆的转动水平移动，进而通过连接杆带动固定环水平运动，固定环与套筒一端挡板可转动连接，既可带动套筒沿方形柱水平方向一端，又不会影响套筒随方形柱转动而转动，可保证钢丝绳与通孔保持垂直，方便收卷，易于操作。

作为优选，壳体31内顶部还包括与往复丝杆38平行布置的滑轨310，滑块39顶部包括与滑轨310匹配的滑轨块311。滑轨与滑块进一步保证套筒沿方形柱水平方向移动的稳定性，便于钢丝绳的收卷和下放，结构简单，易于操作。

作为优选，伸缩定位装置3底部还包括倒t形的卡块8，水平滑杆43顶部固定连接有伸出固定块41顶部的倒l型的卡杆10，卡杆10随水平滑杆43移动实现与卡块8卡合固定，固定块41还包括容纳卡杆10移动的凹槽9，凹槽9连通固定块41顶部和滑槽42。优选倒t形的卡块设置于放置板的通孔下方，钢丝绳自由端穿过通孔和卡块后与固定装置连接，卡杆设置于水平滑杆中部处且可随活动外撑件运动而运动，当活动外撑件向管桩内壁方向运动时，卡杆随之向远离卡块方向运动，此时卡杆与卡块处于脱离状态，可进行对切割装置的伸缩操作，当活动外撑件向远离管桩内壁方向运动时，卡杆随之向靠近卡块方向运动，此时先控制钢丝绳收卷至卡杆顶部接触放置板底部后驱动液压马达使卡杆与卡块卡合，即可将伸缩定位装置与切割装置组合固定，方便整体移动本装置进行收纳，只需一个液压马达即可实现外撑固定功能及固定收纳功能，节省空间及成本，操作简单。

作为优选，伸缩定位装置3顶部包括便于塔吊连接的吊耳11。吊耳便于连接塔吊，以实现对装置整体的移动，结构简单，方便实用。

作为优选，伸缩定位装置3底部包括用于对管桩1限位的限位环12。整个装置放置后，管桩顶部处于限位环内部，可保证装置放置于管桩的稳定性，以保证截桩效率及切割精准度。

本发明还提供一种利用上述预应力管桩桩头内部液压环切装置的方法，包括以下步骤：

1)通过塔吊将伸缩定位装置3及切割装置吊运至管桩1上方，并对齐管桩1中心位置；

2)将伸缩定位装置3底部放置于管桩1顶部，通过伸缩定位装置3将切割装置下放，直至切割机构运动至环切位置，具体的说，使放置板2放置于管桩1顶部，并使管桩1顶部位于限位环12内，然后开启液压马达48使活动外撑件向管壁方向运动从而使卡杆10与卡块脱离，解除对切割装置的限位后，控制伺服电机32转动进而带动方形柱33及套筒35转动，实现钢丝绳37及切割装置的下放；

3)开启液压马达48控制转盘49旋转，使拨柱411沿斜槽410运动，从而带动水平滑杆43和外撑杆44向管桩1内壁运动实现外撑固定，以保证切割机构位置稳定；

4)通过开启切割机构自内向外对管桩1内壁进行挤压切割，使管桩1受挤压断裂，实现内部环切，具体地说是通过液压马达48控制液压缸6及破碎头7进行环切；

5)开启液压马达48使转盘49反向转动从而收回活动外撑件，通过伸缩定位装置3将切割装置升起收回，并将切割装置与伸缩定位装置3底部固定，完成装置的回收收纳，具体地说，环切完成后，开启液压马达48使外撑杆44离开管桩1内壁即暂时关闭液压马达48,，控制伺服电机32带动套筒35对钢丝绳37进行收卷，进而带动切割装置向上升起，直至卡块8底部接触固定块41顶部或卡杆10顶部接触放置板2底部，此时卡杆10的横部位于卡块8上端，再次开启液压马达48使卡杆10向靠近卡块8方向运动即可实现切割装置与伸缩定位装置3的固定。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。