灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构

1.本发明涉及基桩施工技术领域，具体的说是一种灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构。


背景技术：

2.灌注桩是常见的基桩形式，其施工步骤大致为：利用桩机成孔并采用泥浆护壁，直至钻进到孔底标高，再下放钢筋笼，然后下插导管并灌注混凝土。为保证桩基质量，灌砼时要求超灌，即比桩顶的设计标高多灌注一定的高度，如1米。但超灌后，后期浇捣混凝土承台及底板前，必须将桩顶超灌部分的混凝土敲掉并漏出钢筋笼的纵向主筋，再将漏出的纵向主筋与承台内部的钢筋绑扎，然后浇捣承台混凝土。且上述施工过程还需要保证破碎掉超灌部分后，剩余的桩头伸入承台的高度要符合设计要求，如桩头伸入承台10cm。
3.然而，现有技术操作中存在以下缺陷。首先，桩顶超灌部分由工人们手持锤头锤击破碎，效率低，速度慢，操作费力，人工成本高，敲掉单根灌注桩超灌部分的劳务费用就高达四百到五百，而建筑工地灌注桩的数目众多，将全部灌注桩桩顶的超灌部分混凝土敲掉会产生巨大的劳务费用，经济性太差；而且，由于手动敲击为非标准化操作，随意性大，很可能损伤到超灌部分的纵向主筋以及下方剩余的桩头的混凝土，影响桩体的质量和性能；并且，同样由于手动敲击的随意性，会导致桩体的断口凹凸不平，即桩体被破坏的高程不一致，剩余的桩头的顶标高难以把控，也自然无法保证剩余桩头伸入承台的高度符合设计要求。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是，提供一种操作快速高效省力，能明显降低人工成本，且断口平整，不损伤超灌部分的纵向主筋和下方剩余桩头的混凝土，且能有效控制断面标高，使剩余桩头伸入承台的高度符合设计要求的灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构。
5.本发明的技术解决方案是，提供一种灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构，它包括桩顶超灌部分和下方的正常桩段，灌注桩的钢筋笼在正常桩段包括多道箍筋和多根纵向主筋，该钢筋笼在超灌部分仅包括多根纵向主筋；超灌部分的每根纵向主筋上套合一个开口朝下的纵向套管；每根纵向套管一侧对应设有一根横向套管和一个热熔块；该横向套管的横截面为扁的眼睛形，该横向套管包括上弧面、下弧面和左右两个尖角；每根横向套管单侧向外开口且横向套管的外开口位于灌注桩的侧面，横向套管内注满水且外开口设有堵头；热熔块设有底弧面和侧弧面，热熔块的底弧面与横向套管的上弧面热熔固定，热熔连接块的侧弧面与纵向套管管外壁热熔固定；纵向套管的底环面与横向套管的高度分界面平齐。
6.采用以上结构的灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构与现有技术相比，具有以下优点。
7.先分析上述结构的工作过程：灌砼过程结束后，开挖周边土体，使得桩顶超灌部分漏出，而位于灌注桩侧面的一圈横向套管的外开口也暴露出来；工人拔出堵头使横向套管
内的水流出，再手持液压劈裂机，将劈裂机的中间楔块插入一个横向套管的外开口，液压驱动中间楔块前进，向上下两边撑开横向套管，产生裂缝；且由于横向套管截面为眼睛形，左右两个尖角起到应力释放和开裂导向作用，确保左右延伸的两条裂缝大致位于同一水平面也就是超灌部分和正常桩段的分界面上；重复操作液压劈裂机，逐一撑开各个横向套管，使得各条裂缝相互扩散联结，形成超灌部分和正常桩段之间的断面，最后，利用吊环将已经裂开的超灌部分吊离即可。
8.该结构存在几个亮点。首先，横向套管与纵向套管之间依靠热熔块连接，而热熔块侧面和底面为与横向套管或纵向套管的弧形管壁对应的弧面，故接触面积大，热熔粘结牢固，即解决了横向套管与纵向套管的连接固定问题，且由于纵向套管套住纵向主筋，故同时解决了横向套管和纵向套管的高度向安装定位问题，避免灌砼时两个套管在压力下挪动高度；同时，也实现了沿桩体周向一圈都间隔布设有横向套管的布局，使得超灌部分逐一撑开，均匀劈裂，劈裂效果好，平滑省力；再者，作为两个套管的连接部件的热熔块位于横向套管上方，刚好避让开横向套管高度中间的分裂平面，故避免了横向套管与纵向套管的连接干扰阻扰到分界面裂缝的发展和扩散；况且，纵向套管套住纵向主筋，刚好隔开了纵向主筋和超灌部分砼料，降低两者的粘结，易于脱离，何况，纵向套管的底环面也精准设置在分界面上，进一步杜绝了纵向套管本身阻拦裂缝的发展扩散的情况；还由于浇注砼时，横向套管内注满水且外开口设堵头，这样，不仅能避免砼料进入横向套筒而且有效抵御了浇注压力，有效支撑横向套管避免其在浇注过程中被压瘪。
9.由以上分析可知，该结构操作快速、高效、省力，明显降低了人工成本，使得单根灌注桩超灌部分破除的劳务费用下降到50块以内，从而为施工企业节省了一大笔用工成本，经济效益显著；而且，灌注桩的断口平滑整齐，且由于分裂是定向发展，故有效避让并保护了超灌部分的纵向主筋和下方剩余桩头的混凝土；况且，该断面的标高精确可控，能确保超灌部分破碎后，剩余桩头伸入承台的高度符合设计要求。
10.作为优选，每根横向套管一侧焊接有一个扇环形滤网，该横向套管另一侧设有一道卡接槽；该横向套管、该横向套管焊接的扇环形滤网和该横向套管热熔固定的纵向套管为一组；每根横向套管的管外壁设有内线槽和外线槽；该扇环形滤网一侧直接与同组的横向套管焊接而另一侧焊接有侧直肋，该扇环形滤网内端焊接有内环肋而外端焊接有外环肋；每个扇环形滤网的侧直肋卡入相邻的另一组的横向套管的卡接槽内且该侧直肋经两道铁丝与相邻的横向套管绑扎固定，上述的两道铁丝缠绕在相邻的横向套管的内线槽和外线槽内；扇环形滤网镂空有供同组的纵向套管穿过的孔洞，扇环形滤网的底面与纵向套管的底环面以及横向套管的高度分界面平齐。
11.以上优选结构的优点如下。该结构本质上就是利用扇环形滤网将各根横向套管连接固定起来，这样，首先解决了各根横向套管的水平向定位问题，避免浇注时横向套管在砼料压力下水平向挪动，确保各个横向套管沿桩体周向均匀分布且直指桩芯位置，从而确保各条裂缝初始开裂位置均匀，进而确保各裂缝相互扩散形成的断裂面平滑整齐；而且，多个扇环形滤网首尾连接，形成一个整体式滤网，该滤网容水泥浆通过但阻拦了粗骨料，使得滤网上部无粗骨料而滤网下部粗骨料堆积，这样，在超灌部分和正常桩段之间形成了强度骤降的分界面，经纬分明、梯度明显，客观上对各条裂缝的发展和延伸有导向作用，进一步确保各条裂缝集中在该分界面上，从而进一步确保桩体超灌部分和正常桩段之间的分裂面平
滑齐整；况且，该扇环形滤网一侧焊接，另一侧设有侧直肋，而内外端分别设有内环肋和外环肋，这样，保证了滤网的强度，使各个横向套管定位牢固，而且装配过程也方便快捷，只需要将一侧的侧直肋卡入相邻横向套管的卡接槽，再用两道钢丝绳将侧直肋和横向套管绑扎即可，横向套管的双线槽设计，既便捷了绑扎过程也确保了绑扎牢固度；还有，扇环形滤网内端的内环肋，加强了滤网的强度，增强了对横向套管的支撑，还刚好镂空了桩芯位置，便于导管的安置，保障了灌砼过程；再者，滤网的底面与分裂面平齐，也就是说，滤网在实现连接横向套管、过滤骨料形成强度落差梯度的作用的前提下，高度向刚好避让开分裂平面，不会干扰阻扰各条裂缝的发展扩大。
12.作为进一步优选，扇环形滤网上设有压力传感器；首先，该压力传感器固定在已有的滤网上，安装位置方便合理，更关键的是，能及时检测出滤网下部粗骨料的压力，这样，工人可以适当设置一个临界值，当压力值到达该临界值时则停止灌浆，此刻，以滤网底面为界，压力值到达临界值，则说明上下的压力差足够大，上下梯度落差显著，进而对各条裂缝延伸发展导向作用明显，故进一步保障断裂面的平滑齐整。
附图说明
13.图1是本发明灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构灌砼前的结构示意图。
14.图2是图1偏转一定角度后的结构示意图。
15.图3是本发明灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构的横向套管、纵向套管、扇环形滤网和热熔块的放大结构示意图。
16.图4是图3偏转一定角度后的结构示意图。
17.图5是本发明灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构的结构示意图。
18.图6是本发明灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构开裂后将超灌部分吊离的结构示意图。
19.图7是本发明灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构的超灌部分的放大结构示意图。
20.图中所示1、超灌部分，2、正常桩段，3、纵向主筋，4、纵向套管，5、横向套管，6、热熔块，7、底弧面，8、侧弧面，9、扇环形滤网，10、卡接槽，11、内线槽，12、外线槽，13、侧直肋，14、内环肋，15、外环肋，16、孔洞，17、导管，18、吊环。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
22.如图1～图7所示，本发明灌注桩桩顶超灌部分的快速破除结构，它包括将要被破碎的桩顶超灌部分1和破碎后剩下的位于桩顶超灌部分1下方的正常桩段2，灌注桩的钢筋笼在正常桩段2包括多道箍筋和多根纵向主筋3，该钢筋笼在超灌部分1仅包括多根纵向主筋3而无箍筋。
23.超灌部分1的每根纵向主筋3上套合一个开口朝下的纵向套管4；该纵向套管4内涂抹了黄油或沥青等隔离物质，其作用一是防止灌注时水泥浆进入纵向套管4，二是便于开裂后吊运时超灌部分1与锚固在正常桩段2内的纵向主筋3脱离。
24.每根纵向套管4一侧对应设有一根横向套管5和一个热熔块6。该横向套管5的横截
面为扁的眼睛形，该横向套管5包括上弧面、下弧面和左右两个尖角。每根横向套管5单侧向外开口且横向套管5的外开口位于灌注桩的侧面，横向套管5内注满水且外开口设有堵头。也就是说，浇注混凝土之前，需要先向横向套管5内注满水并用堵头封住横向套管5的外开口，使得横向套管5内水压能抵御灌注压力；待浇捣完超灌部分1后，挖开桩侧土体，漏出超灌部分1，再去除掉横向套管5的外开口的堵头即可。
25.热熔块6设有底弧面7和侧弧面8，热熔块6的底弧面7与对应的横向套管5的上弧面热熔固定，热熔连接块6的侧弧面8与对应的纵向套管4管外壁热熔固定。
26.纵向套管4的底环面与横向套管5的高度分界面也就是横向套管5高度的二分之一处平齐。
27.每根横向套管5一侧焊接有一个扇环形滤网9，该横向套管5另一侧设有一道卡接槽10。该横向套管5、与该横向套管5焊接的扇环形滤网9和与该横向套管5热熔固定的纵向套管4为一组。每根横向套管5的管外壁设有内线槽11和外线槽12；该扇环形滤网9一侧直接与同组的横向套管5焊接而另一侧焊接有侧直肋13，该扇环形滤网9内端焊接有内环肋14而外端焊接有外环肋15；每个扇环形滤网9的侧直肋13卡入相邻的另一组的横向套管5的卡接槽10内且该侧直肋13经两道铁丝与相邻的横向套管5绑扎固定，上述的两道铁丝缠绕在相邻的横向套管5的内线槽11和外线槽12内；每个扇环形滤网9镂空有供同组的纵向套管4穿过的孔洞16，扇环形滤网9的底面与纵向套管4的底环面以及横向套管5的高度分界面平齐。
28.各个扇环形滤网9首尾相连构成了完整的滤网，而各个内环肋14也首尾相连构成一个完整的内圈，该内圈既加固了各个横向套管5内端的连接，又腾空了桩心位置，留出了插接导管17的空间。
29.扇环形滤网9上设有压力传感器。由常识可知，该压力传感器由一根数据线与位于桩顶的显示器连接，将压力值传递给显示器。
30.申请中，需要用到手持式的液压劈裂机，该液压劈裂机为成熟的现有技术，故具体结构不再赘述。
31.当然，本申请的超灌部分1被劈裂后，在超灌部分1的顶部预埋锚固有吊环18。便于后续吊离。