一种利用高压膨胀的灌注桩桩头破除方法及装置与流程

本发明涉及灌注桩施工技术领域，具体涉及一种利用高压膨胀的灌注桩桩头破除方法及装置。

背景技术：

桩基混凝土施工时，由于灌注桩顶部混凝土粗骨料下沉，易出现浮浆，为确保桩基质量，桩基混凝土浇筑时，需浇筑至设计桩基标高以上至少50cm，待桩基混凝土达到一定强度后，对桩基设计标高以上的无效桩头进行凿除，方可继续桩基以上墩柱施工。

现有技术中，桩头破除通常采用风镐人工凿除、采用砂轮机进行环切或者借助大型桩头破除设备破除，桩头破除施工进度缓慢，施工效率低下。使用风镐或砂轮机将保护层混凝土破除后，必须将主筋从侧向剥离混凝土，然后再将桩头取出。钢筋表面多有螺纹纹理便于与混凝土结合。此两方法不仅施工效率低，并且桩头取出过程中往往因混凝土结合过牢，而冲击弯曲的钢筋，容易导致钢筋受力断裂。钢筋即便没有断裂，经再板直后也会因疲劳屈服而降低强度。尤其，传统风镐人工施工时，往往人力劳动强度大，粉尘、噪音污染严重，施工作业环境差，施工工人易患呼吸道疾病。针对该施工难题，还没有效的解决方案或技术措施，基于此急需研发一种施工效率高、机械化程度高、施工作业环境好的破除桩帽的新方法和装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用高压膨胀的灌注桩桩头破除方法及装置，解决现有施工技术难题，保证施工质量，提高破桩施工效率，改善作业环境，减少粉尘、噪音污染，降低施工劳动强度。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种利用高压膨胀的灌注桩桩头破除方法，首先在桩基混凝土浇筑前在桩头负空段的主筋(4)上套设主筋套管(6)，以及在桩基混凝土凝固前分别向该混凝土中插入若干套管，该若干套管使混凝土在凝固后分别形成若干中空的孔；然后当桩头需要破除时，进行无效桩头破除施工，通过向若干中空的孔内施加高压，使桩头混凝土(1)产生压裂裂纹，并最终贯穿至各孔处，直至桩头混凝土(1)破裂成块，桩头破除完成。

进一步地，一种利用高压膨胀的灌注桩桩头破除方法，该灌注桩桩头破除方法包括如下步骤：步骤一：在钢筋笼下放前，将主筋套管(6)套设在桩头负空段的主筋(4)外，之后在桩基混凝土凝固前，向该混凝土中插入预裂孔套管(11)和空孔套管(12)，使混凝土凝固后分别形成中空的预裂孔(7)和空孔(8)，所述预裂孔套管(11)和空孔套管(12)的插入深度与负空段长度相当；步骤二：当桩头需要破除时，进行无效桩头破除施工，首先挖除负空段周围的桩周土体(2)，然后向预裂孔套管(11)内插入高压膨胀器胶管，将高压水通过高压管送入高压膨胀器胶管内，并施压，在高压水压力及预裂孔(7)的作用下，桩头混凝土(1)产生压裂裂纹，最终贯穿至空孔套管(12)和主筋套管(6)处，桩头混凝土(1)破裂成块，桩头破除完成。

进一步地，所述空孔套管(12)为中空管状结构，其插入桩头中心位置；所述预裂孔套管(11)的断面为菱形，绕圆周插入数根预裂孔套管(11)，其菱形锐角的两端分别指向空孔套管(12)和主筋套管(6)。

进一步地，所述主筋套管(6)由圆孔管(13)和平孔管(14)两部分组成，平孔管(14)贯通连接在圆孔管(13)的外侧；所述圆孔管(13)套设在主筋(4)上，使主筋(4)与混凝土隔离，平孔管(14)置于主筋(4)与混凝土保护层(15)之间，并贯穿混凝土保护层(15)。

进一步地，所述圆孔管(13)的底部及顶部封闭。

进一步地，所述预裂孔套管(11)的底部封闭、顶部开口。

进一步地，所述空孔套管(12)的顶部和底部均封闭。

进一步地，所述预裂孔套管(11)和空孔套管(12)皆由聚乙烯材料制成。

进一步地，所述主筋套管(6)由聚乙烯材料制成。

进一步地，本发明提出了一种利用高压膨胀的灌注桩桩头破除装置，该桩头破除装置包括主筋套管(6)、预裂孔套管(11)、空孔套管(12)和高压膨胀装置，所述主筋套管(6)套设在桩头负空段的主筋(4)上；预裂孔套管(11)和空孔套管(12)插入混凝土中，使混凝土凝固后分别形成中空的预裂孔(7)和空孔(8)，所述空孔套管(12)位于桩头中心位置，预裂孔套管(11)围绕空孔套管(12)四周设置，其断面为菱形，菱形锐角的两端分别指向空孔套管(12)和主筋套管(6)；当桩头需要破除时，所述高压膨胀装置与预裂孔套管(11)、空孔套管(12)相连，向所述预裂孔(7)和空孔(8)内施加高压，使桩头混凝土(1)产生压裂裂纹，并最终贯穿至各孔处，直至桩头混凝土(1)破裂成块，桩头破除完成。

本发明方法利用高压膨胀破除灌注桩桩头，在钢筋笼下放前，将主筋套管套在钢筋笼顶部的主筋外；当灌注桩刚灌注完混凝土时，根据负空段长度，将预先准备好的预裂孔套管和空孔套管插入桩头未凝固的混凝土里，使插入深度与负空段长度相等，使混凝土凝固后在预裂孔套管和空孔套管处形成空孔。当桩头需要破除时，将桩顶周围1米范围内的土体挖除，将高压膨胀器胶管插入预裂孔套管内，通过高压膨胀，将高压送入高压膨胀器胶管内，使高压膨胀器胶管径向膨胀，在高压力及预裂孔侧壁尖端集中应力的作用下，桩头混凝土产生压裂裂纹，裂纹沿预裂孔侧壁尖端所指的方向发展，最终贯穿至空孔套管和主筋套管处，桩头混凝土破裂成块，桩头破除完成。

一般，可结合水涨裂机及其高压膨胀器胶管进行增压破除桩头，通过水涨裂机的增压装置增压，将高压水通过高压管送入高压膨胀器胶管内，使高压膨胀器胶管径向膨胀，在高压水压力及预裂孔侧壁尖端集中应力的作用下，桩头混凝土产生压裂裂纹，裂纹沿预裂孔侧壁尖端所指的方向发展，最终贯穿至空孔套管和主筋套管处，桩头混凝土破裂成块，桩头破除完成。

本发明方法中，所述预裂孔套管底端封闭，其断面为菱形，菱形锐角的两端分别指向空孔套管和主筋套管，使预裂孔侧壁尖端应力集中，利于桩头混凝土产生压裂裂纹。

而所述空孔套管为中空管状，顶、底端封闭，位于桩头中心位置，为裂缝扩展提供导向。

同时，主筋套管的圆孔管和平孔管两部分由同一类材料制成，主筋套管比负空段长10cm。其中圆孔管套在桩头负空段的主筋上，其底部及顶部封孔，使主筋与混凝土隔离，起到保护作用，减少桩头破除的损害。平孔管形成的平孔宽度略大于混凝土保护层厚度，平孔内为中空，起到与裂纹贯穿的作用，便于桩头混凝土的破除。

本发明的有益效果是：与传统风镐破除桩头施工相比，本发明利用高压膨胀破除桩头的工艺先进，装置结构简单，具有机械化程度高，劳动力强度低，施工效率高，粉尘、噪音污染小，施工作业环境好等优点。同时，在常规的桩头破除方法中，主筋与混凝土咬合在一起，破除时容易导致主筋破坏，如发生变弯、疲劳受损等，而本发明方法使主筋与混凝土隔离，起到保护主筋，避免其受到伤害的作用，从而保证工程施工质量。

附图说明

图1为本发明装置在灌注桩桩头上的俯视图。

图2为本发明方法施工示意图。

图3为本发明中预裂孔套管的示意图。

图4为本发明中主筋套管的示意图。

其中图中标记为，1--桩头混凝土；2--桩周土体；3--螺旋箍筋；4--主筋；5--加强筋；6--主筋套管；7--预裂孔；8--空孔；9--圆孔；10--平孔；11-预裂孔套管；12-空孔套管；13-圆孔管；14-平孔管；15-混凝土保护层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1至图4所示，一种利用高压膨胀的灌注桩桩头破除装置，包含主筋套管6、预裂孔套管11、空孔套管12和高压膨胀装置。本实施例中，使用的高压膨胀装置为水涨裂机，结合水涨裂机的增压装置，为本装置提供高压膨胀的压力。

其中，主筋套管6在钢筋笼下放前套入桩头负空段的主筋4上；预裂孔套管11和空孔套管12在刚浇筑混凝土完后插入混凝土中，它们的插入布置方式如图1、图2所示，所述空孔套管12位于桩头中心位置，预裂孔套管11围绕空孔套管12四周设置。

所述主筋套管6由聚乙烯材料制成，包括圆孔管13和平孔管14两部分，平孔管14贯通连接在圆孔管13的外侧，分别形成圆孔9和平孔10。主筋套管6比负空段长10cm，其中圆孔管13套在桩头负空段的主筋4上，底部及顶部封孔，使主筋4与混凝土隔离，起到保护作用，减少桩头破除的损害；平孔管14的宽度略大于混凝土保护层厚度，平孔10内为中空，起到与裂纹贯穿的作用，便于桩头混凝土1的破除。

预裂孔套管11由聚乙烯材料制成，其比负空段长15cm，底部封闭，断面为菱形，使混凝土凝固后形成中空的预裂孔7，预裂孔7的菱形锐角两端分别指向空孔套管12和主筋套管6，菱形尖角为高压水提供应力集中的结构。预裂孔套管11为水涨裂机提供高压膨胀器胶管放置的空间。

所述空孔套管12为中空管状，顶部和底部均封闭，使混凝土凝固后形成中空的空孔8。空孔套管12的长度比负空段长15cm，由聚乙烯材料制成。该构件位于桩头中心位置，插入深度为负空段长度，为裂缝扩展提供导向。

实施例2

利用实施例1中的一种利用高压膨胀的灌注桩桩头破除装置进行灌注桩桩头破除时，施工方法如图2所示意。

灌注桩桩头桩头部分只有主筋4，桩头下部的螺旋箍3缠绕于主筋4的外侧；桩头下部的加强筋5位于主筋4的内侧。在钢筋笼下放前，将主筋套管6套设在钢筋笼顶部负空段的主筋4外；之后在灌注桩刚灌注完混凝土且桩基混凝土凝固前，根据负空段长度，将预先准备好的预裂孔套管11和空孔套管12插入桩头未凝固的混凝土里，使插入深度与负空段长度相等，待混凝土凝固后，分别形成中空的预裂孔7和空孔8。

当桩头需要破除时，将桩顶周围1米范围内的桩周土体2挖除，将高压膨胀器胶管插入预裂孔套管11内，通过水涨裂机的增压装置增压，将高压水通过高压管送入高压膨胀器胶管内，使高压膨胀器胶管径向膨胀，在高压水压力及预裂孔7侧壁尖端集中应力的作用下，桩头混凝土1产生压裂裂纹，裂纹沿预裂孔7的侧壁尖端所指的方向发展，最终贯穿至空孔套管12和主筋套管6处，桩头混凝土1破裂成块，桩头破除完成。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，仍然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。