(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110847171 A(43)申请公布日 2020.02.28
(21)申请号 201911053813.6(22)申请日 2019.10.31
(71)申请人 安徽建筑大学
地址 230601 安徽省合肥市经济技术开发
区紫云路292号安徽建筑大学(72)发明人 王芳 张红波 孙成林 肖勇
牛康壮 程胡昊 马帅 石婷婷 刘毅 马志平 陶明霞 (74)专利代理机构 北京科家知识产权代理事务
所(普通合伙) 11427
代理人 陈娟(51)Int.Cl.
E02D 9/00(2006.01)
权利要求书2页 说明书5页 附图6页
(54)发明名称
一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法
(57)摘要
本发明涉及一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：防护措施，在标高上方的钢筋上套上PVC套管，套管上下口用软弹性材料堵住；S2：混凝土初步灌注；S3：钢筋穿孔，将钢筋穿过单环多孔圆环体上对应位置和层数的圆孔；S4：圆孔调封；S5：装置放置；S6：补灌桩头；S7：分割混凝土；S8：废料收集；S9：清洗装置；S10：扇形刀片养护，喷水气孔喷出热气，烘干扇形刀片及其间隙中残留的水分；S11：PVC套管回收；本发明单环多孔圆环体上的圆孔能供不同层数的钢筋穿过，并通过调整滑块可封闭多余圆孔，能适用于不同钢筋层数、位置、直径的混凝土桩，灵活性强，适用范围广。
CN 110847171 ACN 110847171 A
权 利 要 求 书
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1.一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:防护措施：对于欲要灌注的混凝土桩，在标高上方的钢筋上套上PVC套管，套管上下口用软弹性材料堵住，用于固定PVC套管且阻止混凝土渗入管内，以便于后期钢筋和混凝土的分离；
S2:混凝土初步灌注：在混凝土桩的模具中灌注拌和好的混凝土料，同时利用振动泵将混凝土振实，待混凝土灌注到桩的标高上方50-100mm处时，停止灌注；
S3:钢筋穿孔：对于有一至三层钢筋的混凝土桩，在混凝土初步灌注后，将钢筋穿过单环多孔圆环体(3)上对应位置和层数的圆孔(2)；
S4：圆孔调封：在钢筋都穿过对应位置和层数的圆孔(2)后，转动单环多孔圆环体(3)上不同的结构环来调节滑块(9)，封闭无钢筋穿过的圆孔(2)，防止回收标高上方混凝土时，混凝土渗落；
S5：装置放置：待圆孔(2)调整完成之后，将装置缓慢放到初步灌注成的混凝土桩表面，启动矩形钢片(5)内的微型振动机(11)，使装置振动下沉至混凝土标高处附近；
S6：补灌桩头：装置放置完成后，在初步灌注好的混凝土桩上继续灌注混凝土，同时启动微型振动机(11)，对装置进行调平，确保混凝土面能近似平整的分割，同时配合振动泵将装置附近的混凝土振捣密实，以便标高处的混凝土满足强度要求，至灌注到标高以上500-1000mm时即可停止补灌工作；
S7：分割混凝土：启动动力支架(4)上端放置的电机(15)，带动动力支架(4)转动，进一步带动位于底层的扇形刀片(8)展出，并通过扇形刀片边缘的刀片弹性凸点(12)与刀片小孔(13)的联动使得其余扇形刀片(8)依次展出，将混凝土桩在标高附近分成上下两部分；
S8：废料收集：用起吊机通过吊环(7)将装置及上方多余的未凝固混凝土料带走，并对其进行收集，必要时可以对未凝固混凝土进行循环利用；
S9：清洗装置：清洗扇形刀片(8)，调节电机(15)反向转向，使得扇形刀片(8)进行回收，此过程中，动力支架(4)与矩形钢片(5)上的喷水气孔(6)喷水，将扇形刀片(8)及其间隙间的混凝土残留物清洗干净；整体清洗，清洗单环多孔圆环体(3)及动力支架(4)等部分上的混凝土残留物，确保装置后续仍能正常使用；
S10:扇形刀片(8)养护：待装置清洗完成后，动力支架(4)与矩形钢片(5)内的通水气管外接热风机，与此同时，扇形刀片(8)反复展收，喷水气(6)孔喷出热气，烘干扇形刀片(8)及其间隙中残留的水分，防止其后期受损；
S11：PVC套管回收：施工完成后，取出套在钢筋上的PVC套管，清洗其表面的混凝土残留物并进行回收，以便后续循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法，其特征在于：所述步骤S1中调整圆孔通过以下方式进行：将装置放置在混凝土桩头上，钢筋穿过单环多孔圆环体(3)上的圆孔(2)，根据钢筋的数量和位置，通过转动单环多孔圆环体(3)上不同的结构环来调节滑块(9)，封闭多余的圆孔(2)，防止后期混凝土上渗，为确保圆孔(2)能够供钢筋和PVC套管穿过，PVC套管的直径控制在18-20mm，圆孔的直径控制在22-26mm，能适应工程所需钢筋直径。
3.根据权利要求1所述的一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法，其特征在于：所述步骤S6中的调平操作通过以下方式进行：根据混凝土补灌过程中的装置平整情况，启动
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对应的矩形钢片(5)内的微型振动机(11)，将装置进行调平，可根据动力支架(4)上端的水准气泡(10)进行水平鉴定。
4.根据权利要求1所述的一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法，其特征在于：所述步骤S5中放置装置时，扇形刀片(8)与扇形刀片盒(1)具有一定的厚度，厚度可控制在50mm之内，将装置最终放置在混凝土标高下50mm内。
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说 明 书
一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法
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技术领域
[0001]本发明属于土建施工技术领域，具体涉及一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法。
背景技术
[0002]混凝土灌注桩在浇筑的过程中，由于振捣导致水泥浆向上返并和混凝土内部的气泡一起上升，在桩顶的一定范围内形成浮浆，所以桩头部分混凝土的强度难以保证；再有在浇筑水下混凝土时，桩头部位的泥浆、灰浆混合物聚集的最多，导致桩头部位的混凝土比较松散，强度达不到要求。所以混凝土灌注桩在施工时桩头的实际标高要求高于设计标高500-1000mm，高出部分由人工或者机械破除，通常称为“凿桩头”或者“破桩头”。[0003]目前，人工凿桩头通常是人工用风镐或者其他切割设备将桩标高以上的无用混凝土破除，然后剥离出钢筋笼中的主筋，这种方法费时费力，效率低下，还容易使钢筋过度弯曲，同时在凿除的过程中容易产生大量灰尘，不仅对环境造成污染，而且对施工人员的健康危害也较大。机械截桩头是使用多个模块组合在一起来适应不同大小的桩，将多个模块并联在桩的周围通过液压管路对桩的同一截面进行同时挤压，从而实现对该截面混凝土的破裂，这种方法会因为钢筋主筋的位置和数量不同而需要不同的装置，灵活性差，同时产生大量的混凝土碎屑，不易清理。发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法，以解决现有混凝土灌注桩桩头截断过程中，截桩头施工强度大，效率低，对钢筋的损伤比较大，易对环境造成污染的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：[0006]S1:防护措施：对于欲要灌注的混凝土桩，在标高上方的钢筋上套上PVC套管，套管上下口用软弹性材料堵住，用于固定PVC套管且阻止混凝土渗入管内，以便于后期钢筋和混凝土的分离；
[0007]S2:混凝土初步灌注：在混凝土桩的模具中灌注拌和好的混凝土料，同时利用振动泵将混凝土振实，待混凝土灌注到桩的标高上方50-100mm处时，停止灌注；[0008]S3:钢筋穿孔：对于有一至三层钢筋的混凝土桩，在混凝土初步灌注后，将钢筋穿过单环多孔圆环体3上对应位置和层数的圆孔2；[0009]S4：圆孔调封：在钢筋都穿过对应位置和层数的圆孔2后，转动单环多孔圆环体3上不同的结构环来调节滑块9，尽可能多的封闭无钢筋穿过的圆孔2，防止回收标高上方混凝土时，混凝土渗落；[0010]S5：装置放置：待圆孔2调整完成之后，将装置缓慢放到初步灌注成的混凝土桩表面，启动矩形钢片5内的微型振动机11，使装置振动下沉至混凝土标高处附近；
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S6：补灌桩头：装置放置完成后，在初步灌注好的混凝土桩上继续灌注混凝土，同
时启动微型振动机11，对装置进行调平，确保混凝土面能近似平整的分割，同时配合振动泵将装置附近的混凝土振捣密实，以便标高处的混凝土满足强度要求，至灌注到标高以上500-1000mm时即可停止补灌工作；[0012]S7：分割混凝土：启动动力支架4上端放置的电机15，带动动力支架4转动，进一步带动位于底层的扇形刀片8展出，并通过扇形刀片边缘的刀片弹性凸点12与刀片小孔13的联动使得其余扇形刀片8依次展出，将混凝土桩在标高附近分成上下两部分；[0013]S8：废料收集：用起吊机通过吊环7将装置及上方的多余未凝固混凝土料带走，并对其进行收集，必要时可以对未凝固混凝土进行循环利用；[0014]S9：清洗装置:清洗扇形刀片8，调节电机15反向转向，使得扇形刀片8进行回收，此过程中，动力支架4与矩形钢片5上的喷水气孔6喷水，将扇形刀片8及其间隙间的混凝土残留物清洗干净；整体清洗，清洗单环多孔圆环体3及动力支架4等部分上的混凝土残留物，确保装置后续仍能正常使用；[0015]S10:扇形刀片8养护：待装置清洗完成后，动力支架4与矩形钢片5内的通水气管外接热风机，与此同时，扇形刀片8反复展收，喷水气6孔喷出热气，烘干扇形刀片8及其间隙中残留的水分，防止其后期受损；[0016]S11：PVC套管回收：施工完成后，取出套在钢筋上的PVC套管，清洗其表面的混凝土残留物并进行回收，以便后续循环利用。[0017]优选的，所述步骤S1中调整圆孔通过以下方式进行：将装置放置在混凝土桩头上，钢筋穿过单环多孔圆环体3上的圆孔2，根据钢筋的数量和位置，通过转动单环多孔圆环体3上不同的结构环来调节滑块9，封闭多余的圆孔2，防止后期混凝土上渗，为确保圆孔2能够供钢筋和PVC套管穿过，PVC套管的直径控制在18-20mm，圆孔的直径控制在22-26mm，能应适应工程所需钢筋直径。[0018]优选的，所述步骤S6中的调平操作通过以下方式进行：根据混凝土补灌过程中的装置平整情况，启动对应的矩形钢片5内的微型振动机11，将装置进行调平，可根据动力支架4上端的水准气泡10进行水平鉴定。[0019]优选的，所述步骤S5中放置装置时，扇形刀片8与扇形刀片盒1具有一定的厚度，该厚度可控制在50mm之内，将装置最终放置在混凝土标高下50mm内。[0020]本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)本施工方法根据未凝固混凝土桩头中钢筋的层数和位置，将其穿过装置中不同层数和位置的圆孔，并通过转动单环多孔圆环体的不同的结构环来调节滑块的位置，以封闭多余的圆孔，能适用于不同钢筋层数、位置、直径的混凝土桩，灵活性强，适用范围广。[0021](2)本施工方法利用扇形刀片与单环多孔圆环体组合使用，能整体截除未凝固混凝土。扇形刀片通过其边缘的刀片弹性凸点与刀片小孔的联动使扇形刀片依次展出，形成一个近似的圆形平面，与宽度超过混凝土桩保护层厚度与钢筋直径之和的单环多孔圆环体组合使用，能够简单高效的将标高处混凝土分割成上下两部分，便于后期对标高上方的混凝土整体清除，且截面近似平整，施工效率高，缩短了施工工期，成本低。[0022](3)本施工方法在混凝土灌注超过标高50-100mm后，将调整好的装置放置在混凝土表面，启动微型振动机将装置振动下沉至标高附近，在补灌混凝土时启动微型振动机将
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装置进行调平，可有效的将标高附近的混凝土振捣密实，以满足工程需求。[0023](4)本施工方法在截除混凝土后，喷水气孔喷水反复清洗扇形刀片及其构件上的混凝土残留物，以便后续能正常使用，待清洗完成后，喷水气孔喷热气烘干扇形刀片及其构件，起保养作用，防止其后期受损。[0024](5)本施工方法在混凝土灌注前用PVC套管套住标高上方的钢筋，使得钢筋与混凝土保持独立，可以避免在混凝土灌注中钢筋与混凝土连为一体导致的标高上方混凝土难以清除的问题，在施工完成后对PVC套管进行清洗回收，以便循坏利用，可减少工程成本。[0025](6)本施工方法采用的扇形刀片边缘设有刀片弹性凸点与刀片小孔，二者位置数量对应，重叠时可以使得相邻扇形刀片之间联动展收，最底层扇形刀片通过传动轴带动展出，并在其边缘的刀片弹性凸点与相邻扇形刀片边缘的刀片小孔重叠时带动相邻扇形刀片展出，联动效果依次递推直至扇形刀片展成一个近似的平面，能实现扇形刀片的折叠和收缩，减小了装置的体积，节约了空间，而且能有效地整体截除混凝土。[0026](7)本施工方法在混凝土未凝固前对其进行截除，可以减少灰尘和噪音，防止混凝土残渣乱溅，保障施工人员的健康和安全，必要时可对截除剩下的未凝固混凝土进行二次利用，避免了对混凝土二次清理，减少了工程垃圾。附图说明
[0027]图1为本发明的施工装置的整体图；
[0028]图2为本发明的施工装置的单环多孔圆环体初始状态底面示意图；[0029]图3为本发明的施工装置的单环多孔圆环体圆孔调整底面示意图；[0030]图4为本发明的施工装置的单环多孔圆环体剖面图；[0031]图5为本发明的施工装置的扇形刀片展开效果图；[0032]图6为本发明的施工装置的扇形刀片展收过程示意图；[0033]图7为本发明的施工装置的扇形刀片联动效果图；[0034]图8为本发明的施工装置的矩形钢片示意图；[0035]图9为本发明的施工装置的滑块示意图；[0036]图10为本发明的施工装置的施工效果图。[0037]图中：1-扇形刀片盒、2-圆孔、3-单环多孔圆环体、4-动力支架、5-矩形钢片、6-喷水气孔、7-吊环、8-扇形刀片、9-滑块、10-水准气泡、11-微型振动机，12-刀片弹性凸点、13-刀片小孔、14-支撑架、15-电机。具体实施方式
[0038]下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动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。[0039]请参阅图1-10所示，本发明提供如下技术方案：一种整体截除未凝固混凝土桩头的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：[0040]S1:防护措施：对于欲要灌注的混凝土桩，在标高上方的钢筋上套上PVC套管，套管
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上下口用软弹性材料堵住，用于固定PVC套管且阻止混凝土渗入管内，以便于后期钢筋和混凝土的分离；
[0041]S2:混凝土初步灌注：在混凝土桩的模具中灌注拌和好的混凝土料，同时利用振动泵将混凝土振实，待混凝土灌注到桩的标高上方50-100mm处时，停止灌注；[0042]S3:钢筋穿孔：对于有一至三层钢筋的混凝土桩，在混凝土初步灌注后，将钢筋穿过单环多孔圆环体3上对应位置和层数的圆孔2；S4：圆孔调封：在钢筋都穿过对应位置和层数的圆孔2后，转动单环多孔圆环体3上不同的结构环来调节滑块9，尽可能多的封闭无钢筋穿过的圆孔2，防止回收标高上方混凝土时，混凝土渗落；S5：装置放置：待圆孔2调整完成之后，将装置缓慢放到初步灌注成的混凝土桩表面，启动矩形钢片5内的微型振动机11，使装置振动下沉至混凝土标高处附近；[0043]S6：补灌桩头：装置放置完成后，在初步灌注好的混凝土桩上继续灌注混凝土，同时启动微型振动机11，对装置进行调平，确保混凝土面能近似平整的分割，同时配合振动泵将装置附近的混凝土振捣密实，以便标高处的混凝土满足强度要求，至灌注到标高以上500-1000mm时即可停止补灌工作；[0044]S7：分割混凝土：启动动力支架4上端放置的电机15，带动动力支架4转动，进一步带动位于底层的扇形刀片8展出，并通过扇形刀片边缘的刀片弹性凸点12与刀片小孔13的联动使得其余扇形刀片8依次展出，将混凝土桩在标高附近分成上下两部分；[0045]S8：废料收集：用起吊机通过吊环7将装置及上方的多余未凝固混凝土料带走，并对其进行收集，必要时可以对未凝固混凝土进行循环利用；[0046]S9：清洗装置:清洗扇形刀片8，调节电机15反向转向，使得扇形刀片8进行回收，此过程中，动力支架4与矩形钢片5上的喷水气孔6喷水，将扇形刀片8及其间隙间的混凝土残留物清洗干净；整体清洗，清洗单环多孔圆环体3及动力支架4等部分上的混凝土残留物，确保装置后续仍能正常使用；[0047]S10:扇形刀片8养护：待装置清洗完成后，动力支架4与矩形钢片5内的通水气管外接热风机，与此同时，扇形刀片8反复展收，喷水气6孔喷出热气，烘干扇形刀片8及其间隙中残留的水分，防止其后期受损；[0048]S11：PVC套管回收：施工完成后，取出套在钢筋上的PVC套管，清洗其表面的混凝土残留物并进行回收，以便后续循环利用。[0049]优选的，所述步骤S1中调整圆孔通过以下方式进行：将装置放置在混凝土桩头上，钢筋穿过单环多孔圆环体3上的圆孔2，根据钢筋的数量和位置，通过转动单环多孔圆环体3上不同的结构环来调节滑块9，封闭多余的圆孔2，防止后期混凝土上渗，为确保圆孔2能够供钢筋和PVC套管穿过，PVC套管的直径控制在18-20mm，圆孔的直径控制在22-26mm，能应适应工程所需钢筋直径。[0050]优选的，所述步骤S6中的调平操作通过以下方式进行：根据混凝土补灌过程中的装置平整情况，启动对应的矩形钢片5内的微型振动机11，将装置进行调平，可根据动力支架4上端的水准气泡10进行水平鉴定。[0051]优选的，所述步骤S5中放置装置时，扇形刀片8与扇形刀片盒1具有一定的厚度，该厚度可控制在50mm之内，将装置最终放置在混凝土标高下50mm内。一种整体截除未凝固混凝土桩头的单环多孔施工装置，包括扇形刀片盒1、单环多孔圆环体3、动力支架4，其特征在
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于：扇形刀片盒1与动力支架4可动连接、单环多孔圆环体3与扇形刀片盒1固定连接，动力支架4下部与单环多孔圆环体3通过矩形钢片5相连，动力支架4与矩形钢片5内部设有通水气管，单环多孔圆环体3采用三环轴承结构，中间环上设有若干圆孔2，单环多孔圆环体3的底面设有滑块9，滑块9之间楔式连接，两侧滑块9与对应位置单环多孔圆环体3固定连接，扇形刀片盒1连接于动力支架4与单环多孔圆环体3之间，扇形刀片盒1内部放置有扇形刀片组，扇形刀片组包括若干个扇形刀片8，若干个扇形刀片8边沿位置处通过联动结构连接，若干个扇形刀片8中的最底层与动力支架4固定连接，其余扇形刀片8通过轴承与动力支架4可转动连接。单环多孔圆环体3的宽度超过混凝土桩保护层厚度与钢筋直径之和，圆孔2的直径控制在22-26mm，能适应工程所需钢筋直径。若干个所述扇形刀片8叠加放置，所述扇形刀片8的上表面内边缘设置有刀片弹性凸点12，所述扇形刀片8的底面外边缘沿设置有与刀片弹性凸点12相对应的刀片小孔13，相邻扇形刀片8可通过刀片弹性凸点12和刀片小孔13联动展收。矩形钢片5内设置有通水气管与微型振动机11，矩形钢片5的侧面与底面设有喷水气孔6。动力支架4下端、矩形钢片5侧面与底面分别设有喷水气孔6，喷水气孔6通过管道连接到动力支架4内部的通水气管。动力支架4的外侧通过轴承与矩形钢片5一端可转动的连接，矩形钢片5的另一端与单环多孔圆环体3固定连接，矩形钢片5设置有若干个，若干个矩形钢片5呈环形阵列状均匀分布于单环多孔圆环体3的内环上。滑块9由三个钢片依次楔式连接而成，三个钢片中的的外侧的两钢片分别与单环多孔圆环体3的内外两环固定连接。动力支架4的上端设有水准气泡10和吊环7，动力支架4的下端设有倾斜向上的喷水气孔6。动力支架4顶端安装有电机15，电机15通过转轴与动力支架4转动连接，电机15的外侧通过可搭载在混凝土模具上的支撑架14固定位置。动力支架4与矩形钢片5内部的通水气管，在进行扇形刀片8清洗时外接高压水源，在扇形刀片8清洗完成后外接热风机。[0052]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。[0053]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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