一種樁頭智能化破除方法及裝置與流程

本發明涉及橋梁樁基工程中超澆樁頭一次性破除智能化技術領域，具體是一種將破除樁頭的切割、鉆孔、預裂融為一體的破除方法及裝置。

背景技術：

橋梁樁基工程中破除樁頭施工技術在國內外有很多先進的應用技術和機械設備，其中根據最常見的施工方法和機械設備進行分析：目前所見到的通常為人工采用風鎬剝離樁頭鋼筋后，再將剩余部分樁頭進行吊離。人工采用風鎬剝離樁頭易造成作業難度大、環境差，消耗時間長等缺陷，大大增加施工成本，只適用于中小型橋梁樁基工程獨樁樁頭破除施工，無法滿足大、特大型橋梁工程群樁樁頭破除。

根據現場人力資源的投入情況進行分析：采用傳統橋梁樁基工程群樁大面積樁頭破除施工中，為保證樁基樁頭質量及施工進度，需投入大量的人工作業進行人工用風鎬剝離樁頭鋼筋，再投入大量的機械設備進行吊離樁頭等工作，人工作業生產率極為低，大大增加了施工成本，同時質量安全過程控制無法得到保障。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題是提供一種樁頭智能化破除方法及裝置，裝置構造簡單、加工制作成本低，并完全實現智能化操作，大大簡化群樁樁頭在大面積破除作業程序和現場人力資源投入，提高施工生產效率和質量控制，安全可靠。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種樁頭智能化破除方法，包括以下步驟：

步驟1：通過測量儀器放樣出樁頭頂標高位置，并用記號筆進行標記；采用鋼筋保護層測定儀檢測出樁基保護層的厚度和鋼筋籠主筋的位置；

步驟2：采用切割機沿第二環形軌道切割混凝土，且避免傷到鋼筋籠主筋；

步驟3：控制轉動液壓鉆在避開鋼筋籠主筋的位置進行鉆孔；

步驟4：鉆孔成型后，采用液壓劈裂機預裂樁頭；

步驟5：將預裂的樁頭吊出基坑。

進一步的，在步驟5中，采用汽車吊將樁頭整體吊離基坑。

進一步的，所述破除方法采用智能化控制，即測量儀器所測量的參數、保護層測定儀檢測的參數作為計算機控制系統的輸入參數；切割機、轉動液壓鉆機、液壓劈裂機由計算機控制系統智能化控制，當設置或改變參數時，計算機控制系統控制運動設備執行相應操作。

進一步的，還包括數據通訊，即布置在樁頭上的各種測試設備和執行設備的感應裝置監測到數據后，將數據輸送至計算機控制系統，計算機控制系統對所收集的數據進行分析、記錄歸檔。

進一步的，所述步驟2具體為：將切割機與第二環形軌道連接，通過計算機控制系統分析保護層的厚度后，計算機控制系統直接控制切割機運行，開始切割混凝土保護層，需確保切割混凝土保護層時不傷到主筋，一次性切割成型。

進一步的，所述步驟3具體為：采用八個液壓鉆機，且八個液壓鉆機呈米字型設置，相互之間的距離一定，同時在第一環形道槽內運轉，整體移動；在鉆孔時，計算機控制系統分析鋼筋籠主筋的位置，進而調整鉆孔的位置，有效地避開鋼筋籠主筋位置。

進一步的，所述步驟4具體為：采用一個液壓油泵和八個液壓劈裂錘，八個液壓劈裂錘呈米字型設置，相互之間的距離一定，同時在第二環形道槽內運轉；在預裂混凝土時，液壓劈裂錘整體式左右移動，進入鉆孔機鉆的成型孔內，采用液壓油泵同時放或收液壓油控制八個液壓劈裂錘運行，一次性劈裂樁頭。

進一步的，包括預處理過程，即在樁基鋼筋籠加工過程中，將伸入承臺鋼筋及聲測管提前用pvc管套住，頂端封堵，下端采用膠帶纏裹嚴密，確保樁基灌注過程中樁頭鋼筋與混凝土相分離。

進一步的，還包括收集多次破除樁頭的各類參數，利于大面積群樁破除。

一種樁頭智能化破除裝置，包括操作室、吊裝系統、動力系統、液壓系統、檢測系統、鉆孔系統、預裂系統和智能化控制系統；

操作室由計算機控制系統、控制裝置和數據處理裝置組成；控制裝置控制管理該智能化裝置的切割系統、鉆孔系統和預裂系統；計算機控制系統將管理控制檢測系統及液壓系統；

吊裝系統由汽車吊和鋼絲吊繩裝組成，采用活動螺栓連接，在破除樁頭時，采用汽車吊將樁頭整體吊離基坑；

動力系統由發電機、總電機和分電機組成，采用汽車吊柴油發動機通過帶動發電機將動能轉化為電能，為總電機和分電機提供電能，通過總電機來控制分電機，確保各個裝置進行正常運行；

液壓系統由是由動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油組成，液壓系統分為總液壓油泵、變量泵、分配閥及各個可調式分液壓油泵；計算機程序控制總液壓油泵、變量泵、分配閥及各個可調式分液壓油泵運轉，液壓連接伸縮桿分液壓油泵根據固定光環固定樁頭的位置來調節檢測裝置、切割裝置、鉆孔裝置和預裂裝置的高度，并調整、校核各個裝置的位置，確保在同一水平面；

檢測系統是由傳感裝置、數據通訊裝置、保護層測定儀和第一環形軌道組成，感應接收處理器及數據輸送機設置在操作室，并連接計算機；各種傳感器分別安裝在環形液壓鉆機、液壓錘、第一環形軌道、第二環形軌道及液壓油缸的位置上，在施工過程中時時控制各個裝置的運行；數據通訊收集各類感應裝置監測的數據，并輸送至計算機中，計算機對所收集的數據進行分析、記錄歸檔；

切割系統由切割機和第二環形軌道組成，計算機分析保護層的厚度后，直接控制切割機運行，開始切割混凝土保護層；

鉆孔系統由八個液壓鉆機和第一環形道槽組成，八個液壓鉆機呈米字型設置，相互之間的距離一定；

預裂系統由一個液壓油泵、八個液壓劈裂錘和第二環形道槽組成，八個液壓劈裂錘呈米字型設置，相互之間的距離一定；

智能化控制系統由操作按鈕平臺、智能化控制平臺及感應裝置組成，操作按鈕平臺將各種命令設置于各個按鈕，采用按鈕控制裝置運行，智能化控制平臺顯示各個裝置運行參數，并采用鍵盤自行設置或改變參數；感應裝置由裝置的感應器和遙控器組成，遠距離控制設備運行。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明適用于大、特大型橋梁樁基工程大面積群樁樁頭破除智能化機械施工，有效地達到樁頭一次性破除完成，該快速破除樁頭智能化裝置將破除樁頭的切割、鉆孔、預裂融為一體，實現了快速破除樁頭智能化一次破除成型的效果，該設備構造簡單，施工方便，有效地解決了原有人工人工用風鎬剝離樁頭的施工方法，既達到了樁基破除樁頭設計規范質量要求，裝置運行安全可靠，又能夠有效地提高工作效率，加快施工進度，降低施工成本。

附圖說明

圖1是樁基樁頭鋼筋布置平面圖。

圖2是圖1中樁基樁頭鋼筋采用pvc管包裹的a-a斷面圖。

圖3是快速破除樁頭智能化裝置立面圖。

圖4是快速破除樁頭智能化裝置側面圖。

圖中：1-樁基縱向主筋；2-鋼筋籠加強筋；3-樁基箍筋；4-dn50pvc管；5-dn20pvc管；6-頂端封堵；7-底端膠帶纏裹；8-dn50聲測管；9-樁身；10-吊鉤；11-鋼絲吊繩；12-樁基超澆樁頭；13-固定鋼環；14-液壓劈裂錘；15-第二環形道槽；16-保護層測定儀；17-液壓鉆機；18-第一環形道槽；19-第一轉動軸；20-液壓連接伸縮桿；21-第二轉動軸；22-第三轉動軸；23-切割機。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。為了提升樁基樁頭的破除施工效率，減少人員投入，保證施工質量安全，采用智能化數控技術控制樁頭破除的質量。本發明中裝置主要包括吊裝系統、操作臺、智能化控制系統、動力系統、液壓系統、檢測系統、切割系統、鉆孔系統和預裂系統等，現詳述如下：

本發明的裝置采用結構組合設置，將檢測系統、切割系統、鉆孔系統、預裂系統組合在一起，結合汽車吊進行樁頭破除、吊離施工。采用汽車吊的發動機帶動電機進行整體裝置運轉，通過利用計算機將施工參數輸入智能化控制程序，使智能化裝置根據程序設置的工序進行施工，首先通過測量儀器放樣出樁頭頂標高位置，利用鋼筋保護層測定儀檢測出樁基保護層的厚度和鋼筋籠主筋的位置，再利用切割機沿環形軌道進行切割混凝土，避免傷到鋼筋籠主筋。通過計算機控制轉動液壓鉆避開鋼筋籠主筋位置進行鉆孔，鉆孔成型后，再利用液壓劈裂機進行樁頭預裂，最后利用汽車吊將預裂的樁頭調出基坑，從而達到樁頭一次性切割、鉆孔、預裂達破除成型的效果，并在操作平臺安裝操作感應裝置，實現遠處遙控控制。

1)操作室是由計算機控制系統、控制裝置和數據處理裝置組成；控制裝置主要控制管理該智能化裝置的切割系統、鉆孔系統和預裂系；計算機控制系統將管理控制檢測系統及液壓系統。

2)吊裝系統由汽車吊和鋼絲吊繩裝組成，采用活動螺栓連接，在破除樁頭時，利用汽車吊將快速破除樁頭智能化裝置進行施工，破除完成后，汽車吊可將樁頭整體吊離基坑。

3)動力系統由發電機、總電機和分電機組成，利用汽車吊柴油發動機通過帶動發電機將動能轉化為電能，不僅可以利用汽車吊將快速破除樁頭智能化裝置吊裝移動，還可以為總電機和分電機提供電能，通過總電機來控制分電機，并確保各個裝置進行正常運行。

4)液壓系統由是由動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油組成，液壓系統分為總液壓油泵、變量泵、分配閥及各個可調式分液壓油泵組成。通過計算機程序控制總液壓油泵、變量泵、分配閥及各個可調式分液壓油泵進行運轉，液壓連接伸縮桿分液壓油泵可根據固定光環固定樁頭的位置來調節檢測裝置、切割裝置、鉆孔裝置和預裂裝置的高度，并進行調整、校核各個裝置的位置，確保在同一水平面。

5)檢測系統是由各種傳感裝置、數據通訊裝置、保護層測定儀和第一環形軌道組成，感應接收處理器及數據輸送機安裝在操作室，并連接計算機。各種傳感器分別安裝在環形液壓鉆機、液壓錘、第一環形軌道、第二環形軌道及液壓油缸等位置，可在施工過程中時時控制各個裝置的運行。數據通訊主要進行收集各類感應裝置監測的數據，并輸送至計算機中，通過計算機所收集的數據進行分析、記錄歸檔。保護層測定儀檢測數據通過第一環形軌道進行環形檢測(由于測定儀為精密儀器，檢測保護層時可連接，不用時可以取下，減少對儀器的損壞)，并利用數據通訊裝置直接傳送至計算機進行數據分析。

6)切割系統由切割機和第二環形軌道組成，當各個裝置調整、校核完成，保護層測定儀檢測完保護層厚度后，可將切割機進行與第二環形軌道連接，通過計算機分析保護層的厚度后，計算機直接控制切割機運行，開始切割混凝土保護層，確保切割混凝土保護層時不會傷到主筋，并能達到一次性切割成型。

7)鉆孔系統由八個液壓鉆機和第一環形道槽組成，八個液壓鉆機呈米字型設置，相互之間的距離一定，同時在第一環形道槽內運轉，整體移動，在鉆孔時，通過計算機分析鋼筋籠主筋的位置進行調整鉆孔的位置，有效地避開鋼筋籠主筋位置進行鉆孔。

8)預裂系統由一個液壓油泵、八個液壓劈裂錘和第二環形道槽組成，八個液壓劈裂錘呈米字型設置，相互之間的距離一定，同時在第二環形道槽內運轉，在預裂混凝土時，液壓劈裂錘整體式左右移動，進入鉆孔機鉆的成型孔內，利用液壓油泵同時放(或收)液壓油進行控制八個液壓劈裂錘運行，達到一次性劈裂樁頭。

9)智能化控制系統由操作按鈕平臺、智能化控制平臺及感應裝置組成，操作按鈕平臺是將各種命令設置于各個按鈕，利用按鈕可控制裝置運行智能化控制平臺可顯示各個裝置運行參數，并利用鍵盤自行設置或改變參數；感應裝置由裝置的感應器和遙控器組成，可進行遠距離控制設備運行。

本發明樁頭智能化破除方法包括以下步驟：

一：在樁基鋼筋籠加工過程中，將伸入承臺鋼筋及聲測管提前用pvc管套住，頂端封堵，下端采用膠帶纏裹嚴密，可確保樁基灌注過程中樁頭鋼筋與混凝土的分離。

二、待樁基混凝土達到設計強度后，采用挖掘機進行開挖基坑，挖掘機開挖至設計頂標高時進行人工清底，并人工超挖10cm，方便后期承臺墊層澆筑施工。

三、在基坑開挖成型后，利用測量儀器進行放樣出樁基設計標高位置，并采用記號筆進行標記；通過試驗段多次破除樁頭收集各類參數，方便大面積群樁破除樁頭施工。

四、在測量放樣標注設計頂標高后，采用人工將快速破除樁頭智能化裝置運至施工現場，人工開始進行連接各個裝置，連接完成后，先進行初步調整各個系統裝置是否運行正常。重點檢查裝置智能化控制系統運行程序正常，并通過計算機將破除樁頭參數導入快速破除樁頭智能化裝置控制系統程序中，確保導入數據無誤。

五、人工將各個系統裝置連接完成、初步調整后，進行二次精調，精調完成后，啟動汽車吊，打開發電機開啟按鈕，并啟動總發電機和各分電機，利用電機帶動裝置運行，開始破除樁頭施工。

六、汽車吊將快速破除樁頭智能化裝置吊裝至破除樁頭位置后，將固定鋼環固定在破除樁頭的中部，利用液壓連接伸縮桿調整各個裝置系統和軌道在同一水平面，首先安裝保護層測定儀進行檢測設計樁頂位置混凝土保護層厚度和鋼筋籠主筋位置(由于測定儀為精密儀器，檢測保護層時可連接，不用時可以取下，減少對儀器的損壞)，利用數據通訊裝置直接傳送至計算機進行數據分析。

數據分析完成后，操作人員將切割裝置安裝至第二環形軌道，則計算機下達指令啟動切割裝置運行，開始切割混凝土保護層，保證切割時不會傷到主筋，達到一次性切割成型。混凝土保護層切割完成后，計算機下達指令啟動液壓鉆孔裝置，并控制八個液壓鉆機在第一環形道槽內整體式左右移動，避開鋼筋籠主筋進行鉆孔。鉆孔成型后，計算機再次下達指令啟動液壓預裂裝置，八個液壓劈裂錘在第二環形道槽內整體式左右移動，進入鉆孔機鉆的成型孔內，利用液壓油泵同時放(或收)液壓油進行控制八個液壓劈裂錘運行，達到一次性劈裂樁頭。

七、樁頭劈裂完成后，通過固定鋼環利用汽車吊將破除完成后的樁頭吊離基坑，吊離基坑后，操作人員關閉快速破除樁頭智能化裝置，移動汽車吊開始下一個樁基進行樁頭破除，并重復上述工作步驟；同一區間內樁基樁頭破除完成后，整體式卸下快速破除樁頭智能化裝置，有效地保證了樁基整體質量，施工過程安全可靠。