本發(fā)明涉及橋梁樁基工程中超澆樁頭一次性破除智能化技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種將破除樁頭的切割、鉆孔、預(yù)裂融為一體的破除方法及裝置。

背景技術(shù)：

橋梁樁基工程中破除樁頭施工技術(shù)在國內(nèi)外有很多先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)和機(jī)械設(shè)備，其中根據(jù)最常見的施工方法和機(jī)械設(shè)備進(jìn)行分析：目前所見到的通常為人工采用風(fēng)鎬剝離樁頭鋼筋后，再將剩余部分樁頭進(jìn)行吊離。人工采用風(fēng)鎬剝離樁頭易造成作業(yè)難度大、環(huán)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(jù)現(xiàn)場人力資源的投入情況進(jìn)行分析：采用傳統(tǒng)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(zhì)量及施工進(jìn)度，需投入大量的人工作業(yè)進(jìn)行人工用風(fēng)鎬剝離樁頭鋼筋，再投入大量的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行吊離樁頭等工作，人工作業(yè)生產(chǎn)率極為低，大大增加了施工成本，同時質(zhì)量安全過程控制無法得到保障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)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(biāo)高位置，并用記號筆進(jìn)行標(biāo)記；采用鋼筋保護(hù)層測定儀檢測出樁基保護(hù)層的厚度和鋼筋籠主筋的位置；

步驟2：采用切割機(jī)沿第二環(huán)形軌道切割混凝土，且避免傷到鋼筋籠主筋；

步驟3：控制轉(zhuǎn)動液壓鉆在避開鋼筋籠主筋的位置進(jìn)行鉆孔；

步驟4：鉆孔成型后，采用液壓劈裂機(jī)預(yù)裂樁頭；

步驟5：將預(yù)裂的樁頭吊出基坑。

進(jìn)一步的，在步驟5中，采用汽車吊將樁頭整體吊離基坑。

進(jìn)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(shù)、保護(hù)層測定儀檢測的參數(shù)作為計算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)；切割機(jī)、轉(zhuǎn)動液壓鉆機(jī)、液壓劈裂機(jī)由計算機(jī)控制系統(tǒng)智能化控制，當(dāng)設(shè)置或改變參數(shù)時，計算機(jī)控制系統(tǒng)控制運(yùn)動設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)操作。

進(jìn)一步的，還包括數(shù)據(jù)通訊，即布置在樁頭上的各種測試設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備的感應(yīng)裝置監(jiān)測到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)輸送至計算機(jī)控制系統(tǒng)，計算機(jī)控制系統(tǒng)對所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、記錄歸檔。

進(jìn)一步的，所述步驟2具體為：將切割機(jī)與第二環(huán)形軌道連接，通過計算機(jī)控制系統(tǒng)分析保護(hù)層的厚度后，計算機(jī)控制系統(tǒng)直接控制切割機(jī)運(yùn)行，開始切割混凝土保護(hù)層，需確保切割混凝土保護(hù)層時不傷到主筋，一次性切割成型。

進(jìn)一步的，所述步驟3具體為：采用八個液壓鉆機(jī)，且八個液壓鉆機(jī)呈米字型設(shè)置，相互之間的距離一定，同時在第一環(huán)形道槽內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，整體移動；在鉆孔時，計算機(jī)控制系統(tǒng)分析鋼筋籠主筋的位置，進(jìn)而調(diào)整鉆孔的位置，有效地避開鋼筋籠主筋位置。

進(jìn)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(shè)置，相互之間的距離一定，同時在第二環(huán)形道槽內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)；在預(yù)裂混凝土?xí)r，液壓劈裂錘整體式左右移動，進(jìn)入鉆孔機(jī)鉆的成型孔內(nèi)，采用液壓油泵同時放或收液壓油控制八個液壓劈裂錘運(yùn)行，一次性劈裂樁頭。

進(jìn)一步的，包括預(yù)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(yán)密，確保樁基灌注過程中樁頭鋼筋與混凝土相分離。

進(jìn)一步的，還包括收集多次破除樁頭的各類參數(shù)，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(tǒng)、動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、鉆孔系統(tǒng)、預(yù)裂系統(tǒng)和智能化控制系統(tǒng)；

操作室由計算機(jī)控制系統(tǒng)、控制裝置和數(shù)據(jù)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(tǒng)、鉆孔系統(tǒng)和預(yù)裂系統(tǒng)；計算機(jī)控制系統(tǒng)將管理控制檢測系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)；

吊裝系統(tǒng)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(tǒng)由發(fā)電機(jī)、總電機(jī)和分電機(jī)組成，采用汽車吊柴油發(fā)動機(jī)通過帶動發(fā)電機(jī)將動能轉(zhuǎn)化為電能，為總電機(jī)和分電機(jī)提供電能，通過總電機(jī)來控制分電機(jī)，確保各個裝置進(jìn)行正常運(yùn)行；

液壓系統(tǒng)由是由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油組成，液壓系統(tǒng)分為總液壓油泵、變量泵、分配閥及各個可調(diào)式分液壓油泵；計算機(jī)程序控制總液壓油泵、變量泵、分配閥及各個可調(diào)式分液壓油泵運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓連接伸縮桿分液壓油泵根據(jù)固定光環(huán)固定樁頭的位置來調(diào)節(jié)檢測裝置、切割裝置、鉆孔裝置和預(yù)裂裝置的高度，并調(diào)整、校核各個裝置的位置，確保在同一水平面；

檢測系統(tǒng)是由傳感裝置、數(shù)據(jù)通訊裝置、保護(hù)層測定儀和第一環(huán)形軌道組成，感應(yīng)接收處理器及數(shù)據(jù)輸送機(jī)設(shè)置在操作室，并連接計算機(jī)；各種傳感器分別安裝在環(huán)形液壓鉆機(jī)、液壓錘、第一環(huán)形軌道、第二環(huán)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(yùn)行；數(shù)據(jù)通訊收集各類感應(yīng)裝置監(jiān)測的數(shù)據(jù)，并輸送至計算機(jī)中，計算機(jī)對所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、記錄歸檔；

切割系統(tǒng)由切割機(jī)和第二環(huán)形軌道組成，計算機(jī)分析保護(hù)層的厚度后，直接控制切割機(jī)運(yùn)行，開始切割混凝土保護(hù)層；

鉆孔系統(tǒng)由八個液壓鉆機(jī)和第一環(huán)形道槽組成，八個液壓鉆機(jī)呈米字型設(shè)置，相互之間的距離一定；

預(yù)裂系統(tǒng)由一個液壓油泵、八個液壓劈裂錘和第二環(huán)形道槽組成，八個液壓劈裂錘呈米字型設(shè)置，相互之間的距離一定；

智能化控制系統(tǒng)由操作按鈕平臺、智能化控制平臺及感應(yīng)裝置組成，操作按鈕平臺將各種命令設(shè)置于各個按鈕，采用按鈕控制裝置運(yùn)行，智能化控制平臺顯示各個裝置運(yùn)行參數(shù)，并采用鍵盤自行設(shè)置或改變參數(shù)；感應(yīng)裝置由裝置的感應(yīng)器和遙控器組成，遠(yuǎn)距離控制設(shè)備運(yùn)行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)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(jī)械施工，有效地達(dá)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(yù)裂融為一體，實現(xiàn)了快速破除樁頭智能化一次破除成型的效果，該設(shè)備構(gòu)造簡單，施工方便，有效地解決了原有人工人工用風(fēng)鎬剝離樁頭的施工方法，既達(dá)到了樁基破除樁頭設(shè)計規(guī)范質(zhì)量要求，裝置運(yùn)行安全可靠，又能夠有效地提高工作效率，加快施工進(jìn)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(cè)面圖。

圖中：1-樁基縱向主筋；2-鋼筋籠加強(qiáng)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(huán)；14-液壓劈裂錘；15-第二環(huán)形道槽；16-保護(hù)層測定儀；17-液壓鉆機(jī)；18-第一環(huán)形道槽；19-第一轉(zhuǎn)動軸；20-液壓連接伸縮桿；21-第二轉(zhuǎn)動軸；22-第三轉(zhuǎn)動軸；23-切割機(jī)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)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(zhì)量安全，采用智能化數(shù)控技術(shù)控制樁頭破除的質(zhì)量。本發(fā)明中裝置主要包括吊裝系統(tǒng)、操作臺、智能化控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、切割系統(tǒng)、鉆孔系統(tǒng)和預(yù)裂系統(tǒng)等，現(xiàn)詳述如下：

本發(fā)明的裝置采用結(jié)構(gòu)組合設(shè)置，將檢測系統(tǒng)、切割系統(tǒng)、鉆孔系統(tǒng)、預(yù)裂系統(tǒng)組合在一起，結(jié)合汽車吊進(jìn)行樁頭破除、吊離施工。采用汽車吊的發(fā)動機(jī)帶動電機(jī)進(jìn)行整體裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，通過利用計算機(jī)將施工參數(shù)輸入智能化控制程序，使智能化裝置根據(jù)程序設(shè)置的工序進(jìn)行施工，首先通過測量儀器放樣出樁頭頂標(biāo)高位置，利用鋼筋保護(hù)層測定儀檢測出樁基保護(hù)層的厚度和鋼筋籠主筋的位置，再利用切割機(jī)沿環(huán)形軌道進(jìn)行切割混凝土，避免傷到鋼筋籠主筋。通過計算機(jī)控制轉(zhuǎn)動液壓鉆避開鋼筋籠主筋位置進(jìn)行鉆孔，鉆孔成型后，再利用液壓劈裂機(jī)進(jìn)行樁頭預(yù)裂，最后利用汽車吊將預(yù)裂的樁頭調(diào)出基坑，從而達(dá)到樁頭一次性切割、鉆孔、預(yù)裂達(dá)破除成型的效果，并在操作平臺安裝操作感應(yīng)裝置，實現(xiàn)遠(yuǎn)處遙控控制。

1)操作室是由計算機(jī)控制系統(tǒng)、控制裝置和數(shù)據(jù)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(tǒng)、鉆孔系統(tǒng)和預(yù)裂系；計算機(jī)控制系統(tǒng)將管理控制檢測系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)。

2)吊裝系統(tǒng)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(jìn)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(tǒng)由發(fā)電機(jī)、總電機(jī)和分電機(jī)組成，利用汽車吊柴油發(fā)動機(jī)通過帶動發(fā)電機(jī)將動能轉(zhuǎn)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(jī)和分電機(jī)提供電能，通過總電機(jī)來控制分電機(jī)，并確保各個裝置進(jìn)行正常運(yùn)行。

4)液壓系統(tǒng)由是由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油組成，液壓系統(tǒng)分為總液壓油泵、變量泵、分配閥及各個可調(diào)式分液壓油泵組成。通過計算機(jī)程序控制總液壓油泵、變量泵、分配閥及各個可調(diào)式分液壓油泵進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓連接伸縮桿分液壓油泵可根據(jù)固定光環(huán)固定樁頭的位置來調(diào)節(jié)檢測裝置、切割裝置、鉆孔裝置和預(yù)裂裝置的高度，并進(jìn)行調(diào)整、校核各個裝置的位置，確保在同一水平面。

5)檢測系統(tǒng)是由各種傳感裝置、數(shù)據(jù)通訊裝置、保護(hù)層測定儀和第一環(huán)形軌道組成，感應(yīng)接收處理器及數(shù)據(jù)輸送機(jī)安裝在操作室，并連接計算機(jī)。各種傳感器分別安裝在環(huán)形液壓鉆機(jī)、液壓錘、第一環(huán)形軌道、第二環(huán)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(yùn)行。數(shù)據(jù)通訊主要進(jìn)行收集各類感應(yīng)裝置監(jiān)測的數(shù)據(jù)，并輸送至計算機(jī)中，通過計算機(jī)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、記錄歸檔。保護(hù)層測定儀檢測數(shù)據(jù)通過第一環(huán)形軌道進(jìn)行環(huán)形檢測(由于測定儀為精密儀器，檢測保護(hù)層時可連接，不用時可以取下，減少對儀器的損壞)，并利用數(shù)據(jù)通訊裝置直接傳送至計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

6)切割系統(tǒng)由切割機(jī)和第二環(huán)形軌道組成，當(dāng)各個裝置調(diào)整、校核完成，保護(hù)層測定儀檢測完保護(hù)層厚度后，可將切割機(jī)進(jìn)行與第二環(huán)形軌道連接，通過計算機(jī)分析保護(hù)層的厚度后，計算機(jī)直接控制切割機(jī)運(yùn)行，開始切割混凝土保護(hù)層，確保切割混凝土保護(hù)層時不會傷到主筋，并能達(dá)到一次性切割成型。

7)鉆孔系統(tǒng)由八個液壓鉆機(jī)和第一環(huán)形道槽組成，八個液壓鉆機(jī)呈米字型設(shè)置，相互之間的距離一定，同時在第一環(huán)形道槽內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，整體移動，在鉆孔時，通過計算機(jī)分析鋼筋籠主筋的位置進(jìn)行調(diào)整鉆孔的位置，有效地避開鋼筋籠主筋位置進(jìn)行鉆孔。

8)預(yù)裂系統(tǒng)由一個液壓油泵、八個液壓劈裂錘和第二環(huán)形道槽組成，八個液壓劈裂錘呈米字型設(shè)置，相互之間的距離一定，同時在第二環(huán)形道槽內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，在預(yù)裂混凝土?xí)r，液壓劈裂錘整體式左右移動，進(jìn)入鉆孔機(jī)鉆的成型孔內(nèi)，利用液壓油泵同時放(或收)液壓油進(jìn)行控制八個液壓劈裂錘運(yùn)行，達(dá)到一次性劈裂樁頭。

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

本發(fā)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(yán)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(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，采用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖基坑，挖掘機(jī)開挖至設(shè)計頂標(biāo)高時進(jìn)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(jìn)行放樣出樁基設(shè)計標(biāo)高位置，并采用記號筆進(jìn)行標(biāo)記；通過試驗段多次破除樁頭收集各類參數(shù)，方便大面積群樁破除樁頭施工。

四、在測量放樣標(biāo)注設(shè)計頂標(biāo)高后，采用人工將快速破除樁頭智能化裝置運(yùn)至施工現(xiàn)場，人工開始進(jìn)行連接各個裝置，連接完成后，先進(jìn)行初步調(diào)整各個系統(tǒng)裝置是否運(yùn)行正常。重點檢查裝置智能化控制系統(tǒng)運(yùn)行程序正常，并通過計算機(jī)將破除樁頭參數(shù)導(dǎo)入快速破除樁頭智能化裝置控制系統(tǒng)程序中，確保導(dǎo)入數(shù)據(jù)無誤。

五、人工將各個系統(tǒng)裝置連接完成、初步調(diào)整后，進(jìn)行二次精調(diào)，精調(diào)完成后，啟動汽車吊，打開發(fā)電機(jī)開啟按鈕，并啟動總發(fā)電機(jī)和各分電機(jī)，利用電機(jī)帶動裝置運(yùn)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(huán)固定在破除樁頭的中部，利用液壓連接伸縮桿調(diào)整各個裝置系統(tǒng)和軌道在同一水平面，首先安裝保護(hù)層測定儀進(jìn)行檢測設(shè)計樁頂位置混凝土保護(hù)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(hù)層時可連接，不用時可以取下，減少對儀器的損壞)，利用數(shù)據(jù)通訊裝置直接傳送至計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

數(shù)據(jù)分析完成后，操作人員將切割裝置安裝至第二環(huán)形軌道，則計算機(jī)下達(dá)指令啟動切割裝置運(yùn)行，開始切割混凝土保護(hù)層，保證切割時不會傷到主筋，達(dá)到一次性切割成型?；炷帘Ｗo(hù)層切割完成后，計算機(jī)下達(dá)指令啟動液壓鉆孔裝置，并控制八個液壓鉆機(jī)在第一環(huán)形道槽內(nèi)整體式左右移動，避開鋼筋籠主筋進(jìn)行鉆孔。鉆孔成型后，計算機(jī)再次下達(dá)指令啟動液壓預(yù)裂裝置，八個液壓劈裂錘在第二環(huán)形道槽內(nèi)整體式左右移動，進(jìn)入鉆孔機(jī)鉆的成型孔內(nèi)，利用液壓油泵同時放(或收)液壓油進(jìn)行控制八個液壓劈裂錘運(yùn)行，達(dá)到一次性劈裂樁頭。

七、樁頭劈裂完成后，通過固定鋼環(huán)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(guān)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(jìn)行樁頭破除，并重復(fù)上述工作步驟；同一區(qū)間內(nèi)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(zhì)量，施工過程安全可靠。