一种桩帽成形器及桩头处理与桩帽施工方法技术

本发明专利技术公开了一种桩帽成形器及桩头处理与桩帽施工方法，该桩帽成形器包括桩帽成型钻头和旋转驱动装置，旋转驱动装置位于桩帽成型钻头上方；需施工桩帽包括圆台状上部桩帽段和圆锥台状下部桩帽段，桩帽成型钻头包括芯管和布设在芯管外侧壁上的螺旋叶片；芯管分为上部节段和下部节段，螺旋叶片分为上部叶片和下部叶片，上部节段和上部叶片组成圆柱状钻头，下部节段和下部叶片组成圆锥台状钻头；该桩头处理与桩帽施工方法，包括步骤：一、桩头处理；二、桩帽成形器下钻形成桩帽土模；三、桩帽混凝土灌注施工；四、桩帽成型。本发明专利技术设计合理、施工简便且使用效果好，能简便、快速完成桩帽施工过程，施工过程易于控制，且施工成型的桩帽质量高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于桩基施工
，尤其是涉及一种桩帽成形器及桩头处理与桩帽施工方法。
技术介绍
现如今，灌注桩成桩后，通常采用人工方式进行桩帽施工，桩帽一般为混凝土结构。如图1-1至图1-8所示，采用人工方式进行桩帽施工时，施工过程主要包括以下步骤：第一步、钻孔1-1成型后，将钻杆1-2边向上提边通过钻杆1-2向钻孔1-1内灌注混凝土，详见图1-1；第二步、将钻杆1-2向上提至钻孔1-1外侧，且待钻孔1内所灌注混凝土凝固后，获得灌注桩桩体1-3，为保证桩头质量，灌注桩桩体1-3的顶部标高一般都要高出预先设计的桩顶标高，甚至高出地面，详见图1-2；第三步、对灌注桩桩体1-3露出地面的节段外侧渣土进行清理，详见图1-3；第四步、根据预先设计的混凝土桩帽1-5的直径D和高度h，人工在桩头处挖出用于施工混凝土桩帽1-5的圆柱状土模1-4，圆柱状土模1-4的直径和高度分别与预先设计的混凝土桩帽1-5的直径D和高度h相同，详见图1-4；第四步、人工将灌注桩桩体1-3的桩头切割至与地面平齐，详见图1-5；第六步、人工将灌注桩桩体1-3的桩头截短至预先设计的桩顶标高，获得施工成型的桩身1-6，详见图1-6；第七步、在圆柱状土模1-4内灌注混凝土，详见图1-7；第八步、待圆柱状土模1-4内所灌注混凝土凝固后，获得施工成型的混凝土桩帽1-5，详见图1-8。另外，上述第二步中混凝土灌注后，并没有立即进行桩头处理，而是等28天后，所灌注混凝土完全凝固后才进行桩头处理与桩帽施工。因而，传统的桩头处理与桩帽施工是混凝土灌注完成且进行28天养护后进行，此时混凝土的强度已经达到了设计强度的98％～99％，桩头非常坚硬、处理难度大、速度慢，并且在处理过程中挖掘机、工具等设备经常碰撞桩头，由于桩头凝固后是脆性大的刚性体，一经碰撞极容易断裂。另外，采用人工圆柱状土模1-4时，不仅速度慢，并且圆柱状土模1-4的形状不规则。由上述内容可知，采用上述传统方法进行桩头处理与桩帽施工时，存在以下主要问题：第一、施工效率低下：每人每天只能施工3个～5个桩帽；第二、成本高：纯人工制作，人力成本高；第三、施工质量不可控：因施工人员操作不规范，桩帽施工质量不能得到有效保证；第四、施工过程复杂，劳动强度高；第五、需在桩身混凝土凝固后再进行桩帽施工，影响灌注桩的施工工期。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种桩帽成形器，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成桩帽施工过程，施工过程易于控制，且施工成型的桩帽质量高。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种桩帽成形器，其特征在于：包括对需施工桩帽进行成孔施工的桩帽成型钻头和带动所述桩帽成型钻头进行连续转动的旋转驱动装置，所述旋转驱动装置位于所述桩帽成型钻头上方，所述桩帽成型钻头与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述需施工桩帽包括上部桩帽段和下部桩帽段，所述上部桩帽段为圆台状，所述下部桩帽段为圆锥台状，所述下部桩帽段的直径由上至下逐渐减小且其上端直径与所述上部桩帽段的直径相同；所述需施工桩帽为灌注桩的桩帽，所述灌注桩的直径与所述下部桩帽段的下端直径相同；所述桩帽成型钻头包括能由上至下同轴套装在所述灌注桩的桩身上的芯管和由上至下布设在芯管外侧壁上的螺旋叶片，所述芯管的内径不小于桩身的直径；所述芯管安装在所述旋转驱动装置上，所述芯管与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述芯管的高度不小于需施工桩帽的高度，所述螺旋叶片的高度与需施工桩帽的高度相同；所述芯管分为上部节段和位于所述上部节段正下方的下部节段，所述上部节段和所述下部节段连接为一体，所述下部节段的高度与所述下部桩帽段的高度相同；所述螺旋叶片分为布设在所述上部节段外侧的上部叶片和布设在所述下部节段外侧的下部叶片，所述上部叶片与所述下部叶片连接为一体；所述上部节段和所述上部叶片组成圆柱状钻头，所述圆柱状钻头的外径与所述上部桩帽段的直径相同，所述上部叶片的宽度由上至下均相同；所述下部节段和所述下部叶片组成圆锥台状钻头，所述圆锥台状钻头的上端外径与所述下部桩帽段的上端直径相同，所述圆锥台状钻头的下端外径与所述下部桩帽段的下端直径相同，所述下部叶片的宽度由上至下逐渐缩小。上述一种桩帽成形器，其特征是：所述上部桩帽段的直径D1＝Φ600mm～Φ2000mm且其高度h1＝100mm～500mm，所述下部桩帽段的下端直径D2＝Φ400mm～Φ1000mm且其高度h2＝100mm～500mm。上述一种桩帽成形器，其特征是：所述芯管的正上方安装有下传动轴，所述下传动轴与芯管呈同轴布设；所述旋转驱动装置的动力输出轴上同轴安装有上传动轴，所述上传动轴位于所述旋转驱动装置下方，所述上传动轴位于下传动轴的正上方且二者同轴连接。上述一种桩帽成形器，其特征是：所述芯管与下传动轴之间通过下安装板进行连接，所述下安装板与芯管呈垂直布设，所述下传动轴的下部外侧设置有多道加强板，多道所述加强板沿圆周方向均匀布设在下传动轴外侧，多道所述加强板均为直角三角形板且其底部均固定在下安装板上。上述一种桩帽成形器，其特征是：所述上传动轴与下传动轴之间通过下连接法兰进行连接，所述下连接法兰与芯管呈垂直布设；所述旋转驱动装置上部装有上连接法兰，所述旋转驱动装置通过上连接法兰安装在吊装设备上。上述一种桩帽成形器，其特征是：所述旋转驱动装置与芯管呈同轴布设，所述旋转驱动装置为液压马达。上述一种桩帽成形器，其特征是：还包括主控装置、对所述桩帽成型钻头的转速进行实时检测的转速检测单元和对所述桩帽成型钻头的转向进行实时检测的转向检测单元，所述旋转驱动装置由主控装置进行控制；所述转速检测单元和转向检测单元均与主控装置连接。同时，本专利技术还公开了一种方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好的灌注桩桩头处理与桩帽施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、桩头处理：待所施工灌注桩的桩身混凝土灌注施工完成后且在所灌注混凝土初凝之前，根据预先设计的所施工灌注桩桩身的顶部标高，将桩孔内侧上部的多余混凝土取出；待所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的桩身；所述桩身顶部至地面的高度为h，其中h小于需施工桩帽的高度；步骤二、桩帽成形器下钻形成桩帽土模：通过吊装设备将所述桩帽成形器吊装至所施工灌注桩的桩位上，再开启所述旋转驱动装置并带动所述桩帽成型钻头由上向下钻进，获得施工成型且用于施工所述需施工桩帽的桩帽土模；钻进完成后，关闭所述旋转驱动装置；步骤三、桩帽混凝土灌注施工：通过吊装设备将所述桩帽成形器向上提至桩帽土模外侧，再向桩帽土模内进行混凝土灌注施工，完成需施工桩帽的混凝土灌注施工过程；步骤四、桩帽成型：待步骤三中所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的桩帽，所述桩帽位于桩身的正上方且其与桩身浇筑为一体。上述方法，其特征是：步骤一中对所施工灌注桩的桩身混凝土灌注之前，先对所述桩孔进行施工；再向所述桩孔内灌注混凝土，完成所施工灌注桩的桩身混凝土灌注施工过程；之后，根据预先设计的所施工灌注桩桩身的顶部标高，将所述桩孔内侧上部的多余混凝土取出；然后，采用混凝土振捣装置对所述桩孔内的混凝土进行振捣并完成桩头处理过程，再在所述桩孔内的桩头上覆盖一层保护膜；步骤二中钻进完成后，所述桩帽成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桩帽成形器，其特征在于：包括对需施工桩帽(2)进行成孔施工的桩帽成型钻头和带动所述桩帽成型钻头进行连续转动的旋转驱动装置，所述旋转驱动装置位于所述桩帽成型钻头上方，所述桩帽成型钻头与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述需施工桩帽(2)包括上部桩帽段和下部桩帽段，所述上部桩帽段为圆台状，所述下部桩帽段为圆锥台状，所述下部桩帽段的直径由上至下逐渐减小且其上端直径与所述上部桩帽段的直径相同；所述需施工桩帽(2)为灌注桩的桩帽，所述灌注桩的直径与所述下部桩帽段的下端直径相同；所述桩帽成型钻头包括能由上至下同轴套装在所述灌注桩的桩身(1‑6)上的芯管(3)和由上至下布设在芯管(3)外侧壁上的螺旋叶片(4)，所述芯管(3)的内径不小于桩身(1‑6)的直径；所述芯管(3)安装在所述旋转驱动装置上，所述芯管(3)与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述芯管(3)的高度不小于需施工桩帽(2)的高度，所述螺旋叶片(4)的高度与需施工桩帽(2)的高度相同；所述芯管(3)分为上部节段和位于所述上部节段正下方的下部节段，所述上部节段和所述下部节段连接为一体，所述下部节段的高度与所述下部桩帽段的高度相同；所述螺旋叶片(4)分为布设在所述上部节段外侧的上部叶片和布设在所述下部节段外侧的下部叶片，所述上部叶片与所述下部叶片连接为一体；所述上部节段和所述上部叶片组成圆柱状钻头，所述圆柱状钻头的外径与所述上部桩帽段的直径相同，所述上部叶片的宽度由上至下均相同；所述下部节段和所述下部叶片组成圆锥台状钻头，所述圆锥台状钻头的上端外径与所述下部桩帽段的上端直径相同，所述圆锥台状钻头的下端外径与所述下部桩帽段的下端直径相同，所述下部叶片的宽度由上至下逐渐缩小。...

【技术特征摘要】
1.一种桩帽成形器，其特征在于：包括对需施工桩帽(2)进行成孔施工的桩帽成型钻头和带动所述桩帽成型钻头进行连续转动的旋转驱动装置，所述旋转驱动装置位于所述桩帽成型钻头上方，所述桩帽成型钻头与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述需施工桩帽(2)包括上部桩帽段和下部桩帽段，所述上部桩帽段为圆台状，所述下部桩帽段为圆锥台状，所述下部桩帽段的直径由上至下逐渐减小且其上端直径与所述上部桩帽段的直径相同；所述需施工桩帽(2)为灌注桩的桩帽，所述灌注桩的直径与所述下部桩帽段的下端直径相同；所述桩帽成型钻头包括能由上至下同轴套装在所述灌注桩的桩身(1-6)上的芯管(3)和由上至下布设在芯管(3)外侧壁上的螺旋叶片(4)，所述芯管(3)的内径不小于桩身(1-6)的直径；所述芯管(3)安装在所述旋转驱动装置上，所述芯管(3)与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述芯管(3)的高度不小于需施工桩帽(2)的高度，所述螺旋叶片(4)的高度与需施工桩帽(2)的高度相同；所述芯管(3)分为上部节段和位于所述上部节段正下方的下部节段，所述上部节段和所述下部节段连接为一体，所述下部节段的高度与所述下部桩帽段的高度相同；所述螺旋叶片(4)分为布设在所述上部节段外侧的上部叶片和布设在所述下部节段外侧的下部叶片，所述上部叶片与所述下部叶片连接为一体；所述上部节段和所述上部叶片组成圆柱状钻头，所述圆柱状钻头的外径与所述上部桩帽段的直径相同，所述上部叶片的宽度由上至下均相同；所述下部节段和所述下部叶片组成圆锥台状钻头，所述圆锥台状钻头的上端外径与所述下部桩帽段的上端直径相同，所述圆锥台状钻头的下端外径与所述下部桩帽段的下端直径相同，所述下部叶片的宽度由上至下逐渐缩小。2.按照权利要求1所述的一种桩帽成形器，其特征在于：所述上部桩帽段的直径D1＝Φ600mm～Φ2000mm且其高度h1＝100mm～500mm，所述下部桩帽段的下端直径D2＝Φ400mm～Φ1000mm且其高度h2＝100mm～500mm。3.按照权利要求1或2所述的一种桩帽成形器，其特征在于：所述芯管(3)的正上方安装有下传动轴(5)，所述下传动轴(5)与芯管(3)呈同轴布设；所述旋转驱动装置的动力输出轴上同轴安装有上传动轴(6)，所述上传动轴(6)位于所述旋转驱动装置下方，所述上传动轴(6)位于下传动轴(5)的正上方且二者同轴连接。4.按照权利要求3所述的一种桩帽成形器，其特征在于：所述芯管(3)与下传动轴(5)之间通过下安装板(7)进行连接，所述下安装板(7)与芯管(3)呈垂直布设，所述下传动轴(5)的下部外侧设置有多道加强板(8)，多道所述加强板(8)沿圆周方向均匀布设在下传动轴(5)外侧，多道所述加强板(8)均为直角三角形板且其底部均固定在下安装板(7)上。5.按照权利要求3所述的一种桩帽成形器，其特征在于：所述上传动轴(6)与下传动轴(5)之间通过下连接法兰(9)进行连接，所述下连接法兰(9)与芯管(3)呈垂直布...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋孝民，庄金，敖文，李季宏，李彦民，庄春，
申请(专利权)人：铁道第三勘察设计院集团有限公司，陕西桩鑫建筑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12