本發明涉及一種phc管樁內擴式切割設備及其使用方法，屬于建筑工程機械領域。

背景技術：

隨著國內外建筑行業的發展，高層超高層成為主流，phc管樁基礎因其具有承載力高，沉降均勻等眾多優點，被廣泛應用于高層建筑的地基建設。樁基施工是建筑施工中的重要環節，其施工質量對于建筑物的整體性能具有決定性意義。目前phc管樁施工工藝存在的主要質量問題有樁位偏移、傾斜、斷裂三種，其主要原因是土方開挖階段土層側壓力的作用。現有外環切管樁切割工藝受土方開挖深度和管樁高度參差不齊的限制，管樁切割需多次重復作業，費時費力，增加了土方開挖難度，滋生了土方開挖設備對管樁破壞的風險，嚴重影響樁體質量，進而影響工程整體質量。綜合分析側壓力產生區域，該區域位于管樁施工工藝預留段，即后期需要切割的區域，要從源頭解決土方側壓力對管樁的影響，就必須使得管樁前置切割。管樁內切割成為行業迫切需要的管樁切割工藝。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供一種phc管樁內擴式切割設備及其使用方法，該phc管樁內擴式切割設備可實現在土方開挖前管樁的切割，從而從根源上解決土方開挖側壓力對管樁的影響，避免了土方開挖對管樁的撓動，保障了工程質量；且刀頭具有土層取孔、內孔排渣、定點切斷、內縮退刀四合一功能，使用方便，實用性強。

本發明的技術方案如下：

phc管樁內擴式切割設備，包括旋轉驅動機構、雙套管刀架和刀頭；雙套管刀架一端與旋轉驅動機構連接，另一端與刀頭連接；雙套管刀架包括內外套設的內刀架桿和外刀架管，內刀架桿長度可調；刀頭包括連接管、若干刀片和一鉸接體；連接管上端與外刀架管下端固定連接且其內部相互連通，連接管內部從上到下依次設置的可上下滑動的壓板、豎直的傳動桿、套設于傳動桿上的壓縮彈簧和固定于連接管內的底座；內刀架桿下端與壓板固定連接，傳動桿上端與壓板固定連接，傳動桿下端穿出底座；若干刀片上端與連接管下部鉸接且圍繞連接管下部環形設置；鉸接體包括位于若干刀片中心的連接件和若干環形設置于連接件外圍的鉸接桿；連接件與傳動桿下端固定連接；鉸接桿兩端分別與連接件和刀片鉸接。

其中，所述刀片的外表面從上至下設置有多層且相互平行的刀刃。

其中，所述外刀架管上部由若干單節管拼接而成；內刀架桿上部由若干單節桿拼接而成；一加長節可拆卸拼接于相鄰單節桿之間。

其中，phc管樁內擴式切割設備，還包括一提升機構，提升機構包括豎直設置的支撐柱、水平設置的橫桿、放鏈器和鎖止件，支撐柱朝向雙套管刀架一側設置有豎直方向的滑軌，支撐柱上端轉動設置有水平的滾筒，橫桿一端固定設置有滑塊且套設于滑軌內，橫桿另一端與旋轉驅動機構固定連接；放鏈器包括鏈軸和收放鏈，鏈軸水平設置于支撐柱的滑軌所在面的相對面的下部，收放鏈一端固定于鏈軸上，另一端纏繞鏈軸后，向上繞過滾筒與滑塊固定連接；鏈軸一端與一轉動電機的轉軸固定連接；鎖止件用于制動鏈軸。

其中，phc管樁內擴式切割設備，還包括支撐機構；支撐機構包括兩相對設置的橫板，兩橫板一端分別固定于支撐柱上與滑軌所在面的兩相鄰面上；兩橫板另一端面向雙套管刀架分別設置有固定件，固定件包括殼體和靠近雙套管刀架設置的貼合部，殼體內部設置有氣缸，氣缸的伸縮桿伸出殼體與貼合部固定連接，伸縮桿伸展使得貼合部緊貼外刀架管外表面，固定外刀架管實時位置。

其中，所述鎖止件包括向下彎折的轉桿以及設置于鏈軸一端的周面上環形對稱的若干鎖孔，轉桿一端與一鎖止電機的轉軸固定連接，轉桿另一端固定設置有鎖塊，鎖塊與鎖孔相配合。

一種phc管樁內擴式切割設備的使用方法，包括上述phc管樁內擴式切割設備，其操作步驟如下：

s1：伸入phc管樁內部，初始狀態內刀架桿上部接有加長節，刀片向內收縮，然后將刀頭移至phc管樁的正上方，對準phc管樁中心孔后，提升機構控制刀頭下移至phc管樁內需要切割部位，雙套管刀架上部位于phc管樁上方；

s2：內切割，支撐機構固定好外刀架管實時位置，將雙套管刀架上部拆開，將雙套管刀架上部拆開，將加長節從內刀架桿的相鄰單節桿之間取出，雙套管刀架重新安裝好，支撐機構松開外刀架管，壓縮彈簧開始反彈，推動壓板和傳動桿向上運動，使得與傳動桿相連的連接件向上運動，使刀片向外擴張；旋轉驅動機構工作，帶動雙套管刀架工作，從而帶動刀頭旋轉，使得刀片上的刀刃對phc管樁進行內擴切割；

s3：去渣退刀，旋轉驅動機構停止工作，支撐機構固定好外刀架管實時位置，將雙套管刀架上部拆開，將加長節拆卸拼接于內刀架桿的相鄰單節桿之間，雙套管刀架重新安裝好，支撐機構松開外刀架管，內刀架桿向下擠壓壓板，使壓縮彈簧壓縮，與壓板相連的傳動桿向下推動鉸接體，連接件向下移動，向下拉動鉸接桿，使與連接件通過鉸接桿連接的刀片向內收縮，提升機構將收縮好的刀頭向上提升使之移出phc管樁。

本發明具有如下有益效果：

1、本發明可實現在土方開挖前管樁的切割，從而從根源上解決土方開挖側壓力對管樁的影響，避免了土方開挖對管樁的撓動，保障了工程質量，提高了作業效率，改善了工人的作業環境，降低項目施工成本，實現建筑節能。

2、本發明的雙套管刀架具有深孔鉆的技術優點，適用于管樁樁頂標高與自然地面之間的巨大高差，實用性強。

3、本發明的雙套管刀架的上部可拆卸，加長節可拼接于內刀架桿上，刀頭連接于雙套管刀架下端，這樣的結構，使得刀頭動力傳輸、刀頭固定和泥渣清除都集成于雙套管刀架，使得該雙套管刀架實用性強，并且可微型化。

4、本發明的刀頭具有土層取孔、內孔排渣、定點切斷、內縮退刀四合一功能，適用于phc管樁切割過程中的各個過程。

5、本發明結構簡單，設計合理，使用方便。

6、本發明設置有提升機構和支撐機構，能夠更方便施工，便于工人操作，有效提高工作效率。

附圖說明

圖1為本發明的雙套管刀架和刀頭連接撐開工作狀態示意圖；

圖2為本發明的雙套管刀架和刀頭連接收縮狀態示意圖；

圖3為本發明的刀頭結構示意圖；

圖4為本發明的整體示意圖；

圖5為本發明的圖4的右視圖；

圖6為本發明的鏈軸示意圖；

圖7為本發明的連接件的俯視圖。

圖中附圖標記表示為：

1-旋轉驅動機構、2-雙套管刀架、21-內刀架桿、22-外刀架管、3-刀頭、31-連接管、32-刀片、321-刀刃、33-鉸接體、34-壓板、35-傳動桿、36-壓縮彈簧、37-底座、38-連接件、39-鉸接桿、4-加長節、5-提升機構、51-支撐柱、52-橫桿、53-放鏈器、531-鏈軸、532-收放鏈、533-鎖孔、54-鎖止件、541-轉桿、542-鎖止電機、543-鎖塊、55-滑軌、56-滾筒、57-滑塊、58-轉動電機、6-支撐機構、60-殼體、61-橫板、62-固定件、63-貼合部、64-氣缸、65-伸縮桿。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例來對本發明進行詳細的說明。

參見圖1-3，phc管樁內擴式切割設備，包括旋轉驅動機構1、雙套管刀架2和刀頭3；雙套管刀架2一端與旋轉驅動機構1連接，另一端與刀頭3連接；雙套管刀架2包括內外套設的內刀架桿21和外刀架管22，內刀架桿21長度可調；刀頭3包括連接管31、若干刀片32和一鉸接體33；連接管31上端與外刀架管22下端固定連接且其內部相互連通，連接管31內部從上到下依次設置的可上下滑動的壓板34、豎直的傳動桿35、套設于傳動桿35上的壓縮彈簧36和固定于連接管31內的底座37；內刀架桿21下端與壓板34固定連接，傳動桿35上端與壓板34固定連接，傳動桿35下端穿出底座37；若干刀片32上端與連接管31下部鉸接且圍繞連接管31下部環形設置；鉸接體33包括位于若干刀片32中心的連接件38和若干環形設置于連接件38外圍的鉸接桿39；連接件38與傳動桿35下端固定連接；鉸接桿39兩端分別與連接件38和刀片32鉸接。參見圖7，連接件38為一水平設置的圓盤。

參見圖3，所述刀片32的外表面從上至下設置有多層且相互平行的刀刃321，使得切割的效果更好。

參見圖2，所述外刀架管22上部由若干單節管拼接而成；內刀架桿21上部由若干單節桿拼接而成；一加長節4可拆卸拼接于相鄰單節桿之間，方便實現內刀架桿21的長度調節，使得縮刀和擴刀更方便。

參見圖4和圖5，phc管樁內擴式切割設備，還包括一提升機構5，提升機構5包括豎直設置的支撐柱51、水平設置的橫桿52、放鏈器53和鎖止件54，支撐柱51朝向雙套管刀架2一側設置有豎直方向的滑軌55，支撐柱51上端轉動設置有水平的滾筒56，橫桿52一端固定設置有滑塊57且套設于滑軌55內，橫桿52另一端與旋轉驅動機構1固定連接；放鏈器53包括鏈軸531和收放鏈532，鏈軸531水平設置于支撐柱51的滑軌55所在面的相對面的下部，收放鏈532一端固定于鏈軸531上，另一端纏繞鏈軸532后，向上繞過滾筒56與滑塊57固定連接；鏈軸531一端與一轉動電機58的轉軸固定連接；鎖止件54用于制動鏈軸531。

參見圖4和圖6，所述鎖止件54包括向下彎折的轉桿541以及設置于鏈軸531一端的周面上環形對稱的若干鎖孔533，轉桿541一端與一鎖止電機542的轉軸固定連接，轉桿541另一端固定設置有鎖塊543，鎖塊543與鎖孔533相配合。

參見圖4和圖5，phc管樁內擴式切割設備，還包括支撐機構6；支撐機構6包括兩相對設置的橫板61，兩橫板61一端分別固定于支撐柱51上與滑軌55所在面的兩相鄰面上；兩橫板61另一端面向雙套管刀架2分別設置有固定件62，固定件62包括殼體60和靠近雙套管刀架2設置的貼合部63，殼體60內部設置有氣缸64，氣缸64的伸縮桿65伸出殼體60與貼合部63固定連接，伸縮桿65伸展使得貼合部63緊貼外刀架管22外表面，固定外刀架管22實時位置。

一種phc管樁內擴式切割設備的使用方法，包括上述phc管樁內擴式切割設備，其操作步驟如下：

s1：伸入phc管樁內部，初始狀態內刀架桿21上部接有加長節4，刀片32向內收縮，然后將刀頭3移至phc管樁的正上方，對準phc管樁中心孔后，提升機構5控制刀頭3下移至phc管樁內需要切割部位，雙套管刀架2上部位于phc管樁上方；

s2：內切割，支撐機構6固定好外刀架管22實時位置，將雙套管刀架2上部拆開，將雙套管刀架2上部拆開，將加長節4從內刀架桿21的相鄰單節桿之間取出，雙套管刀架2重新安裝好，支撐機構6松開外刀架管22，壓縮彈簧36開始反彈，推動壓板34和傳動桿35向上運動，使得與傳動桿35相連的連接件38向上運動，使刀片32向外擴張；旋轉驅動機構1工作，帶動雙套管刀架2工作，從而帶動刀頭3旋轉，使得刀片32上的刀刃321對phc管樁進行內擴切割；

s3：去渣退刀，旋轉驅動機構1停止工作，支撐機構6固定好外刀架管22實時位置，將雙套管刀架2上部拆開，將加長節4拆卸拼接于內刀架桿21的相鄰單節桿之間，雙套管刀架2重新安裝好，支撐機構6松開外刀架管22，內刀架桿21向下擠壓壓板34，使壓縮彈簧36壓縮，與壓板34相連的傳動桿35向下推動鉸接體33，連接件38向下移動，向下拉動鉸接桿39，使與連接件38通過鉸接桿39連接的刀片32向內收縮，提升機構5將收縮好的刀頭3向上提升使之移出phc管樁。

以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。