[发明专利]液压动力静力协同压桩机

说明书

技术领域

 本发明涉及建筑基础施工的建筑工程机械，简称桩工机械，具体涉及一种利用锤击机（包括柴油锤、液压锤）和液压静力压桩机这两种不同原理的桩工机械综合协同而成的液压动力静力协同压桩机。

背景技术

在混凝土预制桩施压工程中，当前我国广泛使用的桩工机械有锤击桩机和液压静力压桩机。从资源节约和环境友好两项国策的综合评价上看，液压锤击桩机最好，静力压桩机次之，柴油锤击桩机再次之。分述于下：

（一）液压锤击桩机

液压锤由外缸——驱动缸、外罩壳、配重和桩帽组成。内缸——冲击缸由压力油室、浮动活塞、充氮室、冲击头组成。压力油室的油压可以调压，用以调节氮气的压力，进而调节冲击动力的延缓传力的作用，氮气压力大，则延缓时间长，传力也大，利于冲击动力之正向波能完全传递到桩头，加大桩的贯入力，氮气压力小则桩头的灌入力度小。这是柴油锤和静力压桩机达不到的重要指标。但液压锤的结构复杂，材质要求高、加工难度大、制造成本高，国内尚少有成熟液压锤产品，它是靠锤头打击桩顶而沉桩的。

（二）液压静力压桩机

液压静力压桩机经过了四十年的从无到有、从小到大、从少到多的发展过程，其主要优点是工效高、噪音小、压桩力可视性强，能及时调节桩身的垂直度，使送桩深度不受国际2m的限制，大大减少了桩尾的浪费。其缺点是无法节约钢铁资源，机械总重与长短船底平面之面积尺寸难于协调，要减少接地比压，则需加大长短船的底面尺寸，边桩距随之加大，适当减小长短船底面尺寸，边桩距控制在4m之内，则长船的接地比压在10t/㎡以上，短船的接地比压在15～18t/㎡之内，这些接地比压经常会大于施工工地的地耐力，使陷机经常发生，必须在工地表面垫上建筑垃圾或片石，才能增加地耐力，减少陷机的发生，为了解决这些问题，近年来国内已有如下思路：

1.液压静动力复合压桩机（专利公告号：CN2216079）：在夹桩箱上安装了一组冲击锤（每个冲击锤由液压缸、支架重锤、缓冲垫组成）。它们与压桩油缸呈十字排列，压力油源与压力油缸共用。压桩油缸产生的静压力与落锤产生的动力叠加起来，使桩身沉入地基之中，满足软硬地基的施工要求。静力和动力可以分开使用，也可以合成使用，结构简单，可用中小吨位的压桩机代替大吨位的压桩机。

由于上述冲击锤所产生的冲击动力打击在夹桩箱上，压桩油缸的缸筒固定在门架横梁之上，活塞杆端部连在夹桩箱上，振动开始时，冲击动力通过夹桩箱传递到活塞杆之上，使活塞杆、活塞突然下沉一个沉程，压桩油缸有杆腔中的泄油量突然加大，无杆腔中的给油量也突然加大，都会产生流体力学中指出脉冲浪涌升压，对管路、液压元件会产生大的破坏作用，使系统无法正常工作。

2.液压振动压桩机（专利公告号：CN2632150）：压桩油缸安装在门架的横梁之上，其活塞杆向下推压、或缩回、活塞杆的下端面上装有一液力激振装置（和压桩油缸共用一个压力油源）。此激振装置的下平面和夹桩箱连为一体。夹桩箱和激振装置的四个角部装有导向滑块与门架立柱铁轨之间为滑动配合。静力压桩时，激振装置产生振动，使桩头易于穿过中间夹层的砾砂层，桩头进入持力层后，贯入能力也会加大，压桩效率高，工作噪音低，且对桩身无损差。

由于上述压桩油缸的缸筒固定在门架之上，液力激振装置安装压桩油缸活塞杆的下端，振动时活塞杆及导向套中的密封圈不断和缸筒及活塞杆振动摩擦，使密封圈反复磨损，工作寿命大为缩短，甚至无法正常工作。

3.电动振动沉桩机：二十世纪七十年代末出现了电动振动沉桩机，一直延续到现在还在工地施工，它有步履式行走机构、主机架、竖向导向桩架、振动箱、沉管引灌钢管、多台卷扬机等组成。振动箱中有二台4极（或6极）交流异步电动机，各驱动一个偏心轮，振动箱底部安装沉管引导钢管，钢管的底部套了一个预制混凝土桩头，卷扬钢丝绳拉着振动箱，在动力作用下引导钢管下沉，沉到设计深度后，边振动边提升钢管，边将搅拌好的混凝土灌入钢管之中，到一定量后，停止提升，但振动还得维持，以保证砂、石、水泥浆均匀拌合。再继续下一个边振边提升边落入混凝土的过程，如此反复多次后，再将已预制好的钢筋笼从振动箱中间的空孔吊入钢管之中，接着边浇混凝土边振动边提升，直到钢筋笼露出钢管底部，且露在地表时整个桩体就完成了。引孔钢管外径Φ325mm，成桩后桩径Φ340mm，最大桩深25m，总机重量约10t，无需配重。本机型已使用几十年了，说明技术上是成熟的，二台驱动马达各35KW、4极，每个偏心轮重约0.4t，偏心距为35～40mm。为了将偏心轮从180°旋转到360°，而付出了35KW功率，如何减少这一能量消耗，是一项需要下一次创新的问题。