CN108532596B - 一种打桩装置及打桩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种打桩装置及打桩方法，所述装置包括：桩锤、桩锤线圈、桩体、桩体线圈以及支撑机构；所述支撑机构为所述桩锤及所述桩体提供支撑，以使所述桩锤及所述桩体在所述支撑机构上自由运动；所述桩锤线圈固定在所述桩锤上，所述桩体线圈与所述桩体接触，所述桩体线圈与所述桩锤线圈同轴设置，在所述桩体线圈与所述桩锤线圈之间留有预设距离，以确保所述桩体线圈与所述桩锤线圈之间的电磁力满足需求。通过本发明为桩基施工提供一种结构简单、操作便捷、冲击力可调节、效率高、能耗小、安全可靠、无污染、适用于不同土壤的打桩装置。

Description

一种打桩装置及打桩方法

技术领域

本发明属于桩基施工领域，更具体地，涉及一种打桩装置及打桩方法。

背景技术

锤击沉桩方法主要通过桩锤下落产生的冲击克服土对桩的阻力，从而把桩击入地基。常用的桩锤包括：柴油锤和液压锤。柴油锤通过燃油爆炸推动活塞往复运动而锤击打桩，它的机械结构简单，但是能量传递率低，装置可靠性差，维护修理频繁，同时难以准确调节和控制打桩力，作业时排出的废气油烟极易造成严重的环境污染，操作人员工作条件十分恶劣。液压锤主要通过油缸驱动冲击部分来击打桩体，比柴油锤相比，它的冲程较短，冲击频率高。通过调节油压，可以调节冲击力，但是液压锤的结构较为复杂，控制繁琐，制造成本高，造价贵，能耗大。此外，由于液压系统的组成元件繁多，一旦出现机器故障，只能排查、修理或者更换相关部件，检修费时，维护成本高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种打桩装置及打桩方法，其目的在于为桩基施工提供一种结构简单、操作便捷、冲击力可调节、效率高、能耗小、安全可靠、无污染、适用于不同土壤的打桩装置，由此解决传统柴油锤打桩所存在的环境污染大、装置可靠性差、难以调节打桩力和液压锤打桩存在的控制复杂、造价贵、维护成本高等问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种打桩装置，包括：桩锤、桩锤线圈、桩体、桩体线圈以及支撑机构；

所述支撑机构为所述桩锤及所述桩体提供支撑，以使所述桩锤及所述桩体在所述支撑机构上自由运动；

所述桩锤线圈固定在所述桩锤上，所述桩体线圈与所述桩体接触，所述桩体线圈与所述桩锤线圈同轴设置，在所述桩体线圈与所述桩锤线圈之间留有预设距离，以确保所述桩体线圈与所述桩锤线圈之间的电磁力满足需求。

优选地，所述桩锤线圈与所述桩体线圈用于同时通入方向相反的脉冲电流，以使所述桩锤线圈与所述桩体线圈之间产生电磁排斥力，此时，所述桩体线圈受到排斥力作用，带动所述桩体向下运动，所述桩锤线圈在排斥力作用下带动所述桩锤向上运动，运动到一定高度后，变为自由落体运动，所述桩锤下落，对所述桩体产生二次打击效果。

优选地，所述桩锤呈T字型，通过设置所述桩锤的高度保证所述桩锤线圈和所述桩体线圈之间不发生撞击，达到保护线圈的目的。

优选地，所述桩体和所述桩锤之间的距离能够灵活调整，打桩开始前，所述桩锤紧贴所述桩体，或者所述桩锤与所述桩体之间保持预设间距，以调节打桩力。

优选地，所述支撑机构包括桩架和夹桩机构，所述夹桩机构包括夹持部件和横梁；

所述桩架设置在地面上，所述桩锤安装在所述桩架上，所述桩锤能够在所述桩架内自由运动，所述夹持部件通过所述横梁固定在所述桩架上，所述夹持部件与所述桩体接触，用于夹持和松开所述桩体，所述横梁与所述桩架连接，其能够在所述桩架内自由运动，所述桩体线圈通过所述夹桩机构与所述桩体间接接触。

优选地，所述支撑机构包括导向套筒，所述桩锤安装在所述导向套筒上，所述导向套筒装设有导轨结构，在所述导向套筒中心开有通孔，所述桩体位于通孔之中，所述导向套筒能够整体向上或者向下移动；所述桩锤和所述桩体能够在所述导向套筒内上下移动。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于上述任意一项所述的打桩装置的打桩方法，包括：

在所述桩锤线圈与所述桩体线圈中同时通入方向相反的脉冲电流，以使所述桩锤线圈与所述桩体线圈之间产生电磁排斥力，所述桩体线圈受到排斥力作用，带动所述桩体向下运动，所述桩锤线圈在排斥力作用下带动所述桩锤向上运动，运动到一定高度后，变为自由落体运动，所述桩锤下落，对所述桩体产生二次打击效果；

调节所述桩锤线圈和所述桩体线圈的电流、所述桩锤和所述桩体的初始距离，重复打桩操作，直至打桩完成。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明采用脉冲线圈之间的排斥力作为传统锤击打桩中的冲击力，装置结构简单轻便，操作简易，易于施工和现场作业，打桩过程完全采用电能，高效率，清洁无污染，减小噪声，安全可靠，装置运行稳定性强，维护方便，使用寿命长，可以适应不同土壤的沉桩工作，且不受桩尺寸和类型的影响。特别适合桥梁、港湾及海上平台等桩基工程，适用于大直径超长桩、特重型桩、水下桩的作业需求。

(2)本发明通过调节桩锤线圈和桩体线圈的电流、桩锤和桩体的初始距离，可以灵活获取、记录并且调节打桩力，保证桩的承载力并避免锤击过度而使桩身断裂，达到最优的打桩效果。单次脉冲放电时间极短，单次放电可实现对桩体连续两次击打的效果，单次打桩行程长，速度快，单次作业完成后即可马上进行下一次作业，打桩效率高。同时，打桩力度、频率和行程都易于控制，可以有效降低装置磨损，扩容性强。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种打桩装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种打桩装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了一种打桩装置，包括：桩锤、桩锤线圈、桩体、桩体线圈以及支撑机构；

支撑机构为桩锤及桩体提供支撑，以使桩锤及桩体在支撑机构上自由运动；

桩锤线圈固定在桩锤上，桩体线圈与桩体接触，桩体线圈与桩锤线圈同轴设置，在桩体线圈与桩锤线圈之间留有预设距离，以确保桩体线圈与桩锤线圈之间的电磁力满足需求。

其中，桩锤线圈可以镶嵌在桩锤内部或者环绕在桩锤外部，具体采用何种方式本发明实施例不作唯一性限定。

其中，桩体线圈与桩锤线圈之间的距离可以根据需要确定，以确保两线圈间有足够的电磁力。

其中，桩锤线圈和/或桩体线圈可以是整体单独一个线圈，也可以是多个小线圈，方便扩容，灵活装配，具体采用何种方式本发明实施例不作唯一性限定。

在本发明实施例中，桩锤线圈与桩体线圈用于同时通入方向相反的脉冲电流，以使桩锤线圈与桩体线圈之间产生电磁排斥力，此时，桩体线圈受到排斥力作用，带动桩体向下运动，桩锤线圈在排斥力作用下带动桩锤向上运动，运动到一定高度后，变为自由落体运动，桩锤下落，对桩体产生二次打击效果。

在一个可选的实施方式中，桩锤呈T字型，通过设置桩锤的高度保证桩锤线圈和桩体线圈之间不发生撞击，达到保护线圈的目的。

其中，桩锤呈T字型，也有利于提高单次打桩的冲程。

在一个可选的实施方式中，桩体和桩锤之间的距离能够灵活调整，打桩开始前，桩锤紧贴桩体，或者桩锤与桩体之间保持预设间距，以调节打桩力。

其中，预设间距可以根据实际需要确定。

在一个可选的实施方式中，支撑机构包括桩架和夹桩机构，夹桩机构包括夹持部件和横梁；

桩架设置在地面上，桩锤安装在桩架上，桩锤能够在桩架内自由运动，夹持部件通过横梁固定在桩架上，夹持部件与桩体接触，用于夹持和松开桩体，横梁与桩架连接，其能够在桩架内自由运动，桩体线圈通过夹桩机构与桩体间接接触。

其中，桩体线圈固定在夹桩机构上，可以嵌套在夹桩机构的下方，或者整体环绕固定在夹持部件的外部，通过夹桩机构与桩体连成一体，具体采用何种方式本发明实施例不作唯一性限定。

其中，夹持部件可以灵活更换，从而适应不同形状的桩基需求。

在一个可选的实施方式中，支撑机构包括导向套筒，桩锤安装在导向套筒上，导向套筒装设有导轨结构，在导向套筒中心开有通孔，桩体位于通孔之中，导向套筒能够整体向上或者向下移动；桩锤和桩体能够在导向套筒内上下移动。

作为一种可选的实施方式，套筒可以是一个密封罩，或者其内部采用真空环境，或者其上面覆盖吸音材料，保证桩锤与桩体的撞击发生在导向套筒内部，从而大大消除打桩的噪声，同时套筒可以具有导向作用。

其中，通过调节桩锤线圈和桩体线圈的电流、桩锤和桩体的初始距离，可以灵活控制打桩力，从而达到最佳打桩效果。

以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明实施例的打桩装置的总体结构包括：桩锤1、桩锤线圈2、桩架3、桩体4、桩体线圈5、夹持部件6、横梁7。

桩架3设在地面，为桩锤1和夹桩机构提供支撑，具有导轨结构；桩锤1安装在桩架3上，桩锤1可以在桩架3上自由运动；桩锤线圈2固定在桩锤1上；夹桩机构包括夹持部件6和横梁7，夹持部件6用来夹持和松开桩体4，横梁7与桩架3连接，夹桩机构可以在导轨内上下运动；桩体线圈5整体环绕固定在夹持部件6的外部，通过夹桩机构与桩体4连成一体；桩体线圈5与桩锤线圈2同轴设置，距离较近，以确保两线圈间有足够的电磁力。

打桩方法包括如下步骤：

(1)将桩架3设立在地面上，桩锤1与桩架3相连，可以在桩架3上自由运动，桩锤线圈2嵌入桩锤1的沟槽中；

(2)夹持部件6夹紧桩体4，桩体线圈5通过夹持部件6紧固于桩体4上；

(3)夹桩机构可以通过桩架3的导轨实现自身的上下自由运动；

(4)打桩过程中，在桩锤线圈2与桩体线圈5中同时通入方向相反的脉冲电流，线圈之间产生强大的电磁排斥力，桩体线圈5受到排斥力作用，通过夹持部件6带动桩体4向下运动，桩锤线圈2在排斥力作用下带动桩锤1向上运动，运动到一定高度后，变为自由落体运动，对桩体产生二次打击效果；

(5)一次脉冲完成后，单次打桩结束。重复步骤(4)，直至桩体4完全打入土中。

在一个可选的实施方式中，可根据单次打桩的结果，调节桩锤位置或者夹桩机构位置，从而灵活调控下一次打桩的行程。

实施例2

如图2所示，本发明实施例的打桩装置的总体结构包括：桩锤1、桩锤线圈2、桩体4、桩体线圈5、导向套筒8。

桩锤1为T字型，安装在导向套筒8上；桩锤线圈2采用螺栓紧固连接在桩锤1的下部；导向套筒8装设有导轨结构，中心开有通孔，桩体4位于通孔之中，导向套筒8可以整体向上或者向下移动；桩锤1和桩体4可在导向套筒8内上下移动；桩体线圈5采用螺栓紧固连接在桩体4的桩头(即桩帽)部分；桩体线圈5与桩锤线圈2同轴设置，距离较近，以确保两线圈间有足够的电磁力。

打桩方法包括如下步骤：

(1)将桩锤1安装在导向套筒8的内部，桩锤线圈2通过螺栓紧固连接在桩锤1上面；

(2)桩体线圈5紧固连接在桩体4的桩头(即桩帽)部分，桩体4置于导向套筒8内部，受力自由下移；

(3)打桩开始前，桩锤1恰好位于桩体4的正上方(桩体线圈5的正中间)，桩锤1设计成T字型，以确保打桩作业开始前，桩锤线圈2和桩体线圈5之间保持一定距离；

(4)打桩过程中，在桩锤线圈2与桩体线圈5中同时通入方向相反的脉冲电流，线圈之间产生强大的电磁排斥力，桩体线圈5受到排斥力作用，带动桩体4向下运动，桩锤线圈2在排斥力作用下带动桩锤1向上运动，运动到一定高度后，变为自由落体运动，对桩体产生二次打击效果；

(5)桩锤1下落后，其位置恰好处于桩体线圈5的正中间，由于桩锤1设计呈T字型，单次放电结束后，桩锤线圈2和桩体线圈5之间仍会保留一定间隙，因此，能够保证两个线圈在打桩过程中不发生撞击，起到保护线圈的目的，从而实现装置的可靠运行，延长其使用寿命；

(6)一次脉冲完成后，重复步骤(5)，直至桩体4完全打入土中。

在一个可选的实施方式中，可以在导向套筒8内增设磁轭结构，使磁场尽量集中在桩体线圈5与桩锤线圈2之间，从而增大打桩力，提高电源利用效率。

在一个可选的实施方式中，导向套筒8内部可增设密封罩或为真空环境，保证桩锤在密封罩内工作，大大消除打桩的噪声。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种打桩方法，其特征在于，打桩装置包括：桩锤、桩锤线圈、桩架、桩体、桩体线圈、夹持部件、横梁；

桩架设在地面，为桩锤和夹桩机构提供支撑，具有导轨结构；桩锤安装在桩架上，桩锤在桩架上自由运动；桩锤线圈固定在桩锤上；夹桩机构包括夹持部件和横梁，夹持部件用来夹持和松开桩体，横梁与桩架连接，夹桩机构在导轨内上下运动；桩体线圈整体环绕固定在夹持部件的外部，通过夹桩机构与桩体连成一体；桩体线圈与桩锤线圈同轴设置，距离能够确保两线圈间有足够的电磁力；

打桩方法包括如下步骤：

（1）将桩架设立在地面上，桩锤与桩架相连且能够在桩架上自由运动，桩锤线圈嵌入桩锤的沟槽中；

（2）夹持部件夹紧桩体，桩体线圈通过夹持部件紧固于桩体上；

（3）夹桩机构通过桩架的导轨实现自身的上下自由运动；

（4）打桩过程中，在桩锤线圈与桩体线圈中同时通入方向相反的脉冲电流，线圈之间产生电磁排斥力，桩体线圈受到排斥力作用，通过夹持部件带动桩体向下运动，桩锤线圈在排斥力作用下带动桩锤向上运动，运动到一定高度后，变为自由落体运动，对桩体产生二次打击效果；

（5）一次脉冲完成后，单次打桩结束；重复步骤（4），直至桩体完全打入土中。

2.根据权利要求1所述的打桩方法，其特征在于，根据单次打桩的结果，调节桩锤位置或者夹桩机构位置，从而调控下一次打桩的行程。

3.一种打桩方法，其特征在于，打桩装置包括：桩锤、桩锤线圈、桩体、桩体线圈、导向套筒；

桩锤为T字型，安装在导向套筒上；桩锤线圈采用螺栓紧固连接在桩锤的下部；导向套筒装设有导轨结构，中心开有通孔，桩体位于通孔之中，导向套筒整体向上或者向下移动；桩锤和桩体在导向套筒内上下移动；桩体线圈采用螺栓紧固连接在桩体的桩头部分；桩体线圈与桩锤线圈同轴设置，距离能够确保两线圈间有足够的电磁力；

打桩方法包括如下步骤：

（1）将桩锤安装在导向套筒的内部，桩锤线圈通过螺栓紧固连接在桩锤上面；

（2）桩体线圈紧固连接在桩体的桩头部分，桩体置于导向套筒内部，受力自由下移；

（3）打桩开始前，桩锤位于桩体的正上方，桩锤设计成T字型，以确保打桩作业开始前，桩锤线圈和桩体线圈之间保持一定距离；

（4）打桩过程中，在桩锤线圈与桩体线圈中同时通入方向相反的脉冲电流，线圈之间产生电磁排斥力，桩体线圈受到排斥力作用，带动桩体向下运动，桩锤线圈在排斥力作用下带动桩锤向上运动，运动到一定高度后，变为自由落体运动，对桩体产生二次打击效果；

（5）桩锤下落后，其位置处于桩体线圈的正中间，由于桩锤设计呈T字型，单次放电结束后，桩锤线圈和桩体线圈之间仍会保留一定间隙，能够保证两个线圈在打桩过程中不发生撞击，起到保护线圈的目的；

（6）一次脉冲完成后，重复步骤（5），直至桩体完全打入土中。

4.根据权利要求3所述的打桩方法，其特征在于，在导向套筒内增设磁轭结构，使磁场尽量集中在桩体线圈与桩锤线圈之间，从而增大打桩力，提高电源利用效率。

5.根据权利要求3所述的打桩方法，其特征在于，导向套筒内部增设密封罩或为真空环境，保证桩锤在密封罩内工作，消除打桩的噪声。