CN111705797A - 一种沉桩和打桩系统及使用该系统的沉桩和打桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种沉桩和打桩系统及使用该系统的沉桩和打桩施工方法，沉桩和打桩系统包括抱桩装置、频率传感器、PLC控制器、液压控制端和锤芯，频率传感器用于检测桩腿的振动频率并将数据发送给PLC控制器；PLC控制器用于接收数据并分析，且根据分析结果发送控制信号至液压控制端；液压控制端用于控制锤芯；沉桩和打桩施工方法则使用该系统。本发明仅采用了锤芯即可对桩腿进行沉桩作业和打桩作业，从而省去了使用振动锤，简化了工作步骤，提高了工作效率；频率传感器可以更好地对沉桩作业和打桩作业的进行监测，及时发现问题，方便工作人员对故障问题进行排查，从而保障了沉桩作业和打桩作业的顺利进行，且降低了施工过程中存在的风险。

Description

一种沉桩和打桩系统及使用该系统的沉桩和打桩施工方法

技术领域

本发明涉及打桩沉桩施工技术领域，具体为一种沉桩和打桩系统及使用该系统的沉桩和打桩施工方法。

背景技术

对于海洋作业等建筑作业，为了使建筑物基础坚固，一般需要将桩腿打入土里。现有技术中，通常采用液压打桩锤对桩腿进行打桩，但在打桩作业之前，还需要采用振动锤对桩腿进行沉桩作业。在沉桩作业中，通常是采用振动锤，通过振动锤的低频振动使桩腿沉入一定的深度，对桩腿起一个初步固定的作用。当桩腿沉入泥土中一定深度时，再利用液压打桩锤对桩腿进行打桩作业，使其沉至规定深度。现有技术中，沉桩和打桩作业的步骤较为繁琐，且工作效率低；而且对于沉桩和打桩过程中的工作状态没有很好的监测。

发明内容

本发明的目的在于提出一种沉桩和打桩系统及使用该系统的沉桩和打桩施工方法，以解决现有技术中沉桩和打桩作业的步骤较为繁琐，且工作效率低，而且对于沉桩和打桩过程中的工作状态没有很好的监测的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种沉桩和打桩系统，包括抱桩装置、频率传感器、PLC控制器、液压控制端和锤芯；

所述抱桩装置套设在桩腿上；

所述频率传感器设置在所述抱桩装置上，且与所述PLC控制器通过数据线束连接，所述频率传感器用于检测所述桩腿的振动频率并将数据发送给所述PLC控制器；

所述PLC控制器与所述液压控制端通过数据线束连接，所述PLC控制器用于接收所述频率传感器发出的数据并分析，且根据分析结果发送控制信号至所述液压控制端；

所述液压控制端用于控制和调节所述锤芯的打桩动作和频率。

优选地，还包括设置在所述抱桩装置上的距离传感器，所述距离传感器与所述PLC控制器通过数据线束连接，所述距离传感器用于检测所述桩腿的水平位置距离并将数据发送至所述PLC控制器。

优选地，所述抱桩装置包括桩套和抱桩器，所述抱桩器包括螺纹调节杆和锁紧部；

所述桩套套设在所述桩腿上，所述桩套的侧壁开设有螺纹孔；

所述锁紧部设置于所述螺纹调节杆的一端，且所述螺纹调节杆可相对所述锁紧部转动，所述锁紧部位于所述桩套内且与所述桩腿抵接，所述螺纹调节杆贯穿所述桩套的侧壁且与所述螺纹孔螺纹连接。

优选地，所述锁紧部与所述桩腿抵接的一端设置有倒齿。

优选地，所述抱桩装置设有多个所述抱桩器，且多个所述抱桩器绕所述桩套的圆周方向均匀分布设置。

优选地，还包括设置在所述抱桩装置上方的打桩锤主体，所述打桩锤主体包括锤壳、替打、减震装置和锤底座；所述减震装置设置在所述锤底座内，且所述减震装置和所述锤底座套设在所述替打上；所述替打位于所述桩腿的正上方；所述锤底座位于所述抱桩装置的正上方且位于所述锤壳的正下方。

优选地，所述减震装置包括减震环和液压减震器，所述减震环沿所述锤芯的击打方向开设有安装孔，所述液压减震器设置在所述安装孔内。

为实现上述目的，本发明还提出沉桩和打桩施工方法，使用如上所述的沉桩和打桩系统，包括如下步骤：

步骤一：所述液压控制端控制所述锤芯对所述桩腿进行沉桩作业；

步骤二：所述频率传感器实时检测沉桩作业中所述桩腿的振动频率，并将数据传输至所述PLC控制器；

步骤三：所述PLC控制器接收所述频率传感器发出的数据并分析，若频率波形异常则发送控制信号至所述液压控制端，使所述液压控制端控制所述锤芯停止沉桩作业；

步骤四：若频率波形变小且稳定，则所述液压控制端控制所述锤芯进行打桩作业。

优选地，在沉桩作业和打桩作业过程中，所述距离传感器实时检测所述桩腿的水平位置距离并将数据发送至所述PLC控制器；所述PLC控制器対所述距离传感器发送的数据进行分析，若出现异常，则发送控制信号给所述液压控制端，使其控制所述锤芯停止作业。

优选地，在打桩作业过程中，所述频率传感器实时检测打桩作业中所述桩腿的振动频率，并将数据传输至所述PLC控制器；所述PLC控制器接收所述频率传感器发出的数据并分析，若频率波形异常则发送控制信号至所述液压控制端，使所述液压控制端控制所述锤芯停止打桩作业。

本发明一种沉桩和打桩系统及使用该系统的沉桩和打桩施工方法，具有以下有益效果：

1、本技术方案仅仅采用了所述锤芯即可对所述桩腿进行沉桩作业和打桩作业，从而省去了使用振动锤，简化了工作步骤，提高了工作效率；所述锤芯兼顾沉桩和打桩作业，实现了功能的最大化。

2、设置所述频率传感器和所述距离传感器，可以更好地对沉桩作业和打桩作业进行监测，及时发现问题，方便工作人员对故障问题进行排查，从而保障了沉桩作业和打桩作业的顺利进行，且降低了施工过程中存在的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明沉桩和打桩系统框架结构示意图；

图2为本发明沉桩和打桩系统结构示意图；

图3为本发明打桩锤主体剖面结构示意图；

图4为本发明抱桩装置与桩腿装配的剖面结构示意图；

图5为本发明抱桩器结构示意图；

图6为本发明打桩锤主体拆去锤壳后的剖面结构示意图；

图7为本发明打桩锤主体爆炸结构示意图；

图8为本发明沉桩和打桩施工方法步骤图一；

图9为本发明沉桩和打桩施工方法步骤图二。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	抱桩装置	5	锤芯
11	桩套	6	桩腿
				111	螺纹孔	7	距离传感器
12	抱桩器	8	打桩锤主体
				121	螺纹调节杆	81	锤壳
122	锁紧部	82	替打
				1221	倒齿	83	减震装置
2	频率传感器	831	减震环
				3	PLC控制器	8311	安装孔
4	液压控制端	832	液压减震器
						84	锤底座

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至图7所示，一种沉桩和打桩系统，包括抱桩装置1、频率传感器2、PLC控制器3、液压控制端4和锤芯5；

所述抱桩装置1套设在桩腿6上；

所述频率传感器2设置在所述抱桩装置1上，且与所述PLC控制器3通过数据线束连接，所述频率传感器2用于检测所述桩腿6的振动频率并将数据发送给所述PLC控制器3；

所述PLC控制器3与所述液压控制端4通过数据线束连接，所述PLC控制器3用于接收所述频率传感器2发出的数据并分析，且根据分析结果发送控制信号至所述液压控制端4；

所述液压控制端4用于控制和调节所述锤芯5的打桩动作和频率。

本沉桩和打桩系统主要应用于沉桩、打桩施工过程中。所述抱桩装置1套设在所述桩腿6上，所述频率传感器2设置在所述抱桩装置1上，具体可固定安装在所述抱桩装置1的侧壁上。所述频率传感器2与所述PLC控制器3通过数据线束连接；在所述锤芯5对所述桩腿6进行沉桩作业和打桩作业过程中，由于所述锤芯5对所述桩腿6的撞击，所述桩腿6会产生一定频率的振动，且振动频率跟所述锤芯5的打击力度、打击频率、所述桩腿6陷入泥土中的深度等因素有关；所述频率传感器2用来测量所述锤芯5在对所述桩腿6进行沉桩作业或打桩作业过程中所述桩腿6的振动频率，并且将所测得的数据通过数据线束传输至所述PLC控制器3。所述PLC控制器3接收所述频率传感器2发送的数据并进行分析，如果频率波形与所设定的频率波形相差较大、或者频率波形波动较大时，则发送控制信号至所述液压控制端4；所述液压控制端4接收到控制信号后则控制所述锤芯5停止对所述桩腿6的沉桩或打桩作业。所检测到的频率波形与所设定的频率波形相差较大、或者频率波形波动较大，则意味着沉桩或打桩作业没能顺利正常进行，可能是所述桩腿6倾斜、也可能是所述锤芯5没能准确地撞击在所述桩腿6上，因此需要及时停止所述锤芯5的沉桩或打桩动作，对故障进行分析并及时排除故障，才能继续完成沉桩或打桩作业。所述锤芯5一般采用的都是液压系统控制的锤芯，而所述液压控制端4则负责控制所述锤芯5，包括控制所述锤芯5运作或停止、控制打击力度、控制打击频率等。

对于海洋作业等建筑作业，为了使建筑物基础坚固，一般需要将桩腿打入土里。现有技术中，通常采用液压打桩锤对桩腿进行打桩，但在打桩作业之前，还需要采用振动锤对桩腿进行沉桩作业。在沉桩作业中，通常是采用振动锤，通过振动锤的低频振动使桩腿沉入一定的深度，对桩腿起一个初步固定的作用。当桩腿沉入泥土中一定深度时，再利用液压打桩锤对桩腿进行打桩作业，使其沉至规定深度。现有技术中，沉桩和打桩作业的步骤较为繁琐，且工作效率低；而且对于沉桩和打桩过程中的工作状态没有很好的监测。本技术方案，所述液压控制端4可控制所述锤芯5的打击频率，以此来实现低频振动沉桩；相比于现有设计，本技术方案仅仅采用了所述锤芯5即可对所述桩腿6进行沉桩作业和打桩作业，从而省去了使用振动锤，简化了工作步骤，提高了工作效率；所述锤芯5兼顾沉桩和打桩作业，实现了功能的最大化。在沉桩过程中，若所述频率传感器2所检测的频率波形较小且稳定时，此时则可判断沉桩作业基本完成，接下来则可以调整所述锤芯5的打击力度和打击频率，使其对所述桩腿6进行下一步的打桩作业。不管是在沉桩作业过程中，还是打桩作业过程中，所述频率传感器2均能实时检测所述桩腿6的振动频率并将数据发送至所述PLC控制器3，以此来实时检测沉桩或打桩作业工作状态是否正常；若检测到异常，所述PLC控制器3还能及时发送控制信号给所述液压控制端4，使其控制所述锤芯5停止作业，方便工作人员对异常状态进行分析、排查，待排除故障后又能继续控制并调整所述锤芯5进行沉桩或打桩作业。

进一步地，还包括设置在所述抱桩装置1上的距离传感器7，所述距离传感器7与所述PLC控制器3通过数据线束连接，所述距离传感器7用于检测所述桩腿6的水平位置距离并将数据发送至所述PLC控制器3。

所述距离传感器7具体可安装固定在所述抱桩装置1的外壁，所述距离传感器7主要用于检测所述桩腿6在沉桩或打桩作业过程中是否发生了倾斜，以此方便工作人员进行调整。比如，可在所述桩腿6旁边设一个规定参照物，所述距离传感器7可检测所述桩腿6与该参照物的水平方向的距离，如果该距离变小，则意味着所述桩腿6往参照物所在一侧倾斜，反之，则往远离参照物的一侧倾斜；如果所述桩腿6往参照物的两边倾斜，则所述距离传感器7所检测到的距离数值则不是所述桩腿6与参照物之间的距离，所以数值变化较大，由此也能表示所述桩腿6在沉桩或打桩过程中发生了倾斜。当所述距离传感器7所检测的数值与设定的数值之间的误差较大时，所述PLC控制器3则发送控制信号给所述液压控制端4，使其控制所述锤芯5停止工作，以便工作人员进行调整。设置所述距离传感器7，可以更好地对沉桩作业和打桩作业的进行监测，及时发现问题，方便工作人员对故障问题进行排查，从而保障了沉桩作业和打桩作业的顺利进行，且降低了施工过程中存在的风险。

进一步地，所述抱桩装置1包括桩套11和抱桩器12，所述抱桩器12包括螺纹调节杆121和锁紧部122；

所述桩套11套设在所述桩腿6上，所述桩套11的侧壁开设有螺纹孔111；

所述锁紧部122设置于所述螺纹调节杆121的一端，且所述螺纹调节杆121可相对所述锁紧部122转动，所述锁紧部122位于所述桩套11内且与所述桩腿6抵接，所述螺纹调节杆121贯穿所述桩套11的侧壁且与所述螺纹孔111螺纹连接。

所述桩套11为上下贯通的圆筒形状，且所述桩套11的内径小于所述桩腿6的外径；当所述桩套11套设在所述桩腿6上时，所述桩套11的内壁与所述桩腿6的外壁之间留有间隙。所述抱桩器12包括螺纹调节杆121和锁紧部122，所述螺纹调节杆121的一端设置有所述锁紧部122，所述锁紧部122位于所述桩套11内且与所述桩腿6的外壁抵接；所述螺纹调节杆121的另一端位于所述桩套11外，由于所述桩套11的侧壁开设有所述螺纹孔111，因此所述螺纹调节杆121可通过所述螺纹孔111贯穿所述桩套11的内壁。所述螺纹调节杆121外壁设置有外螺纹，所述螺纹孔111内设置有与外螺纹相配合的内螺纹，所述螺纹调节杆121与所述螺纹孔111螺纹连接；所述螺纹调节杆121可相对所述锁紧部122转动，即所述螺纹调节杆121的一端位于所述锁紧部122内，且所述螺纹调节杆121绕其轴线转动时，所述锁紧部122可相对静止、不会随所述螺纹调节杆121的转动而转动。当顺时针拧动所述螺纹调节杆121、使其绕轴线方向转动时，所述螺纹调节杆121往所述桩腿6一侧移动，且所述螺纹调节杆121抵住所述锁紧部122，使所述锁紧部122往所述桩腿6一侧移动并抵在所述桩腿6的侧壁上，所述螺纹调节杆121顺时针拧动得越多，所述锁紧部122作用在所述桩腿6上的力越大，则所述桩腿6与所述抱桩装置1连接得越稳固；当逆时针拧动所述螺纹调节杆121时，所述螺纹调节杆121和所述锁紧部122则往远离所述桩腿6的一侧移动，从而使所述锁紧部122不再锁紧所述桩腿6。当然，可通过改变所述螺纹调节杆121和所述螺纹孔111的螺纹旋向，来使所述螺纹调节逆时针转动时，所述抱桩器12往所述桩腿6一侧移动，顺时针转动时，所述抱桩器12往远离所述桩腿6的一侧移动。

更优地，为了方便拧动所述螺纹调节杆121，可在所述螺纹调节杆121相对所述所紧部122的一端固定一个螺母，通过拧动螺母来带动所述螺纹调节杆121转动；拧动螺母或所述螺纹调节杆121除了采用工作人员直接人工操作外，还可以用设备电动操作。

设置所述桩套11可以更好地稳定所述桩腿6，且通过所述抱桩器12可将所述桩腿6与所述桩套11稳定连接。所述抱桩器12设置为螺纹调节形式，可以通过拧动所述螺纹调节杆121，来调节所述抱桩器12锁紧所述桩腿6的力，从而可以使其牢牢地锁紧所述桩腿6；而且还可以根据实际情况随时调节，非常方便、实用。具体地，所述频率传感器2设置在所述桩套11上，所以当所述桩套11、所述抱桩器12与所述桩腿6连接更加紧密时，所述频率传感器2所测量的数据更加准确。

进一步地，所述锁紧部122与所述桩腿6抵接的一端设置有倒齿1221。

所述锁紧部122与所述桩腿6抵接时具体是所述倒齿1221将锁紧力(即所述抱桩器12作用在所述桩腿6上的力)作用在所述桩腿6的外壁。设置所述倒齿1221可以减少所述锁紧部122与所述桩腿6的接触面积，当压力一定时,受力面积越小,压力则越大，因此在锁紧力相同的情况下，可以使所述锁紧部122与所述桩腿6贴合更加紧密；设置所述倒齿1221还可以更好地防止所述桩腿6滑落。

进一步地，所述抱桩装置1设有多个所述抱桩器12，且多个所述抱桩器12绕所述桩套11的圆周方向均匀分布设置。

所述桩腿6和所述桩套11均为圆柱形，因此为了使所述抱桩装置1与所述桩腿6的连接更加稳固，本实施例设置有多个所述抱桩器12；多个所述抱桩器12均匀分布设置在所述桩套11上，可使所述抱桩装置1与所述桩腿6的连接力更加均衡，在沉桩和打桩过程中，所述桩腿6也更加稳定。

进一步地，还包括设置在所述抱桩装置1上方的打桩锤主体8，所述打桩锤主体8包括锤壳81、替打82、减震装置83和锤底座84；所述减震装置83设置在所述锤底座84内，且所述减震装置83和所述锤底座84套设在所述替打82上；所述替打82位于所述桩腿6的正上方；所述锤底座84位于所述抱桩装置1的正上方且位于所述锤壳81的正下方。

所述减震装置83安装在所述锤底座84内，且套设在所述替打82上，当沉桩或打桩产生振动时，所述减震装置83可以有效抵消一部分所述替打82的反弹力。所述减震装置83采用的是液压式减震，液压式减震的工作原理主要是通过活塞在减震器的缸筒内往复移动，使减震器壳体内的液压油反复从内腔通过一些窄小的孔隙流入到另一内腔，此时，液体与内壁的摩擦及液体分子的内摩擦便形成对振动的阻尼力，以此达到减震效果。所述抱桩装置1套设在所述桩腿6上，且与所述桩腿6固定连接，所述锤底座84位于所述抱桩装置1上方，且与所述抱桩装置1的上端固定连接；因此所述锤底座84便与所述桩腿6连接固定。所述替打82位于所述桩腿6的正上方；所述锤芯5位于所述锤壳81内，且位于所述替打82的正上方；所述锤芯5上下运动，撞击所述替打82，然后所述替打82将撞击力传输至所述桩腿6上，进而使所述桩腿6下降。所述锤壳81位于所述锤底座84的上方且两者连接固定。所述打桩锤主体8结构紧凑，且所述减震装置83可以很好地降低所述锤芯5与所述替打82撞击时产生的振动，从而降低噪音。

对于桥梁、码头、海上平台等工程，由于其对应的桩腿体积较大、管径较大，因此一般采用低频振动锤来进行沉桩作业。低频沉桩作业的振幅较大、产生的噪音也较大，而设置所述减震装置83可以对所述锤芯5撞击在所述替打82上产生的噪音进行降噪。

进一步地，所述减震装置83包括减震环831和液压减震器832，所述减震环831沿所述锤芯5的击打方向开设有安装孔8311，所述液压减震器832设置在所述安装孔8311内。

所述减震环831为环状，中空部分用于容纳所述替打82，所述液压减震器832设置在所述安装孔8311内。所述减震装置83的结构方便其安装在所述锤底座84上，且结构紧凑。

更优地，多个所述液压减震器832均匀环设在所述减震环831上。所述减震装置83包含有多个所述液压减震器832，在所述减震环831上均匀、环绕开设有多个所述安装孔8311，每个安装孔8311上均设置有所述液压减震器832。设置有多个液压减震器832可以进一步保证减震效果的稳定性，而且每个液压减震器832都能单独调整减震系数、调节阻尼，因此更加方便应用在不同的使用情况中。

使用配置上述沉桩和打桩系统的液压打桩锤进行施工，如图8至图9所示，沉桩和打桩施工方法包括如下步骤：

步骤一：所述液压控制端4控制所述锤芯5对所述桩腿6进行沉桩作业；

步骤二：所述频率传感器2实时检测沉桩作业中所述桩腿6的振动频率，并将数据传输至所述PLC控制器3；

步骤三：所述PLC控制器3接收所述频率传感器2发出的数据并分析，若频率波形异常则发送控制信号至所述液压控制端4，使所述液压控制端4控制所述锤芯5停止沉桩作业；

步骤四：若频率波形变小且稳定，则所述液压控制端4控制所述锤芯5进行打桩作业。

如前面所述，在打桩施工中，需要先沉桩然后再打桩。本施工方法：

S1：通过所述液压控制端4控制所述锤芯5，并调节所述锤芯5的打击频率，以此来实现所述锤芯5对所述桩腿6的低频沉桩作业。

S2：在沉桩作业中，所述频率传感器2实时检测所述桩腿6的振动频率，并将数据通过数据线束传输至所述PLC控制器3。

S3：所述PLC控制器3接收到所述频率传感器2发出的数据，然后进行分析对比，如果频率波形与设定的频率波形相同或在设定的范围内，则反映沉桩作业正常，故不向所述液压控制端4发送控制信号；若频率波形异常则反映为沉桩作业出现故障(比如所述桩腿6倾斜)，此时所述PLC控制器3便发送控制信号给所述液压控制端4，使所述液压控制端4控制所述锤芯5停止沉桩作业；若所述锤芯5停止沉桩作业，工作人员则需对故障进行排查(如果是所述桩腿6倾斜，则需对其进行扶正)。若所述频率传感器2所检测的数据显示频率波形变小且稳定时，表示低频沉桩作业已经完成，可以进行下一步的打桩作业，此时所述PLC控制器3则发送控制信号至所述液压控制端4，使所述液压控制端4控制所述锤芯5停止沉桩作业。

S4：如前面所述，若所述频率传感器2所检测的数据显示频率波形变小且稳定时，表示低频沉桩作业已经完成，所述液压控制端4在控制所述锤芯5停止沉桩作业之后可自动控制所述锤芯5进行下一步的打桩作业；或经工作人员检查无误后，由工作人员操作所述液压控制端4，使其控制所述锤芯5进行下一步的打桩作业。

本实施例中配置了上述沉桩和打桩系统的液压打桩锤的总重量为680t，可打桩管端直径为5.5-7.5m，所产生的最大冲击能量为4000KJ，沉桩的频率为30～35blow/min(一分钟击打30～35次)，打桩的频率为24blow/min(一分钟击打24次)，且打桩时能达到最大打击能量4000KJ。

由于采用了上述的沉桩和打桩系统，使所述锤芯5兼顾振动锤和打桩锤的作用，使其同时承担沉桩和打桩作业，实现了功能的最大化；沉桩作业和打桩作业采用同样的设备和系统，简化了工作步骤，提高了工作效率。基于上述的沉桩和打桩系统，使沉桩和打桩作业更加稳定，且能实时监控工作状态，方便工作人员技术发现问题、排除故障。

进一步地，在沉桩作业和打桩作业过程中，所述距离传感器7实时检测所述桩腿6的水平位置距离并将数据发送至所述PLC控制器3；所述PLC控制器3対所述距离传感器7发送的数据进行分析，若出现异常，则发送控制信号给所述液压控制端4，使其控制所述锤芯5停止作业。

如前面所述，所述距离传感器7可以实时检测所述桩腿6在沉桩和打桩作业过程中是否发生了倾斜；如果所述距离传感器7发送的数据显示异常，则说明很有可能是所述桩腿6发生了倾斜(可能也有机器故障这种小概率事件)，此时则需停止所述锤芯5的动作，待工作人员排除故障后再进行作业。设置所述距离传感器7，可以更好地对沉桩作业和打桩作业的进行监测，及时发现问题，方便工作人员对故障问题进行排查，从而保障了沉桩作业和打桩作业的顺利进行，且降低了施工过程中存在的风险。

进一步地，在打桩作业过程中，所述频率传感器2实时检测打桩作业中所述桩腿6的振动频率，并将数据传输至所述PLC控制器3；所述PLC控制器3接收所述频率传感器2发出的数据并分析，若频率波形异常则发送控制信号至所述液压控制端4，使所述液压控制端4控制所述锤芯5停止打桩作业。

所述频率传感器2在沉桩作业中起检测所述桩腿6的振动频率的作用，以此来判断作业是否正常、沉桩作业是否完成。而在打桩作业过程中，所述频率传感器2同样实时检测所述桩腿6的振动频率，以此来判断打桩作业是否正常进行；如果频率波形异常则说明打桩作业出现异常，此时所述PLC控制器3则及时发送控制信号给所述液压控制装置，使其控制所述锤芯5停止打桩。当然，随着打桩作业的进行，所述桩腿6越来越深入泥土中，因此所述桩腿6的频率波形也会渐渐变化，通过这一变化，工作人员还可间接了解到所述桩腿6的深度程度、判断是否完成了打桩作业；所述PLC控制器3同样可通过检测打桩过程中频率波形的变化来判断是否完成打桩作业，进而决定是否发出控制信号使所述液压控制端4控制所述锤芯5停止打桩。在打桩过程中，所述频率传感器2同样能实时工作，以保障打桩作业的顺利进行，降低了施工过程中存在的风险。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种沉桩和打桩系统，其特征在于：包括抱桩装置、频率传感器、PLC控制器、液压控制端和锤芯；

所述抱桩装置套设在桩腿上；

所述频率传感器设置在所述抱桩装置上，且与所述PLC控制器通过数据线束连接，所述频率传感器用于检测所述桩腿的振动频率并将数据发送给所述PLC控制器；

所述PLC控制器与所述液压控制端通过数据线束连接，所述PLC控制器用于接收所述频率传感器发出的数据并分析，且根据分析结果发送控制信号至所述液压控制端；

所述液压控制端用于控制和调节所述锤芯的打桩动作和频率。

2.根据权利要求1所述的一种沉桩和打桩系统，其特征在于：还包括设置在所述抱桩装置上的距离传感器，所述距离传感器与所述PLC控制器通过数据线束连接，所述距离传感器用于检测所述桩腿的水平位置距离并将数据发送至所述PLC控制器。

3.根据权利要求1所述的一种沉桩和打桩系统，其特征在于：所述抱桩装置包括桩套和抱桩器，所述抱桩器包括螺纹调节杆和锁紧部；

所述桩套套设在所述桩腿上，所述桩套的侧壁开设有螺纹孔；

所述锁紧部设置于所述螺纹调节杆的一端，且所述螺纹调节杆可相对所述锁紧部转动，所述锁紧部位于所述桩套内且与所述桩腿抵接，所述螺纹调节杆贯穿所述桩套的侧壁且与所述螺纹孔螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种沉桩和打桩系统，其特征在于：所述锁紧部与所述桩腿抵接的一端设置有倒齿。

5.根据权利要求3所述的一种沉桩和打桩系统，其特征在于：所述抱桩装置设有多个所述抱桩器，且多个所述抱桩器绕所述桩套的圆周方向均匀分布设置。

6.根据权利要求1所述的一种沉桩和打桩系统，其特征在于：还包括设置在所述抱桩装置上方的打桩锤主体，所述打桩锤主体包括锤壳、替打、减震装置和锤底座；所述减震装置设置在所述锤底座内，且所述减震装置和所述锤底座套设在所述替打上；所述替打位于所述桩腿的正上方；所述锤底座位于所述抱桩装置的正上方且位于所述锤壳的正下方。

7.根据权利要求6所述的一种沉桩和打桩系统，其特征在于：所述减震装置包括减震环和液压减震器，所述减震环沿所述锤芯的击打方向开设有安装孔，所述液压减震器设置在所述安装孔内。

8.沉桩和打桩施工方法，其特征在于：使用如权利要求2所述的沉桩和打桩系统，包括如下步骤：

步骤一：所述液压控制端控制所述锤芯对所述桩腿进行沉桩作业；

步骤二：所述频率传感器实时检测沉桩作业中所述桩腿的振动频率，并将数据传输至所述PLC控制器；

步骤三：所述PLC控制器接收所述频率传感器发出的数据并分析，若频率波形异常则发送控制信号至所述液压控制端，使所述液压控制端控制所述锤芯停止沉桩作业；

步骤四：若频率波形变小且稳定，则所述液压控制端控制所述锤芯进行打桩作业。

9.根据权利要求7所述的沉桩和打桩施工方法，其特征在于：在沉桩作业和打桩作业过程中，所述距离传感器实时检测所述桩腿的水平位置距离并将数据发送至所述PLC控制器；所述PLC控制器対所述距离传感器发送的数据进行分析，若出现异常，则发送控制信号给所述液压控制端，使其控制所述锤芯停止作业。

10.根据权利要求7所述的沉桩和打桩施工方法，其特征在于：在打桩作业过程中，所述频率传感器实时检测打桩作业中所述桩腿的振动频率，并将数据传输至所述PLC控制器；所述PLC控制器接收所述频率传感器发出的数据并分析，若频率波形异常则发送控制信号至所述液压控制端，使所述液压控制端控制所述锤芯停止打桩作业。

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