CN1453431A - 液力振动压桩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液力振动压桩机，它具有一机身平台，机身平台由长船和短船等部件支承并可在其驱动下行走。机身平台上安装有压桩梁、吊车、电气控制系统和液压控制系统。压桩梁的横梁上安装有压桩油缸。压桩梁的横梁下方设有一由液压控制系统提供动力的液力激振装置，该液力激振装置的上部与压桩油缸的活塞杆下端连为一体，该液力激振装置的下部与预制桩的液压夹持机构连为一体。该液力激振装置和液压夹持机构的四个角部安装有导向滑块，此导向滑块与安装在压桩梁的竖梁上的导向铁轨滑动配合，使液力激振装置和液压夹持机构依导向铁轨上下联动。该桩机在中间沙层容易穿过，在持力层贯入能力强，压桩效率高，工作噪音低，且对桩段无损害。

Description

液力振动压桩机

                     技术领域

本发明涉及城镇建设工程基础施工中所用的压桩设备，具体地指一种液力振动压桩机。

                     背景技术

目前，在城镇建设工程基础施工中，应用较为广泛的预制桩压桩设备主要有液压静力压桩机和机械振动压桩机两类。液压静力压桩机采用液压静力将预制桩分段压入土层中，其优点是无振动、噪音低、无污染。但其对机架结构要求高、配重多、材耗大，使得其资源占用量大、转场费用高，整台机器的转场、拼装、运输及工作效率均较低，特别是在施工中预制桩穿透中间砂层的能力较差，在持力层贯入也很困难。机械振动压桩机上设置有振动桩锤，沉桩工作时，利用振动桩锤产生的周期性激振力，使预制桩周边的土壤液化，减小土壤对预制桩的摩擦阻力，达到使桩下沉的目的，工作效率较静压桩机高。但其振动桩锤多是由电机通过皮带传动直接驱动的机械偏心振动装置，不仅对电动机的耐振性能要求较高，而且其噪音极大，对环境污染严重。同时由于该机往往采用桩顶端夹持和施以激振力，对预制桩的损坏较大，仅适用于钢管桩。

                   发明内容

本发明的目的就是要提供一种可使预制桩在中间沙层容易穿过、在持力层贯入能力强，且对桩段基本无损害、工作噪音低的液力振动压桩机。

为实现此目的，本发明所设计的液力振动压桩机，包括机身平台，机身平台由长船和短船等部件支承并可在其驱动下行走。机身平台上安装有压桩梁、吊车、电气控制系统和液压控制系统。压桩梁的横梁上安装有压桩油缸。压桩梁的横梁下方设有一由液压控制系统提供动力的液力激振装置，该液力激振装置的上部与压桩油缸的活塞杆下端连为一体，该液力激振装置的下部与预制桩的液压夹持机构连为一体。该液力激振装置和液压夹持机构的四个角部安装有导向滑块，此导向滑块与安装在压桩梁的竖梁上的导向铁轨滑动配合，使液力激振装置和液压夹持机构依导向铁轨上下联动。

本发明的工作原理是这样的：压桩施工时首先启动整机液压控制系统，在一般情况下仅驱动压桩梁横梁上的压桩油缸工作，桩机依靠自身重量和配重作为支撑反力，将预制桩段压入土层中。在桩段穿越砂层或贯入持力层时，启动液力激振装置，液力激振装置的激振力和压桩油缸的静压力即可同时作用于桩段。

本发明的优点在于：上述液力激振装置的激振力和压桩油缸的静压力能形成在垂直方向有利于桩段贯入的激振合力，调整液力激振装置的振动频率，使上述合力的激振频率与桩段周围土层的自振频率接近，即可引起共振。这样砂层、持力层及其嵌固形态由于激振合力周期性的载荷而使其抗剪强度急剧降低，砂土中的空隙水来不及消散，有效应力大幅减小或消除，砂土产生振动液化，桩段侧边的负摩擦力减弱或消除，使压桩油缸仅用较小的静压力即可将桩段贯入穿砂层或深入持力层中。并且，液力激振装置与预制桩的液压夹持机构刚性连为一体，增大了振动体的质量，从而有效增大了激振合力，其结构与其他现有液压静压桩机相比，用330～400吨的液压静力可达到600吨液压静力的效果，大量节约了能源和钢材。同时，上述液力激振装置对桩机本身所产生的有害振动远比机械振动桩机低，故其工作噪音也大幅下降，液压夹持机构对桩段也无不良损害。

                  附图说明

图1为一种液力振动压桩机的整体结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为图1中压桩梁以内部分的放大结构示意图；

图4为图1中液力激振装置的放大结构示意图；

图5为图4的左剖视结构示意图；

图6为图1中液压夹持机构的放大结构示意图；

图7为图6的俯剖视结构示意图；

图8为图3中液压减振装置的放大结构示意图。

                  具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述：

图中所示的液力振动压桩机，具有一呈长方形的机身平台1，机身平台1是所有执行部件的支承体。机身平台1的四角垂直方向安装有四口顶升油缸，该顶升油缸的活塞杆铰头通过叉轴台车与长船行走机构2连接；机身平台1的两侧边铰接有四个支腿8，该支腿8的下端通过销轴等部件与短船行走机构6相连，通过长船行走机构2和短船行走机构6可以实现整个桩机的横向、纵向步履走行和回转。配重梁5及其配重安装在支腿8上。

机身平台1的右边布置有起吊预制桩13的吊车4，吊车4通过其底部的回转支承座与焊接在机身平台1上的法兰用螺栓连接在一起。机身平台1的左边布置有操作室12，桩机的电气控制系统3和液压控制系统11的操控部分均安装在操作室12内。液压控制系统11由电动机驱动油泵提供压力油，压力油通过各类阀件和输油管路为桩机的各种动作油缸及油马达提供源源不断的动力。机身平台1的中间安装有一对门字型的压桩梁7，该对压桩梁7的横梁上安装有四口压桩油缸19，四口压桩油缸19的活塞杆下端与一液力激振装置10的上部相连，液力激振装置10由液压控制系统11提供油压动力，液力激振装置10的下部与预制桩13的液压夹持机构9刚性连接。压桩梁7的四个竖梁上内侧安装有八根导向铁轨14，液力激振装置10的上平面四个角部和液压夹持机构9的下平面四个角部共安装有十六只导向滑块15，导向滑块15与导向铁轨14滑动配合，使液力激振装置10和液压夹持机构9只能上下垂直移动。

上述液力激振装置10具有一可让预制桩13穿过的箱体10A，箱体10A以预制桩13穿过孔为对称点的两侧内横向布置有一对偏心轴10B，偏心轴10B通过联轴节10F与液压控制系统11中的液压马达10G相连，液压马达10G在压力油的驱动下转动，通过连轴节10F将转矩传递给一对偏心轴10B，驱动其自转。由于一对偏心轴10B的转向相反，其水平方向的激振力大小相同、方向相反，理论上可以在相互抵消。其垂直方向的激振力相叠加而形成激振合力。向下的激振合力正是压桩所需要的。而向上的激振合力将传递到桩机架上，这是有害的，可以用稍后所介绍的各种具体结构克服。上述液压马达10G转动频率的调节可通过调节液压控制系统11的供油流量和压力值来实现，使液力激振装置10的激振频率与预制桩13周围土层的自振频率接近，让桩——土产生共振，即可减小土壤摩擦阻力，有利于桩穿越砂砾层、持力层嵌固及消除桩侧负摩擦阻力，提高压桩效率和施工质量。

在上述偏心轴10B与箱体10A内壁之间还依次设置有内消音筒10C、外消音筒10D和吸振填充物10E，内消音筒10C和外消音筒10D上分别开有不均匀布置的消音孔，内消音筒10C和外消音筒10D之间留有缝隙。采用这种结构有利于吸收和消除液力激振装置10传递给桩机机架的振动，减少噪音。

上述液压夹持机构9具有上、下连接板9D，上、下连接板9D通过固定连接螺栓9F及其上的短隔套9E、长隔套9H构成框架并与液力激振装置10刚性连为一个整体。在该框架内设有一台夹桩油缸9G和四块内缘呈弧形的抱夹机体9C，四块抱夹机体9C上各装有一夹持板9A，夹持板9A可根据夹持方桩或圆桩的需要而更换。其中一对抱夹机体9C铰接在固定连接螺栓9F上，另一对抱夹机体9C分别通过动铰销9B铰接在夹桩油缸9G的两头，两对抱夹机体9C的另一端分别通过动铰销9B铰接在一起，形成围抱结构。当夹桩油缸9G的活塞杆伸出时，抱夹结构处于放松状态；当夹桩油缸9G的活塞杆缩回时，抱夹结构则处于夹紧状态。采用这种结构有利于将预制桩13夹持稳定牢靠，确保液力激振装置10的激振力绝大部分都能传递到预制桩13上，提高压桩效率，也确保预制桩13不会损坏。

上述压桩油缸19的无杆腔上还通过液压管路连接有一液压减振装置20。该液压减振装置20具有一减振缸体20E，减振缸体20E上端装有密封缸盖20B，下端设有进油口20H，内部装有一无杆活塞20D。无杆活塞20D与密封缸盖20B之间的上腔中充压有惰性气体20C，密封缸盖20B上设有气压表20A。无杆活塞20D与下部进油口20H之间的下腔中充有与压桩油缸19的无杆腔连通的压力油20F。当液力激振装置10所产生的激振合力向上输送时，激振能量通过压桩油缸19的活塞杆传递给其无杆腔，无杆腔油压上升，液压减振装置20缸体下腔的压力油20F的压力也上升，惰性气体20C吸收此激振能量。当液力激振装置10所产生的激振合力向下输送时，与上述情况正好相反，液压减振装置20吸收的能量将部分释放回液力激振装置10。可见该装置可以作为液压空气弹簧，吸收向上传递给桩机机架的有害振动，进一步降低振动噪音。

上述压桩油缸19的活塞杆下端可以通过销轴17与焊接在液力激振装置10箱板上的销座18铰接，销轴17与销座18的配合孔留有适当的间隙，销座18内安装有非金属材料减振块16。采用这样的结构既可以通过销轴17、销座18将压桩油缸19所施向下的压桩力有效地传递到液压夹持机构9，又可以通过非金属材料减振块16将向上的激振合力吸收，向下时再释放，以利于激振合力的回收利用。上述安装在液力激振装置10和液压夹持机构9上的导向滑块15也是由非金属材料制成的减振滑块。它既可导向定位，亦可减少传到机架的振动，尽量消除振动噪声。

Claims (9)

1.一种液力振动压桩机，包括机身平台(1)，支承并驱动机身平台(1)行走的长船(2)和短船(6)，安装在机身平台(1)上的压桩梁(7)、吊车(4)、电气控制系统(3)和液压控制系统(11)，以及安装在压桩梁(7)的横梁上的压桩油缸(19)，其特征在于：该压桩梁(7)的横梁下方设有一由液压控制系统(11)提供动力的液力激振装置(10)，液力激振装置(10)的上部与压桩油缸(19)的活塞杆下端连为一体，液力激振装置(10)的下部与预制桩(13)的液压夹持机构(9)连为一体；液力激振装置(10)和液压夹持机构(9)的四个角部设有导向滑块(15)，导向滑块(15)与安装在压桩梁(7)的竖梁上的导向铁轨(14)滑动配合。

2.根据权利要求1所述的液力振动压桩机，其特征在于：所说的液力激振装置(10)包括一可容预制桩(13)穿过的箱体(10A)，箱体(10A)以预制桩(13)穿过孔为对称点的两侧内横向布置有一对偏心轴(10B)，偏心轴(10B)通过联轴节(10F)与液压控制系统(11)中的液压马达(10G)相连，液压马达(10G)的转动频率由液压控制系统(11)的供油流量和压力值调节；偏心轴(10B)与箱体(10A)内壁之间依次设置有内消音筒(10C)、外消音筒(10D)和吸振填充物(10E)，内消音筒(10C)和外消音筒(10D)上分别开有不均匀布置的消音孔，内消音筒(10C)和外消音筒(10D)之间留有缝隙。

3.根据权利要求1或2所述的液力振动压桩机，其特征在于：所说的液压夹持机构(9)包括上下连接板(9D)，上下连接板(9D)通过固定连接螺栓(9F)及其上的隔套(9E、9H)构成框架并与液力激振装置(10)连为一体，在该框架内设有一台夹桩油缸(9G)和四块内缘呈弧形的抱夹机体(9C)，四块抱夹机体(9C)上各装有一夹持板(9A)，其中一对抱夹机体(9C)铰接在固定连接螺栓(9F)上，另一对抱夹机体(9C)分别通过动铰销(9B)铰接在夹桩油缸(9G)的两头，两对抱夹机体(9C)的另一端分别通过动铰销(9B)铰接在一起，形成围抱结构。

4.根据权利要求1或2所述的液力振动压桩机，其特征在于：所说的压桩油缸(19)的无杆腔通过液压管路连接有一液压减振装置(20)，该液压减振装置(20)包括减振缸体(20E)、缸盖(20B)和活塞(20D)，活塞(20D)与缸盖(20B)之间的上腔中充压有惰性气体(20C)，缸盖(20B)上设有气压表(20A)，活塞(20D)与下部进油口(20H)之间的下腔中充有与压桩油缸(19)的无杆腔连通的压力油(20F)。

5.根据权利要求3所述的液力振动压桩机，其特征在于：所说的压桩油缸(19)的无杆腔通过液压管路连接有一液压减振装置(20)，该液压减振装置(20)包括减振缸体(20E)、缸盖(20B)和活塞(20D)，活塞(20D)与缸盖(20B)之间的上腔中充压有惰性气体(20C)，缸盖(20B)上设有气压表(20A)，活塞(20D)与下部进油口(20H)之间的下腔中充有与压桩油缸(19)的无杆腔连通的压力油(20F)。

6.根据权利要求1或2所述的液力振动压桩机，其特征在于：所说的压桩油缸(19)的活塞杆下端通过销轴(17)与固定在液力激振装置(10)上的销座(18)铰接，销轴(17)与销座(18)配合孔留有间隙，销座(18)内设有非金属材料减振块(16)；所说的导向滑块(15)为非金属材料减振滑块。

7.根据权利要求3所述的液力振动压桩机，其特征在于：所说的压桩油缸(19)的活塞杆下端通过销轴(17)与固定在液力激振装置(10)上的销座(18)铰接，销轴(17)与销座(18)配合孔留有间隙，销座(18)内设有非金属材料减振块(16)；所说的导向滑块(15)为非金属材料减振滑块。

8.根据权利要求4所述的液力振动压桩机，其特征在于：所说的压桩油缸(19)的活塞杆下端通过销轴(17)与固定在液力激振装置(10)上的销座(18)铰接，销轴(17)与销座(18)配合孔留有间隙，销座(18)内设有非金属材料减振块(16)；所说的导向滑块(15)为非金属材料减振滑块。

9.根据权利要求5所述的液力振动压桩机，其特征在于：所说的压桩油缸(19)的活塞杆下端通过销轴(17)与固定在液力激振装置(10)上的销座(18)铰接，销轴(17)与销座(18)配合孔留有间隙，销座(18)内设有非金属材料减振块(16)；所说的导向滑块(15)为非金属材料减振滑块。

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