一种电磁打桩装置及打桩方法与流程

本发明属于桩基施工领域，更具体地，涉及一种电磁打桩装置。

背景技术：
目前传统的打桩方法主要有锤击法和静压法两种，锤击法通过牵引装置(卷扬机)拉起冲击锤反复下落、提升，击打桩基从而实现打桩。锤击法施工简单，利用该方法所制造的打桩机械造价便宜，但其施工噪声很大，震感强烈，打桩时容易对附近建筑物及土层造成影响，且桩锤提升位置通常较高，具有一定的危险性。静压法主要通过压桩机构自重和桩架上的配重作反力，将桩基压入土中，具有无振动、无噪声、无污染的优点。但由于机械设备自重和配载重量的原因，静压法对施工场地上部土层承载力要求较高，因此利用该方法实现打桩时有一定的适用范围和局限性。

技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电磁打桩装置及方法，其目的在于为桩基施工提供一种结构轻便、操作简单、效率高、无噪声、安全可靠且使用各种土层的打桩装置，由此解决传统锤击打桩存在的噪声和振动问题以及静压打桩设备因自重过高对土层要求较高等技术问题。本发明提出的电磁打桩装置，包括基座、地面线圈组、桩体，夹桩机构，桩体线圈组，其中：所述基座设在地面，用于安装地面线圈组，支撑夹桩机构；基座中部开有沟槽桩孔，桩孔壁上开设有沟槽，地面线圈组安装在该沟槽中；所述夹桩机构包括夹持机构和支架，夹持机构通过支架固定在基座或地面上；夹持机构用于夹紧或放开桩体；所述桩体线圈组整体环绕固定在夹持机构外部，其与地面线圈组同轴设置，距离较近，以确保两线圈组间有足够的电磁力；工作时，地面线圈组和桩体线圈组同时通入方向相同的脉冲电流，两个线圈组之间产生电磁吸引力，从而通过夹持机构带动桩体向下移动一段距离；然后松开夹持机构，通过机械方式，或在桩体线圈组中通入反向电流，使夹持机构其和桩体线圈组回到初始位置，准备下一次打桩。进一步的，所述夹持机构的上部或\和下部，同轴设有一个或多个与桩体不接触的辅助线圈，以在线圈组中形成排斥力/吸引力，从而增加单次打桩的行程。进一步的，所述地面线圈组、桩体线圈组和辅助线圈组由整体绕制或者对称的分组绕制后相连组成。进一步地，所述地面线圈组、桩体线圈组和辅助线圈组可以由同一电源供电，也可分别由单个电源模块单独供电，供电电源类型不受限制，可采用蓄电池组脉冲电源、电容器型电源等，也可从电网直接取能，对前述所有线圈组进行供电。进一步的，通过设计改变所述地面线圈组、桩体线圈组和辅助线圈组线圈组放电电流波形，或设定各线圈组放电之间的时序配合关系，控制打桩的施力过程，从而达到最佳效果。进一步的，在所述夹持机构的上部加设第一辅助线圈组时，可以在基座上或第一辅助线圈组上部增设配重块，从而利用基座、支架和配重块等组成的打桩机的自重，形成第一辅助线圈组排斥驱动情况下的反作用力，从而约束第一辅助线圈组的运动，使其在受到电磁排斥力时，位移不发生改变。进一步的，用电磁打桩装置结构、供电电路和控制系统，可改制成由电磁力驱动的电磁拔桩装置。基于上述装置，本发明提出一种电磁打桩方法，包括如下步骤：(1)在地面设置基座，在基座中部开设桩孔和线槽，线槽中安装地面线圈组；(2)在地面或基座上安装支架，用于固定夹持机构，在夹持机构外部固定安装桩体线圈组；其与地面线圈组同轴设置，距离较近，以确保两线圈组间有足够的电磁力；(3)将桩体通过夹持部件固定在夹持机构上，桩体下端放入基座桩孔；(4)在地面线圈组和桩体线圈组通入同极性的脉冲电流，两个线圈组之间产生吸引力，从而通过夹持部件带动桩体向下移动一段距离；(5)然后松开夹持机构，使其和桩体线圈组回到初始位置，准备下一次打桩。相应地，本发明还提出一种电磁拔桩方法，包括如下步骤：(1)在地面设置基座，在基座中部开设桩孔和线槽，线槽用于安装地面线圈组；(2)在地面的基座上安装支架，用于固定夹持机构，在夹持机构外部固定安装桩体线圈组；其与地面线圈组同轴设置，距离较近，以确保两线圈组间有足够的电磁力；(3)将待拔出桩体通过夹持部件固定在夹持机构上，桩体位于基座桩孔之中；(4)在地面线圈组和桩体线圈组通入反极性的脉冲电流，两个线圈组之间产生排斥，从而通过夹持部件带动桩体向上移动一段距离；(5)然后松开夹持机构，使其和桩体线圈组回到初始位置，准备下一次拔桩。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，主要具备以下的技术优点：1、本发明利用线圈组之间产生的电磁排斥/吸引力，可完全替代传统打桩中所产生的冲击力/静压力，降低制造成本和设备自重，无污染，低噪声，安装方便，施工简单，适应性和可扩容性强，安全系数高，不受土质和桩类型影响。特别适合城市施工和夜间施工需要，尤其是建筑物密集处、高层建筑、狭小空间建筑物的桩基础工程。2、本发明中可以通过设计不同的电流波形实现对电磁打桩力的灵活控制，从而达到最佳的打桩效果。同时，由于电流脉宽极短，单次打桩速度快，打桩效率高，对周围土体的振动和影响较小。因而该方案特别适用于软土地区桩基础工程。附图说明图1是本发明...