深度准确的振动沉管碎石桩机的制作方法

本实用新型涉及软弱地基加固领域，特别涉及一种深度准确的振动沉管碎石桩机。

背景技术：

振动沉管碎石桩机是土木建筑工程中众多类型桩制作机器基础中的一种。系采用与桩的设计尺寸相适应的钢管（即套管），在端部套上桩尖后沉入土中后，在套管内吊放钢筋骨架，然后边浇筑混凝土边振动或锤击拔管，利用拔管时的振动捣实混凝土而形成所需要的灌注桩。这种施工方法适用于在有地下水、流砂、淤泥的情况。

现有技术可参考授权公告号为CN102828498B的中国发明专利，其公开了一种用于软弱地基加固用的沉管筋箍碎石桩技术，该技术可有效限制桩顶附近侧向鼓胀变形，进而提高桩身承载力，减小桩顶沉降。该技术包括以下步骤：1，在振动沉管碎石桩机上安装桩管，在预定位置进行振动沉管，到碎石桩预定顶标高后停止振动,2，从碎石入口灌入碎石，振动拔管，拔管过程中不断补充碎石并控制碎石量，使碎石顶面距碎石桩预定顶标高2~3m；当桩管上拔至槽型口底端正好处于碎石桩预定顶标高时，打开槽形门，用测量工具测量碎石顶面距槽形口底端是否为2.0m,3，将制作好的土工格栅筒从沉管侧面槽形口中放入并灌入碎石，灌入的碎石量应能确保全部拔管结束后碎石桩顶标高能达到预定标高,4，继续振动拔管直至结束。

根据上述施工方法可知，振动沉管碎石桩机在实际工作过程中套管沉降的距离是固定的，在同一片区域同一个工程中，套管沉降的距离和时间、在坑底振动的时间以及套管上升的距离和时间都是固定的，振动沉管碎石桩机的驾驶员需要反复按照固定的流程执行命令，需要驾驶员长时间集中精力，容易导致打桩深度不准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种深度准确的振动沉管碎石桩机，能够通过电路控制电动机工作，减少驾驶员的操作，从而减少因为驾驶员失误而造成的打桩深度不精确。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种深度准确的振动沉管碎石桩机，包括机身、转动连接于机身上的主杆、固定连接于机身上的电动机、连接于电动机的传动结构和连接于传动结构的沉桩结构，沉桩结构与主杆水平设置，电动机能够通过传动结构带动沉桩结构沿主杆长度方向移动，电动机连接有控制电路，控制电路包括：第一延时模块，在电动机的三相输入端得电控制电动机正转时，第一延时模块输出电流信号并且控制电动机延时断电；第二延时模块，第二延时模块连接于第一延时模块并且响应于第一延时模块输出的电流信号，第二延时模块接收到第一延时模块输出的电流信号后延时控制电机反转。

通过采用上述方案，在施工时，只要实现了解沉桩结构沉降的时间、在坑底振动的时间和回升的时间，既可以保证打桩深度的精确，驾驶员只需要确认打桩位置准确，然后启动电动机，第一延时模块会控制电动机在沉桩结构沉降固定的时间后停止正转，在坑底振动，然后第二延时模块在沉桩结构在坑底振动固定时间后控制电机反转带动沉桩结构回升，在沉桩结构回升到合适位置处驾驶员再停止电动机，中间过程不需要驾驶员集中精力观察沉桩结构沉降深度和在坑底振动的时间，使打桩深度更加精确，自动化程度更高，减少驾驶员劳动强度。

较佳的，在主杆上固定连接有滑轮室，控制电路还包括：距离检测模块，距离检测模块实时检测沉桩结构与滑轮室底部的距离并将其转换成距离信号输出；处理模块，处理模块连接于距离检测模块并且接收距离检测模块输出的距离信号，处理模块将接收到的距离信号转换成数字信号输出；显示模块，显示模块连接于处理模块并且接收处理模块输出的数字信号，显示模块将接收到的数字信号进行显示。

通过采用上述方案，距离检测模块实时检测沉桩结构沉降的深度并反馈给处理模块，处理模块处理后传给显示模块显示给驾驶员，使驾驶员能够比较容易和准确地得知沉桩结构沉降的深度，防止因为意外而造成打桩深度出现问题。

较佳的，距离检测模块包括连接于沉桩结构顶端的远距离传感器。

通过采用上述方案，远距离传感器是现有的常见的检测较长空间距离的电子元件，远距离传感器的检测精度高并且可以检测距离长，足够检测沉降结构沉降到最深处的深度。

较佳的，在对应远距离传感器位置处的沉桩结构上连接有伸缩管，伸缩管另一端固定连接于滑轮室底部并且伸缩管与主杆水平设置，远距离传感器位于伸缩管内。

通过采用上述方案，伸缩管将远距离传感器保护在里面，由于施工区域环境较差，容易出现飞泥、扬尘等意外影响远距离传感器的检测精度，伸缩管可以在不影响振动沉管碎石桩机正常工作的前提下保证远距离传感器的检测精度。

较佳的，显示模块包括彩色LED显示屏。

通过采用上述方案，显示模块将从处理模块接收到的数字信号在彩色LED显示屏上显示出来，方便驾驶员观察，其中重要的信息可以用醒目颜色标记出来，提高驾驶员的使用体验。

较佳的，电动机的三相输入端包括第一相线、第二相线和第三相线；第一延时电路包括电连接于电动机的三相输入端的第一继电器，第一继电器控制有第一常开触点并且第一常开触点串联有第一电阻、第一时间继电器和电源，第一常开触点一端接地设置，在电源和接地端之间并联有相互串联的被第一时间继电器控制的第二常闭触点、第二电阻和第二继电器，第二继电器控制有三个第三常开触点并且三个第三常开触点分别电连接于第一相线、第二相线和第三相线上；第二延时电路包括被第一时间继电器控制的第二常开触点，第二常开触点并联于电源与接地端之间，第二常开触点串联有第三电阻和第二时间继电器，第二时间继电器控制有三个第四常开触点，三个第四常开触点分别将电动机的第一相线与第三相线相连，第二相线与第二相线相连，第三相线与第一相线相连。

通过采用上述方案，在驾驶员接通电动机的正向输入端以后，第一继电器控制第一常开触点闭合，使第一时间继电器得电，第一时间继电器控制第二常闭触点断开，第二常开触点闭合，分别使第二继电器失电、第二时间继电器得电，第二继电器控制第二常开触点断开，使电动机失电，第二时间继电器延时使第四常开触点闭合，使电动机反转，驾驶员通过改变第一时间继电器和第二时间继电器的延时时间即可改变电动机正转到停止以及停止到反转的时间。

较佳的，传动结构包括转动连接于滑轮室内的第一滑轮、转动连接于滑轮室内的第二滑轮、转动连接于机身上并且与电动机位于同一水平面上的动滑轮和套设于电动机输出轴、动滑轮、第一滑轮和第二滑轮上并且与沉降结构连接的吊绳。

通过采用上述方案，电动机带动吊绳在电动机的输出轴上缠绕或放松来控制沉降结构上升下降，动滑轮、第一滑轮和第二滑轮使吊绳能够始终距离机身或主杆较近，减少吊绳被意外影响的可能。

较佳的，在对应动滑轮位置处的机身上固定连接有滑轮架，在对应动滑轮位置处的滑轮架上开设有滑槽，在对应滑槽位置处的动滑轮上转动连接有中心轴，中心轴滑动连接于滑槽内，中心轴伸出滑槽设置并且在中心轴伸出滑槽部分螺纹连接有紧固螺母，紧固螺母能够抵接于滑轮架上。

通过采用上述方案，动滑轮可以沿滑槽滑动，来调节吊绳的张紧度，保证振动沉管碎石桩机正常工作。

较佳的，在主杆两侧均转动连接有辅助支撑液压缸，辅助支撑液压缸远离主杆一端转动连接于机身上。

通过采用上述方案，辅助支撑液压缸在主杆垂直于机身时能够起到辅助支撑主杆的作用，防止主杆发生歪斜或倾倒。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1. 在施工时，只要实现了解沉桩结构沉降的时间、在坑底振动的时间和回升的时间，既可以保证打桩深度的精确，驾驶员只需要确认打桩位置准确，然后启动电动机，第一延时模块会控制电动机在沉桩结构沉降固定的时间后停止正转，在坑底振动，然后第二延时模块在沉桩结构在坑底振动固定时间后控制电机反转带动沉桩结构回升，在沉桩结构回升到合适位置处驾驶员再停止电动机，中间过程不需要驾驶员集中精力观察沉桩结构沉降深度和在坑底振动的时间，使打桩深度更加精确，自动化程度更高，减少驾驶员劳动强度；

2. 距离检测模块实时检测沉桩结构沉降的深度并反馈给处理模块，处理模块处理后传给显示模块显示给驾驶员，使驾驶员能够比较容易和准确地得知沉桩结构沉降的深度，防止因为意外而造成打桩深度出现问题；

3. 伸缩管将远距离传感器保护在里面，由于施工区域环境较差，容易出现飞泥、扬尘等意外影响远距离传感器的检测精度，伸缩管可以在不影响振动沉管碎石桩机正常工作的前提下保证远距离传感器的检测精度。

附图说明

图1是实施例的整体结构示意图；

图2是实施例中突出传动结构的示意图；

图3是实施例中突出动滑轮部分结构的爆炸图；

图4是实施例中突出远距离传感器的剖视图；

图5是实施例中突出电动机控制电路的电路示意图；

图6是实施例中突出第一延时模块和第二延时模块的电路示意图；

图7是实施例中突出电动机控制电路的模块框图。

图中，1、机身；11、主杆；111、辅助支撑液压缸；112、伸缩杆；113、滑轮室；12、电动机；121、主动轮；13、传动结构；131、动滑轮；1311、滑轮架；1312、滑槽；1313、中心轴；1314、紧固螺母；132、第一滑轮；133、第二滑轮；134、吊绳；14、沉桩结构；141、振动箱；1411、远距离传感器；1412、伸缩管；142、套管；143、桩尖；15、支腿液压缸；151、支撑座；2、第一延时模块；3、第二延时模块；4、距离检测模块；5、处理模块；6、显示模块；VCC、电源；SB、按钮开关；L1、第一相线；L2、第二相线；L3、第三相线；KA1、第一继电器；KA1-1、第一常开触点；KA2、第二继电器；KA2-1、第三常开触点；KT1、第一时间继电器；KT1-1、第二常闭触点；KT1-2、第二常开触点；KT2、第二时间继电器；KT2-1、第四常开触点；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：一种深度准确的振动沉管碎石桩机，如图1所示，包括机身1、转动连接于机身1上的主杆11、固定连接于机身1上的电动机12、连接于电动机12的传动结构13和连接于传动结构13的沉桩结构14。在振动沉管碎石桩机工作时，主杆11垂直于机身1的上表面，电动机12通过传动结构13带动沉桩结构14上升或下降进行工作。

如图1所示，在机身1四角均固定连接有支腿液压缸15，每个支腿液压缸15均垂直于机身1上表面设置并且在每个支腿液压缸15底端均固定连接有支撑座151。机身1通过支腿液压缸15调节距离地面的高度，支撑座151支撑机身1，防止机身1陷到地面以下。

如图1所示，在主杆11顶端转动连接有两个伸缩杆112，每个伸缩杆112远离主杆11一端均转动连接于机身1上。在主杆11上转动连接有两个辅助支撑液压缸111，每个辅助支撑液压缸111远离主杆11一端均转动连接于机身1上。辅助支撑液压缸111和伸缩杆112保证主杆11能够垂直于机身1上表面，保证施工质量。

如图1和图2所示，在主杆11远离机身1一端固定连接有滑轮室113。在电动机12的输出轴上固定连接有主动轮121。传动结构13包括转动连接于机身1靠近主杆11底端位置处的动滑轮131(参见图3)、转动连接于滑轮室113内的第一滑轮132、转动连接于滑轮室113内的第二滑轮133和固定连接于主动轮121上的吊绳134。吊绳134缠绕于主动轮121上并且套设于动滑轮131、第一滑轮132和第二滑轮133上，吊绳134远离主动轮121的一端连接于沉桩结构14上。电动机12带动主动轮121转动来缠绕或放松吊绳134，吊绳134带动沉桩结构14上升或下降。

如图2和图3所示，在对应动滑轮131位置处的机身1上固定连接有滑轮架1311，在动滑轮131中间转动连接有中心轴1313，在对应中心轴1313位置处的滑轮架1311上开设有滑槽1312，中心轴1313滑动连接于滑槽1312内并且中心轴1313两端均伸出滑轮架1311设置，在中心轴1313两端均螺纹连接有紧固螺母1314，每个紧固螺母1314均能够抵接于滑轮架1311上，工作人员可以通过滑动中心轴1313来调节动滑轮131的相对位置，从而调节吊绳134的张紧，然后使用紧固螺母1314固定中心轴1313的相对位置。

如图2所示，沉桩结构14包括固定连接于吊绳134一端的振动箱141、固定连接于振动箱141远离吊绳134一端的套管142和铰接于套管142远离振动箱141一端的桩尖143。套管142与主杆11相互水平设置。沉桩结构14通过套管142的振动和桩尖143来对地面进行打桩。

如图2和图4所示，在振动箱141的顶端固定连接有远距离传感器1411，在对应远距离传感器1411位置处的振动箱141上固定连接有伸缩管1412，伸缩管1412远离振动箱141一端固定连接于滑轮室113底端。远距离传感器1411位于伸缩管1412内，伸缩管1412与主杆11相互水平设置。远距离传感器1411能够检测振动箱141到滑轮室113之间的距离从而判断沉桩结构14下降的深度。由于施工现场扬尘和飞泥比较多，所以伸缩管1412能够保护远距离传感器1411不受施工现场环境的影响。

如图5和图6所示，电动机12连接有控制电路，控制电路包括第一延时模块2和第二延时模块3。电动机12的三相输入端包括第一相线L1、第二相线L2和第三相线L3，在第一相线L1、第二相线L2和第三相线L3上均电连接有按钮开关SB。第一延时电路包括电连接于电动机12的三相输入端的第一继电器KA1，第一继电器KA1控制有第一常开触点KA1-1并且第一常开触点KA1-1串联有第一电阻R1、第一时间继电器KT1和电源VCC，第一常开触点KA1-1一端接地设置，在电源VCC和接地端之间并联有相互串联的被第一时间继电器KT1控制的第二常闭触点KT1-1、第二电阻R2和第二继电器KA2，第二继电器KA2控制有三个第三常开触点KA2-1并且三个第三常开触点KA2-1分别电连接于第一相线L1、第二相线L2和第三相线L3上。第二延时电路包括被第一时间继电器KT1控制的第二常开触点KT1-2，第二常开触点KT1-2并联于电源VCC与接地端之间，第二常开触点KT1-2串联有第三电阻R3和第二时间继电器KT2，第二时间继电器KT2控制有三个第四常开触点KT2-1，三个第四常开触点KT2-1分别将电动机12的第一相线L1与第三相线L3相连，第二相线L2与第二相线L2相连，第三相线L3与第一相线L1相连。

当驾驶员按下按钮开关SB后，由于此时第二继电器KA2得电，控制第三常开触点KA2-1闭合，电动机12的三相输入端正常得电，电动机12正转，控制沉桩结构14下降，同时第一继电器KA1得电，控制第一常开触点KA1-1闭合，使第一时间继电器KT1得电，第一时间继电器KT1延时控制第二常闭触点KT1-1断开和第二常开触点KT1-2闭合，使第二继电器KA2失电，同时第二时间继电器KT2得电，第三常开触点KA2-1断开，电动机12失电，使沉桩结构14在下降一定时间后停止移动，开始在坑底振动。第二时间继电器KT2延时控制第四常开触点KT2-1闭合，使电动机12反转，控制沉桩结构14回升，沉桩结构14回升到一定高度后驾驶员再按开按钮开关SB使电动机12失电，完成打桩。

如图7所示，控制电路还包括距离检测模块4、处理模块5和显示模块6，距离检测模块4包括远距离传感器1411，远距离传感器1411实时检测振动箱141与滑轮室113之间的距离并输出距离信号。处理模块5包括单片机，处理模块5连接于距离检测模块4并且接收距离检测模块4输出的距离信号，单片机将接收到的距离信号转换成数字信号输出。显示模块6包括彩色LED显示屏，显示模块6连接于处理模块5并且接收处理模块5输出的数字信号，彩色LED显示屏将接收到的数字信号显示给驾驶员，使驾驶员能够实时且方便地得知沉桩结构14沉降的深度。

使用方式：驾驶员先确定打桩的位置，根据事先测得的沉桩结构14的沉降时间和坑底振动时间来调整第一时间继电器KT1和第二时间继电器KT2，调整支腿液压缸15的活塞杆伸出长度来调节桩尖143的离地高度。调整完毕后，使主杆11垂直于机身1上表面，然后按下按钮开关SB，电动机12正转，使沉桩结构14下降，在沉桩结构14下降一定深度后电动机12停止，沉桩结构14开始在坑底振动，振动一段时间后电动机12反转，使沉桩结构14回升，驾驶员观察沉桩结构14回升到一定高度后按开按钮开关SB使电动机12停止。整个打桩过程驾驶员只需要按下两次按钮开关SB即可，还可以通过观察彩色LED显示屏显示的沉桩结构14沉降深度来判断打桩过程是否出现问题。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。