分离起落架导杆式柴油打桩锤及其施工方法与流程

本发明涉及建筑桩基施工用导杆式柴油打桩锤，尤其涉及一种具有起吊和启动桩锤的带有分离式桩锤启动起落架的导杆式柴油打桩锤。本发明还涉及应用该导杆式柴油打桩锤进行打桩施工的方法。

背景技术：

1、导杆式柴油打桩锤是一种较为典型的传统冲击打桩锤，经过长期的使用完善已形成系列定型产品，受到市场的广泛关注和普遍欢迎。

2、现有的导杆式柴油打桩锤主要由固定安装于导杆两端的活塞体、顶横梁，以及滑动支承于导杆上的起落架和缸锤构成。由于起落架的主要功能是实现整个桩锤的起吊安装以及导杆柴油打桩锤的启动，因而起落架被限制在顶横梁和活塞之间而沿导杆上下滑行。打桩锤起吊时，起落架在卷扬机钢索的拖动下与顶横梁相遇而将打桩锤吊起；其启动时则起落架下行并使锤钩先钩起缸锤，使缸锤达到一定高度后，地面操作人员通过绳索拉动起落架上的脱钩杠杆，使起落架下方的锤钩与缸锤中的销轴分离，缸锤自由落下而完成导杆式打桩锤的启动。但随着导杆式柴油打桩锤应用领域的不断拓展，其打击能量也快速增加，打桩锤的缸锤重量也增至数拾吨重，如此巨大的缸锤质量必然在锤钩和缸锤销轴之间产生极大的摩擦阻力，使缸锤脱钩启动变得十分困难和复杂，需要在指挥者的指挥下由数人牵拉绳索才能完成缸锤脱钩启动，或者再增设专用卷扬设备来拖动锤钩启动绳索完成打桩锤的启动操作。

3、为此本技术人于2020年11月20日申请了中国专利“缸锤自动脱钩器及导杆柴油打桩锤”，专利号：202022698305.8，该专利中与缸锤钩固定连接的锤钩摆杆伸出端铰连有脱钩摆杆，当缸锤钩自动钩起缸锤上提时，固定的脱钩碰块阻挡脱钩摆杆上行，而迫使脱钩摆杆带动锤钩摆杆和缸锤钩脱离缸锤销轴，使缸锤下落而套向活塞完成打桩锤的启动；这一启动过程是由提锤主卷扬机的动力来实现启动操作，不仅减少了人为干预和人工操作，而且实现了缸锤脱钩的自动操作。但在这样结构中，起落架的滑行范围仍被限制在顶横梁和活塞体之间，而打桩时整个打桩锤又是借助起落架及其上的钢索悬吊于桩架上，因此，打桩时地面操作人员必须全神贯注地观察沉桩贯入速度，随时调节控制主卷扬机钢索的收放量，否则会发生起落架与顶横梁或缸锤体发生冲撞，不仅会降低柴油锤的打击能量，而且会损坏锤体机件。

4、尤其是随着导杆式柴油打桩锤施工地质环境变得愈加复杂，桩锤吨位和打击能量的增加，现有将起落架限制在顶横梁和活塞体之间的结构，对操作人员要求高也很容易发生施工事故：当施工地质松软或复杂的地质结构，如岩石层、流砂层、淤泥层的交替变化，基桩从较硬层进入松软层就出现沉桩猛然加快的“溜桩”现象，此时桩体与桩锤突然分离，整个桩锤失去支承，桩锤出现其缸锤撞击活塞体的“自击”现象，缸锤的打击能量不能传递给基桩，而是经活塞及导杆传递至顶横梁，继而导致顶横梁与起落架形成剧烈的碰撞冲击，而碰撞冲击所产生剧烈的碰击力又通过钢索传递至桩锤塔架，轻者造成钢索断裂、塔架弯曲变形无法正常工作，重者造成整个桩锤塔架倾覆，桩锤倒地，甚至酿成严重的人员和设备安全事故。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种分离起落导杆式柴油打桩锤，不仅能够实现缸锤的自动脱钩启动，而且完全避免桩锤自击所导致的人机事故。本发明还要提供一种应用该分离起落架导杆式柴油打桩锤进行打桩施工作业的方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明的分离式起落架导杆柴油打桩锤，包括桩锤塔架，以及滑动支承于桩锤塔架上的桩锤，所述桩锤包括有两根相互平行设置的导杆，在导杆的下端固定连接有活塞，导杆的上端固定连接有顶横梁，缸锤滑动设置于导杆上，在所述桩锤上固定设置有脱钩挡块，所述桩锤塔架上还滑动支承有起落架，起落架的滑移路径和桩锤的滑移路径相平行或相一致，该起落架可从缸锤上方越过桩锤顶端而向上滑行；在起落架上固定设置有可钩起桩锤的桩锤吊钩，在起落架上还铰支有用于钩起缸锤的缸锤钩，缸锤钩与锤钩摆杆固定连接，锤钩摆杆的一伸出端铰连有脱钩摆杆，脱钩摆杆的外伸端与脱钩挡块的位置相对应；所述桩锤的顶横梁上设置有活动的提锤锁舌，该提锤锁舌与桩锤吊钩相对应。

3、进一步地，所述顶横梁上通过锁舌支座铰支有提锤锁舌，该提锤锁舌的一外伸端与桩锤吊钩相对应，提锤锁舌的一外伸端扣系有拉绳。

4、进一步地，所述提锤锁舌通过锁舌销可摆动地支承于锁舌支座上，在锁舌销与锁舌支座或端盖之间安装有锁舌复位弹簧，端盖固定安装于锁舌支座上。

5、进一步地，所述顶横梁上通过锁舌支座滑动设置有提锤锁舌，在提锤锁舌与锁舌支座之间安装有锁舌弹簧；在锁舌支座上还铰支有锁舌偏心杆，锁舌偏心杆的偏心凸块端与提锤锁舌相接触，锁舌偏心杆的另一端扣系有拉绳。

6、进一步地，所述顶横梁上通过锁舌支座滑动设置有提锤锁舌，在提锤锁舌与锁舌支座之间安装有锁舌弹簧，在锁舌支座上还活动设置有锁舌楔块，锁舌楔块的楔入斜面与提锤锁舌斜面相接触。

7、进一步地，所述顶横梁上通过锁舌支座滑动设置有提锤锁舌，提锤锁舌上连接有锁舌电磁铁，该锁舌电磁铁安装于锁舌支座上。

8、进一步地，所述起落架包括起落架体，在起落架体上设置有滑轨导槽，在起落架体上还转动支承有钢绳滑轮，钢绳滑轮的轴中心线与桩锤吊钩的中心线位于同一竖直平面上。

9、进一步地，所述锤钩摆杆的铰连端还设置有摆动限位支撑，摆动限位支撑与脱钩摆杆的铰支轴线相距设置；锤钩摆杆和起落架体之间安装有钩锤弹簧，所述脱钩摆杆上安装有摆杆复位弹簧。

10、进一步地，所述脱钩挡块安装于挡块支架上，该挡块支架固定安装于桩锤的顶横梁和/或活塞上。

11、进一步地，所述桩锤塔架包括塔架本体，在塔架本体上固定设置有两根相互平行的滑动导轨，滑动导轨的一侧滑动面与桩锤的桩锤滑动导板构成滑动副，滑动导轨的另一侧滑动面与起落架的滑轨导槽构成滑动副。

12、本发明使用上述分离式起落架导杆柴油打桩锤进行打桩施工的方法，其打桩施工方法包括以下步骤：

13、(1)安装桩锤塔架和主卷扬机；并将主卷扬机钢绳绕于桩锤塔架上的塔架滑轮上；

14、(2)将起落架滑动支承于桩锤塔架对应的滑动导轨上，并使主卷扬机钢绳经塔架滑轮而绕于起落架的钢索滑轮上，从而使主卷扬机可以驱动起落架沿桩锤塔架上对应的滑轨上进行上下滑动；

15、(3)将桩锤吊起并滑动支承于桩锤塔架对应的滑动导轨上，并且使桩锤位于起落架的下方；

16、(4)启动主卷扬机使起落架上的桩锤吊钩向下滑行至桩锤提锤锁舌下方；

17、(5)将桩锤上的提锤锁舌调控至卡锁位置，主卷扬机上提起落架，使起落架上的桩锤吊钩钩住提锤锁舌；

18、(6)继续上提起落架，将起落架和桩锤一并沿桩锤塔架向上滑行至桩锤塔架顶段位置；

19、(7)用起吊机或塔架上的辅助卷扬机吊起基桩，并将基桩立于桩锤下方；

20、(8)将起落架和桩锤沿桩锤塔架向下滑行，使桩锤稳放于基桩的顶部；

21、(9)起落架继续下行，脱钩摆杆越过桩锤上的脱钩挡块后，起落架上的缸锤钩钩起桩锤的缸锤；

22、(10)起落架上行而带动缸锤体沿桩锤导杆上行，当脱钩摆杆再次触及桩锤上的脱钩挡块时，受脱钩挡块的阻挡，脱钩摆杆迫使锤钩摆杆和缸锤钩绕铰支点摆动，使缸锤钩与缸锤脱开；

23、(11)缸锤在重力作用下，沿桩锤导杆自由下落，缸锤的缸锤孔套向活塞而启动桩锤；

24、(12)桩锤启动后，桩锤的缸锤沿导杆上下往复弹跳，以完成对基桩的打击沉桩。

25、本发明中，由于起落架是滑动支承于桩锤塔架上，而非滑动支承于桩锤的导杆上，起落架不再是桩锤的组成部分，这种结构突破了本领域技术人员长期形成的局限性思维；一方面这种不带有起落架的桩锤结构，能使桩锤与基桩保持贴合而始终支撑于桩顶端，另一方面隔断了缸锤与起落架及塔架间的力传递路径，确保了桩锤和塔架的使用安全，同时导杆的长度也不再受基桩贯入长度的影响，因而可以简化桩锤结构，增强桩锤的结构刚性和稳定性。同时滑动支承于桩锤塔架上的起落架可以相对桩锤从其缸锤上方越过桩锤顶端向上方滑行至塔顶部，形成了打桩锤和起落相分离的结构，这种分离式结构，不仅保证了打桩锤始终作用于基桩的顶部，而且桩锤及其上的缸锤强大的冲击力不可能传递至起落架钢索及塔架上，形成桩锤冲击与塔架的隔离，既完全避免了桩锤自击现象的发生，更避免了“漏桩“而导致的桩锤机件损坏和塔架的折弯和倾覆，不仅有效地延长桩锤使用寿命，而且避免施工安全事故的发生。

26、还由于桩锤顶横梁上设置有活动的提锤锁舌，且该提锤锁舌与起落架上的桩锤吊钩相对应，将桩锤的提锤锁舌调控至卡锁位置时，上行的起落架桩锤吊钩就可以钩吊起桩锤，以完成对桩锤的起吊；起落架上还铰支有用于钩起缸锤的缸锤钩与缸锤钩固连的锤钩摆杆伸出端铰连有脱钩摆杆，起落架沿塔架下行时，缸锤钩在重力作用下能自动钩起缸锤而上提，当缸锤被提至脱钩碰块位置时，固定的脱钩碰块阻挡脱钩摆杆上行，而迫使脱钩摆杆带动锤钩摆杆和缸锤钩摆动脱离缸锤销轴，使缸锤下落而套向活塞完成打桩锤的启动，这一启动过程是由主卷扬机的动力来实现启动操作，既不需要人力拉动锤钩杠杆实现脱钩操作，也不需要另外增设专用的脱钩卷扬设备，减少了人为干预和人工操作，实现了缸锤脱钩的自动操作，避免了启动操作人员和设备安全事故的发生。

27、在桩锤塔架上相互平行地设置有起落架导轨和桩锤滑动导轨，确保了起落架的滑行路径与桩锤滑行路径相互平行或相互一致，保证了起吊桩锤和启动桩锤两个功能的准确实现，同时使塔架具有桩锤承重、起落架导向和桩锤导向的三重功能。本发明的施工工作业方式，大大降低桩锤启动、操作对操作人员的依赖，降低了劳动强度，避免打桩过程中出现桩锤“自击”现象，有效地避免了人机安全事故的发生，大大提高桩锤运行的安全性和可靠性。