专利名称：顶压式液压振动压桩机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及城镇建设工程基础施工中所用的预制桩压桩设备，具体地指一种顶压式液压振动压桩机。
背景技术：
目前，在城镇建设工程的基础施工中，液压静力压桩机得到了广泛的应用。液压静力压桩机采用液压静力将预制桩分段压入土层中，其优点是施工时对周围建筑物影响很小、噪音低、无污染，可实现文明施工。但其对桩架结构强度要求高、配重占整机重量的百分之六十至百分之七十，钢材耗用量大，转场费用率高，整台机器的转场、拼装、运输十分繁琐，特别是在施工中其预制桩穿透中间砂层的能力很差，在持力层贯入也很困难。同时，根据对预制桩夹持部位的不同，液压静力压桩机又细分为固定预制桩中段的对夹式和固定预制桩头部的顶压式两类。采用对夹式的液压静力压桩机，所要求的夹持力很大，很容易造成混凝土预制桩破损。而采用顶压式的液压静力压桩机，虽可有效避免混凝土预制桩损坏，但仍然避免不了传统液压静力压桩机的上述共同缺陷，其液压静力利用率偏低，沉桩效果也不理想。
发明内容
本实用新型的目的就是要提供一种可使预制桩在中间沙层容易穿过、在持力层贯入力强、且对预制桩段基本无损害的顶压式液压振动压桩机。
为实现上述目的，本实用新型所设计的顶压式液压振动压桩机，包括步履式行走或履带式行走的桩架，安装在所述桩架平台上的压桩立柱、起吊预制桩段的吊车、以及相应的电气控制系统和液压控制系统。所述压桩立柱的内腔中自上而下设置有可沿其侧立面垂直移动的压桩横梁和液压激振装置，所述压桩横梁和液压激振装置之间通过压桩油缸相连。所述压桩横梁的上面侧端设有单向受力的活动卡板，所述压桩立柱上按设定间距开有与所述活动卡板相配合的卡槽。所述液压激振装置的下面连接安装有夹持机构，所述夹持机构与预制桩段的顶端呈夹持配合。
本实用新型的工作原理是这样的压桩施工时，首先启动电气控制系统和液压控制系统驱动整个压桩机行走到预定的压桩位置，然后启动吊车将预制桩段吊装到设定的桩位，再通过液压控制系统驱动压桩油缸工作，压桩油缸的活塞杆向下运动，对其下端的液压激振装置施加压力，这个压力通过夹持机构传递的预制桩段，同时压桩油缸通过设置在其顶部的压桩横梁、以及压桩横梁上的活动卡板将压桩的反作用力传递给压桩立柱和桩架，使整个压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。在预制桩段即将穿越地下的砂层、或贯入地下的持力层、或施工地面要求接地比压较小时，启动上述液压激振装置，周期性的液压激振力和压桩油缸的静压力即可同时作用于该预制桩段，两种力量合成作用可将预制桩段顺利压入土层中。
本实用新型的优点在于上述液压激振装置的周期性激振力和压桩油缸的静压力能形成在垂直方向有利于预制桩段贯入的振压合成作用力，调整液压激振装置的振动频率，使上述合力的激振频率与预制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，预制桩段侧边的负摩擦力减弱或消除，从而使压桩油缸仅用较小的静压力即可将预制桩段穿越砂层或贯入持力层中。并且，本实用新型采用预制桩段顶端夹持和施压的形式，相对于预制桩段中部夹持和施压的形式而言，预制桩段的受力状态要好得多，预制桩段不易损坏。实验表明本实用新型与现有液压静力压桩机相比，由于采用了顶端施压和周期激振的装置，仅用200～300吨的液压静力即可达到400吨液压静力的沉桩效果，大幅降低了钢材的耗用量，减少了静压桩机的生产成本，提升了静压桩机的技术含量，提高了压桩机整机的工作效能，特别是穿越沙层的能力、以及用小配重压大吨位预制桩段的能力。
图1为一种顶压式液压振动压桩机的整体结构示意图；图2为图1中压桩立柱以内部分的放大结构示意图；图3为图1中液压激振装置的俯剖视放大结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述图中所示为步履式行走的顶压式液压振动压桩机，当然也可以是履带式行走的顶压式液压振动压桩机。该压桩机包括一个步履式行走的桩架1，桩架1的平台左边布置有用于整个压桩机的电气控制系统2和液压控制系统3，桩架1的平台右边布置有吊车11，桩架1的平台中间布置有压桩立柱4。压桩立柱4的内腔中自上而下安装有压桩横梁6和液压激振装置5，压桩横梁6的四周角部和液压激振装置5的上、下平面四个角部均设置有导向轮8，导向轮8与压桩立柱4的侧立面滚动配合，使压桩横梁6和液压激振装置5可依压桩立柱4的侧立面顺利上下滑动。压桩横梁6和液压激振装置5之间设有压桩油缸7，压桩油缸7的上端缸体安装固定在压桩横梁6的下部，压桩油缸7的下端活塞杆铰接在液压激振装置5的上部。液压激振装置5的下面连接安装有夹持机构9，夹持机构9用于夹持预制桩段10的顶端。压桩横梁6的上面侧端设有单向受力的活动卡板12，压桩立柱4上按设定间距开有与所述活动卡板12相配合的卡槽4A，两者配合用以承受压桩时的支撑反力。活动卡板12上还连接有钢丝拉绳4C，钢丝拉绳4C通过滑轮4B与一卷扬机构相连，在向下调整压桩横梁6位置时可将其拉住，辅助定位。
压桩施工时，用吊车11将预制桩段10吊入到压桩立柱4的内腔中，并用夹持机构9将其头部夹持住。当液压控制系统3通过液压管路驱动压桩油缸7的活塞向下运动时，其活塞杆即可通过液压激振装置5、夹持机构9将预制桩段10振压入土层中。当压桩油缸7的活塞走完一个行程时，松开夹持机构9，并使压桩油缸7的活塞回缩到位，再放松穿过滑轮4B而连接在活动卡板12上的钢丝拉绳4C，压桩横梁6、压桩油缸7、液压激振装置5和夹持机构9依靠其自身重量下落至下面的卡槽4A位置，且活动卡板1 2卡入其中，由此可进行第二个压桩行程。依次循环，可将预制桩段10压入土层中。
上述液压激振装置5较佳的结构形式包括一个相当于下压桩横梁的振动箱体5A，振动箱体5A的内腔两侧水平对称安装有一对偏心轴5C，该对偏心轴5C的一端通过齿轮系5B保持同步反向运转，该对偏心轴5C的另一端则各自与一台油马达5D相连，由油马达5D提供运转动力，油马达5D的转动频率由液压控制系统3的供油流量和压力值调节。由于一对偏心轴5C的转向相反，其水平方向的液压激振力大小相同、方向相反，理论上可相互抵消；其垂直方向的液压激振力则可相叠加而形成激振合力。这样，在沉桩施工中，当液压激振频率与预制桩段10周围土层的自振频率接近时，桩段——土层这一工作体系就会产生共振，使桩段周边的土壤液化，即可减小土壤对桩段周侧的摩擦阻力。在此条件下再给预制桩段10施加一定数值的静压力，即可使预制桩段10在激振力和静压力的合成作用下穿越砂砾层、消除嵌固现象、贯入持力层，顺利下沉到设定位置，提高压桩效率和施工质量。
权利要求1.一种顶压式液压振动压桩机，包括步履式行走或履带式行走的桩架(1)，安装在所述桩架(1)平台上的压桩立柱(4)、起吊预制桩段(10)的吊车(11)、以及电气控制系统(2)和液压控制系统(3)，其特征在于所述压桩立柱(4)的内腔中自上而下设置有可沿其侧立面垂直移动的压桩横梁(6)和液压激振装置(5)，所述压桩横梁(6)和液压激振装置(5)之间通过压桩油缸(7)相连；所述压桩横梁(6)的上面侧端设有单向受力的活动卡板(12)，所述压桩立柱(4)上按设定间距开有与所述活动卡板(12)相配合的卡槽(4A)；所述液压激振装置(5)的下面连接安装有夹持机构(9)，所述夹持机构(9)与预制桩段(10)的顶端夹持配合。
2.根据权利要求1所述的顶压式液压振动压桩机，其特征在于所说的液压激振装置(5)具有一个振动箱体(5A)，振动箱体(5A)的内腔两侧水平对称安装有一对偏心轴(5C)，该对偏心轴(5C)的一端通过齿轮系(5B)保持同步反向运转，该对偏心轴(5C)的另一端则各自与一台油马达(5D)相连，油马达(5D)的转动频率由液压控制系统(3)的供油流量和压力值调节。
3.根据权利要求1或2所述的顶压式液压振动压桩机，其特征在于所说的压桩横梁(6)和液压激振装置(5)的周边上设有导向轮(8)，所述导向轮(8)与所述压桩立柱(4)的侧立面滚动配合。
专利摘要本实用新型公开了一种顶压式液压振动压桩机，该压桩机包括步履式行走或履带式行走的桩架，安装在所述桩架平台上的压桩立柱、起吊预制桩段的吊车、以及相应的电气控制系统和液压控制系统。所述压桩立柱的内腔中自上而下设置有可沿其侧立面垂直移动的压桩横梁和液压激振装置，所述压桩横梁和液压激振装置之间通过压桩油缸相连。所述压桩横梁的上面侧端设有单向受力的活动卡板，所述压桩立柱上按设定间距开有与所述活动卡板相配合的卡槽。所述液压激振装置的下面连接安装有夹持机构，所述夹持机构与预制桩段的顶端呈夹持配合。该压桩机可使预制桩在中间沙层容易穿过、在持力层贯入力强，且对预制桩段基本无损害，压桩效率和施工质量高。
文档编号E02D7/26GK2740667SQ20042007652
公开日2005年11月16日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者彭志明 申请人:彭志明