低空间落锤式液压自动打桩机综述

低空间落锤式液压自动打桩机综述

摘要：本文介绍了一种新型低空间落锤式液压自动打桩机的工作原理及组成结构，侧重打桩锤的发展历史及趋势，打桩锤的结构、工作原理以及控制方式。阐述了液压系统的设计要点，给出了液压系统的工作原理图及动作循环表，列举了该打桩机的工程应用实例。该打桩机较好的克服了在旧房加高、建筑物纠偏扶正、建筑物地基加固等建筑施工中低空间打桩的难题。

关键词：低空间落锤液压自动打桩

Investigation into hydraulic automatic pile driver with low type frame and with drop hammer

Abstract：This paper introduces the operating principle and constituent structure of a new hydraulic automatic pile driver with low type frame and with drop hammer, describes the design of the hydraulic system, gives out the schematic diagram of operating principle and the table of operating cycle, and takes the actual examples of the pile driver in engineering application.

Keywords：Low type frame; Drop hammer; Hydraulics; Automatic piling 一、概述

无论一栋建筑物是多么复杂还是多么简单，其地基的处理都是必不可少的。随着时代的发展，时间的推移和其它一些因素的影响，出现了有些建筑物需要加高、有些建筑物需要加固地基、有些建筑物因倾斜需要纠偏扶正等问题。在进行上述几项工作的过程中，都会遇到地基处理时难于打桩的难题。其原因就在于有些桩基的处理需要在原有建筑物内部完成，而原有建筑物的高度限制了现有各种打桩机的工作空间，使这些设备难以发挥其应有的作用。要解决这一问题就必须使用一种在低空间条件下能完成打桩工作的低空间打桩机，并且这种打桩机应具备拆装方便、移动迅速、轻便、工作完全可靠等特点。

二、低空间落锤式液压自动打桩机的组成与工作原理

(1)低空间落锤式液压自动打桩机的组成

为了能够实现在建筑物内低空间打桩的工作要求，该打桩机必须具备下列特点：①整机便于拆装组合，且拆开后的小组件能在一般的建筑物门内通过。②整机在建筑物的有效空间内能正常工作，且工作时的操作安全、可靠、简便。③整机在交换桩位的过程中应移动轻便、安全、快速、准确以减少打桩的辅助时间。

根据以上三点要求，低空间落锤式液压自动打桩机的组成与工作原理图如图1所示。该打桩机主要由以下部分组成：枕木1、导轨2、自动夹紧装置3、机架4、提锤液压缸5、桩锤6、自动挂钩机构7、滑轮8、电动葫芦9、接近开关10、13、自动打桩滑架11、滑架升降液压缸12、桩帽14、分段式预制水泥桩15、液压控制系统16等组成。

图1 低空间落锤式液压自动打桩机组成原理

(2)低空间落锤式液压自动打桩机的工作原理

根据图1所示的结构，该打桩机的工作原理如下：

①打桩机的整体移动和夹紧。在打桩的现场根据桩位的布局，预先用枕木和槽钢铺设一段简易导轨，并将打桩机组装在导轨上，使自动夹紧装置处松开状态，然后用人力将整机移至需要打桩的位置(由于整机的重量较轻，＜2kN，采用人力就能较轻松地移动)。在移动过程中松开的夹紧装置仍能起保护作用，防止整机移动过程中可能出现的倾翻现象；当将打桩机准确地移动到需要打桩的新桩位时，通过液压控制系统使夹紧装置将打桩机紧紧地固定在导轨上，以保证打桩机能正常工作。

②桩机的调整与自动打桩过程。当桩机在新的桩位被固定好后，用液压系统操纵液压缸5，经自动挂钩机构7，将桩锤6提升到某一高度；然后用液压系统操纵液压缸12，使自动打桩滑架11上升到一合适位置，并调整滑架11上的接近开关10和13以确定桩锤6的提锤高度和打桩行程；通过电动葫芦9将一预制水泥桩15调入桩位，并放下滑架11使桩帽14完全落在桩15上。在完成了上述调整工作后，就能开始自动打桩的工作，自动打桩的过程如下：当提锤缸5通过7等将桩锤提升至要求的高度时，装在自动挂钩7上的位置测量秆逼近装在滑架11上的接近开关10，10发出电信号，使安装在自动挂钩7上的电磁铁YT7通电以克服弹簧力的作用实现自动挂钩7与桩锤6自动脱钩、这样桩锤就沿着滑道以接近于自由落体运动的速度进行打桩，与此同时缸5也开始反向运动，使自动挂钩7也向下运动，由于自动挂钩7向下运动的速度低于6的准自由落体运动，所以当7接近6时，6已完成了打桩运动，并停留在桩帽14上；此刻7继续向下运动，当7与6将要接触时，7上的测量杆也与装在滑架11上的接近开关13接近，13发出电信号使自动挂钩7上的电磁铁YT7断电，在弹力的作用下实现7与6自动挂接、并使缸5再次向上运动，实现再次的提锤运动。另外，由于滑架与桩帽是固联的，所以当桩帽随着桩锤的锤击与桩一起下移时，滑架也跟随桩帽一起下移，以保证桩锤的有效行程和打桩的自动进行。当一根预制桩打完后，采用接桩的方法再重复上面的过程，直至达到预定的打桩要求。

在将桩机移到新桩位前，应把桩锤和滑架放到最低位置，以降低整机的重心，然后再

移动桩机，当全部的打桩结束后，可将整机拆成三件搬运出施工场地。

三、打桩锤的研究

1、打桩锤是用于完成预制桩的打入、沉入、压入、拔出作业的预制桩施工机械。打桩锤有落锤、柴油锤、蒸汽锤、液压锤、振动锤、静力锤等几种形式。伴随着我国经济的发展，打桩锤技术取得了长足的进步。

在土地使用日趋紧张的情况下，一些工厂、房屋或其他设施，不得不建造在海边、河滩等软弱的地基上。此外，修建海上平台、大型港口、深水码头、尤其是深海作业也都对工程作业的发展提出了新的课题。桩工机械，尤其是打桩锤，在我国的经济建设中的作用越来越大。

本文将介绍打桩锤的发展历史及趋势，打桩锤的结构、工作原理以及控制方式。

2、．打桩锤的发展历史及趋势

2.1 发展历史

解放前．我国几乎没有桩工机械制造业。20世纪50年代初期，我国基础施工全部使用旧中国从国外进口遗留下来的老式蒸汽打桩机和笨重的落锤。一五期间，国家开始仿制国外3—10t单作用和双作用蒸汽式打桩机，50年代是我国桩工机械行业的萌芽时期。60年代初期，开始组建桩工机械制造行业和专业研究室，从此开始我国自行研制桩工机械的发展时期。至70年代，我国先后自行研制成功并批量生产了筒式柴油打桩锤、轨道式三支点打桩架、沉拔桩锤等产品。80年代以来，桩工行业在引进、吸收、转化国外先进技术的基础上，进入了成套开发研制的新阶段。

2.2 发展趋势

我国打桩锤技术和生产能力与国外先进水平相比，还有较大差距。主要表现在产品的品种规格较少，成套开发能力较低，还有一些空白的领域有待尽快开发，产品的可靠性、耐久性有待继续提高，科研条件、测试手段有待加强和完善；电子液压技术等机电液一体化应用于桩工机械还才开始。预计今后一段时间，打桩锤（预制桩沉桩机械）的发展将以液压锤为主，作为柴油锤的替换产品；加大锤重和打击力；不仅能在陆上和近海作业，也能在水下，尤其是深海下作业。

3、．打桩锤的分类及对比

从预制桩打入的方式来看，打桩锤主要有三种作业方式：打入法、振动法和压入法。

3.1 打入法（又称冲击法）

它是用桩锤冲击桩头，在冲击瞬间，桩头受到一个很大的力，从而使桩逐步贯入土中。采用打入法的打桩锤主要有以下四种：