新型液壓打樁錘研究

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1、1.1引言木樁和竹樁是最早使用的樁，早在新石器時代人類便通過打入木樁和竹樁在湖泊和沼澤地搭臺作為水上住所，在浙江省河姆渡就發(fā)現(xiàn)了這種原始社會遺址。而我國西南許多少數(shù)民族地區(qū)至今仍沿用了這種習(xí)慣，隨著人類活動向空間和海洋的延伸，各種高層建筑層出不窮，摩天大樓拔地而起，這些都是建立在牢固的基石監(jiān)乙上，因此，川f樹樁基礎(chǔ)的需求也越來越迫切，傳統(tǒng)的木樁和竹樁逐漸被舒中新的樁材料取代。12119世紀(jì)20年找，己有人開始使用鑄鐵板樁修筑圍堰和碼頭，二次世界大戰(zhàn)后，無縫鋼管也被作為樁材料用于基礎(chǔ)工程，上海寶山鋼鐵廠曾使用直徑創(chuàng)無m、長約岡咖的鋼管樁作為樁基礎(chǔ)；自20世紀(jì)初鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件問世以

2、來，又出現(xiàn)了種類繁多的鋼筋混凝土預(yù)偉弓樁。1只9年，關(guān)國雷蒙德混凝土樁公司利用離心機生產(chǎn)出中空預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，我國己于50年代開始生產(chǎn)和使用這種預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁。就地灌注混凝土樁是以混凋比或鋼筋混凝土為材料的另一種類型的樁。20世紀(jì)20一弓0到弋已出現(xiàn)沉管混奮比樁，30拜我上海修建的一些高層建筑，就曾采用F招以ld樁和勸b句樁等沉管灌注樁；50年代，隨著大型鉆孔機械的發(fā)展，我國的鐵路和公路橋梁大量采用了鉆孔灌注混凝土樁和挖孔灌注樁。側(cè)打樁錘是將樁打入工作介質(zhì)的設(shè)備。打樁錘分為落錘、汽錘、柴油錘和液壓錘，液壓打樁錘同其它類型的樁錘比較具郁反多優(yōu)點，是打樁錘發(fā)展的趨勢。國外對液

3、壓打樁錘研究較多，產(chǎn)品較成熟。國內(nèi)對液壓打樁錘的研究較少，只提財國夕嘰種典型打樁錘的液壓系綁注行理論分析，沒有將理論與實驗相結(jié)合起來進行系統(tǒng)研究。本課題研究對象是小型液壓打樁錘，主要針對打公路用混凝土樁和高速公路護欄用鋼管樁而設(shè)計。這些類型的樁具有樁徑小、樁短、所需沖擊能量低等特點。本文以設(shè)計適合國產(chǎn)元件新型液壓打樁錘液壓系統(tǒng)為研究目的，對液壓系繃斷示動力學(xué)分析。在實驗裝置上研究系統(tǒng)動態(tài)沖擊過程，下打力與油液壓力的關(guān)系。我國高速公路建設(shè)基礎(chǔ)薄弱，起步較晚，十多年間，我國高速公路建設(shè)發(fā)展迅速，高速公路的投資建設(shè)更顯加速趨勢，高速公路將在國民經(jīng)濟中扮演極為重要的角色。高速公路的建設(shè)將會

4、促進商品流通和經(jīng)濟的快速發(fā)展。防護欄作為高速公路上的基本安全設(shè)施，．對促進彩洲〕高等級公路上的交通安全起著重要的作用。公路用混凝土樁和高速公路護欄施．工都需打樁設(shè)備，隨著高速公路建設(shè)飛速發(fā)展，為研究、開發(fā)小型打樁錘產(chǎn)品提供了廣闊的市場。1·2.1樁的簡介樁的種類五花八門，如果考慮用于復(fù)合地基的各種柔性樁〔如粉噴樁、碎石樁、和近年來發(fā)展起來的異型樁（如樹根樁、支盤樁、后壓漿樁等）。據(jù)統(tǒng)計，體來講，如不考慮尺寸影響，根據(jù)不同目的，我們可以按不同的分類法對衛(wèi)．1為按施工類型的不同對樁進苛于分類。CPG樁等）竟有三百多種，但總剛性樁進行分類。圖2.3液壓打樁錘打樁錘是建筑基礎(chǔ)施工中廣泛使用

5、的一種施工機械。傳統(tǒng)使用的柴油錘由于嗓聲大、效率低等原因，在基礎(chǔ)施工中受到限制。近年來，液壓打樁錘發(fā)展迅速。一、沼涯打樁錘同其它樁錘比較具有以下優(yōu)點：(1）可根據(jù)土質(zhì)情況及樁材質(zhì)的強度，合理選擇沖擊力，以保證沖擊能量的充分發(fā)揮而不損害樁身，施工時可省去樁墊；(2）在打枷或程中，同時可獲得下打沖擊力和貫入度徹際，因而可有效地確定樁是否已進入預(yù)定的土層上，并能直觀地知道樁的允許承載力；(3）液壓錘特別均左打斜樁作業(yè)及水下樁基施工，液壓樁錘不存在軟．上起動困難的問題，而且沁司應(yīng)各種氣候下的施工作業(yè)；(4）沖擊能量可提高許多；(5）例敏玉樁錘的公害較小，基本上無廢氣污染，沖擊時的噪音要比其

6、它樁鍘氏20dB左右，因而能適應(yīng)城市樁基礎(chǔ)的施工作業(yè)。目前使用的液壓打樁錘形式多樣，基本結(jié)構(gòu)大致栩以，主要包括：錘本體、動力源、潤五回路系統(tǒng)及操作控制系統(tǒng)等部分。圖1,2為液壓錘的基本結(jié)構(gòu)，圖中：(l）液壓打樁錘本體錘本體包括驅(qū)動裝置和拓擊力傳遞裝置。錘驅(qū)動裝置主要由樁錘、液壓缸、液壓控制閥等組成；打擊力傳遞裝置主要由樁與樁錘之間的緩沖墊、樁帽等組成，在低噪聲要求的環(huán)境中還有隔音裝置。(2）動力源及液壓回路系統(tǒng)液壓打樁錘的液壓回路主要由液壓泵（定量泵或變量泵）、溢流閥、卸荷閥、換向閥（邏輯閥）、蓄能器、執(zhí)行元件、樁錘以及管路等組成。(3）操作控制系統(tǒng)目前一般采用傳統(tǒng)的繼電器控制，由

7、于繼電器控布惰著許多不可避免的缺陷，如機械觸點多，動作準(zhǔn)確度和靈敏度不高，設(shè)備龐大，控制方式變化時更改困難等，新近出現(xiàn)了采用PLC控制方式，它柑哆克服繼電器控制的缺點。根據(jù)樁錘的下落方式可將液壓打樁錘分為單作用下落式和雙作用下落式兩種類型。單作用下落式即樁錘在自重的作用下以接近自由落體方式下落，如英國BSP公司的HF[357一9型錘、日立公司生產(chǎn)的H岡C型錘、美國HPsl公司的M記el650一3505型錘等；雙作用下落式即樁錘在自重和外力共同作用一「以大于自由落體加速