反拉式冲击沉桩机.pdf

一种反拉式冲击沉桩机包括冲击锤(1)、拉压箱(3)和与冲击锤相连的外部动力源，冲击锤和拉压箱设供预制桩(7)自由穿过的同轴中心孔；还包括一具有至少两个对称分支的桩帽(5)、至少两根拉杆(4)以及与拉杆一一对应的至少两套双斜楔面拉杆夹紧机构，桩帽的每个分支内设一套拉杆夹紧机构。拉杆下端与拉压箱固接，上端穿过桩帽并通过相应拉杆夹紧机构与桩帽可调节地连接。拉杆上设多个锥台(16)，拉压箱上套设缓冲垫(2)，桩顶设桩垫(6)。每个拉杆夹紧机构包括V字销(9)、斜楔块(8)、连杆曲柄机构和油缸。桩帽中设有安装V字销的导向槽和安装斜楔块的凹槽，V字销尾端设复位弹簧。其能提高冲击能量、降低桩架高度、保护预制桩桩顶，结构紧凑，广泛应用于各种打桩沉桩场合。

权利要求书

反拉式冲击沉桩机
技术领域
本发明涉及一种冲击沉桩机，具体是一种反拉式冲击沉桩机。
背景技术
冲击沉桩机利用冲击能够产生极大的力脉冲，其比静力沉桩机结构紧凑，因而得到广泛应用。目前的冲击沉桩机大都采用顶端锤击式结构，即利用液压、蒸汽、柴油等能源动力驱动活塞和冲击锤，使其获得一定的速度而打击预制桩的桩顶。由于这些能源动力必须在密闭的结构中才能产生出驱动力，因而冲击锤的体积和质量均受到限制，从而导致总冲击能量的提高受到制约。另外，利用冲击锤自由落体获得冲击速度，虽然冲击锤没有受到限制，但是沉桩机的桩架高度又制约着冲击速度的提高，要想获得更大的冲击速度就必须增加沉桩机的桩架高度。而且，顶端锤击式动力沉桩机其冲击锤直接打击预制桩的桩顶，易使桩顶开裂和破碎，破坏预制桩。
发明内容
针对上述现有冲击沉桩机存在的缺陷，为了解决沉桩机的冲击能量较小、桩架太高、桩顶易开裂的技术问题，本发明提供一种反拉式冲击沉桩机。
本发明的反拉式冲击沉桩机包括冲击锤、拉压箱和外部动力源，冲击锤位于拉压箱的上方，冲击锤和拉压箱均设有供预制桩自由穿过的同轴中心孔，外部动力源与冲击锤相连接以驱动冲击锤进行冲击，其特征在于：还包括一个桩帽、至少两根拉杆以及与所述拉杆一一对应的至少两套拉杆夹紧机构，桩帽位于冲击锤的上方，拉杆夹紧机构设于桩帽的内部，拉杆的下端与拉压箱固接，拉杆的上端穿过桩帽并通过相应的拉杆夹紧机构与桩帽可调节地连接。
所述预制桩的位于冲击锤与拉压箱之间的部分套设有缓冲垫。
所述预制桩的桩顶设有桩垫。
所述桩帽具有对称分布的至少两个分支，每个分支内设有一套所述拉杆夹紧机构。
所述拉杆的上部固设有多个上大下小的锥台。
所述桩帽的每个分支上设有一个供对应的拉杆穿过的通孔；每个分支内，在通孔的两侧开设有两个同向敞口的水平平行导向槽，在两个导向槽的垂直方向上开设有相向的凹槽，各凹槽与相应的通孔和导向槽相贯通。
每套所述拉杆夹紧机构包括：装设于所述导向槽内的两个V字销、可滑动地安装于所述凹槽内的两个斜楔块、固设在所述分支内的两个油缸、以及两套分别连接同侧的所述V字销和油缸的连杆曲柄机构；所述V字销的前端与其中的连杆相连，该连杆再与曲柄相连，曲柄再与油缸相连，所述曲柄被油缸驱动，从而构成曲柄滑块机构。而且，所述V字销的尾端大，前端小，尾端安装有使V字销复位的复位弹簧。
优选地，所述桩帽呈对称的人字形、十字形或者五角形，其具有三个、四个或五个对称分布的分支。对应地，所述拉杆设有三根、四根或者五根，均布在预制桩周围，与预制桩并列布置，所述拉杆为圆柱形杆。
所述冲击锤呈圆柱形，所述拉压箱呈圆盘形，优选均为铸件。
可见，与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
1.本发明采用拉杆与预制桩并列布置方式，降低了沉桩机桩架高度，可以更高地提高冲击锤的高度，从而提高冲击能量。
2.本发明采用反拉式冲击结构，冲击锤不受密闭结构的限制，可以方便地改变冲击锤的体积和质量，有效提高冲击能量。
3.本发明通过桩帽冲击预制桩的桩顶，冲击锤不直接冲击预制桩，降低了冲击高度，不易使桩顶开裂和破碎。
4.本发明采用双斜楔面形式的夹紧机构，可以方便调节拉杆高度，能够适用各种长度的预制桩和不同的施工场地。
综上所述，本发明能够有效地提高冲击能量、降低桩架高度、不易打碎预制桩，并且结构紧凑，拉杆高度可以调节，能够广泛地适用于各种打桩沉桩场合。
附图说明
图1为本发明的反拉式冲击沉桩机的结构正视示意图；
图2为本发明的桩帽的A‑A横截面剖面图；
图3为本发明的反拉式冲击沉桩机的透视示意图。
图中：1‑冲击锤、2‑缓冲垫、3‑拉压箱、4‑拉杆、5‑桩帽、6‑桩垫、7‑预制桩、8‑斜楔块、9‑V字销、10‑复位弹簧、11‑连杆、12‑曲柄、13‑油缸、14‑导向槽、15‑凹槽、16‑锥台。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步详细的描述。
如图1和图3所示，本发明的反拉式冲击沉桩机包括一个冲击锤1、一个拉压箱3、四根拉杆4、一个桩帽5、四套拉杆夹紧机构以及一套外部动力源(未示出)。其中，冲击锤1位于拉压箱3的上方，冲击锤1和拉压箱3均设有供预制桩7自由穿过的同轴中心孔，外部动力源与冲击锤1相连接用以驱动冲击锤实施冲击。桩帽5位于冲击锤1的上方，四套拉杆夹紧机构均匀分布在桩帽5的内部，每套拉杆夹紧机构对应一根拉杆4，用于夹紧和松开相应的拉杆。拉杆4的下端与拉压箱3固接，拉杆4的上端穿过桩帽5并通过相应的拉杆夹紧机构与桩帽5可调节地固定连接。
在预制桩7的位于冲击锤1与拉压箱3之间的部分套设有缓冲垫2，该缓冲垫比如可以采用刚性很大的弹簧。一方面用于缓冲冲击锤对拉压箱的冲击，起到保护拉压箱的作用，另一方面还可以降低冲击锤冲击拉压箱时产生的噪音。
在预制桩7的桩顶设有桩垫6。当然，该桩垫6也可以设在桩帽5的下表面并且让桩垫6与预制桩7的桩顶相互对正。桩垫用于缓冲桩帽对预制桩桩顶的冲击，以保护桩顶，避免其开裂。该桩垫可以选用刚性较大的弹簧、其他弹性体材料。
图2为本发明的桩帽的横截面剖面图。如图2‑3所示，本发明的桩帽5呈对称的十字形结构，其具有四个对称分布的分支。详见图2，每个分支的中部开设有一个供对应的拉杆穿过的通孔，在每个分支内，在通孔的两侧开设有两个同向敞口的水平平行导向槽14，在两个导向槽14的中部垂直方向上开设有两个相向的凹槽15，各凹槽15与相应的通孔和导向槽14相贯通。
如图2所示，在桩帽5的每个分支内设有一套拉杆夹紧机构。每套拉杆夹紧机构包括：分装于两个导向槽14内的两个V字销9，可滑动地分设于两个凹槽15内的两个斜楔块8，固设在该分支内的两个油缸13，以及两套分别连接同侧V字销9和油缸13的连杆曲柄机构，即连杆11和曲柄12。
如图2所示，V字销9的尾端安装有复位弹簧10，用于使V字销9复位。V字销9的前端与连杆11相连，连杆11通过曲柄12再与油缸13相连，曲柄12被油缸13驱动(如图中箭头所示)，从而V字销9、连杆11和曲柄12构成一个曲柄滑块机构，V字销9在连杆11的作用下可以在导向槽14内滑动。并且，V字销9的尾端大，前端小。
如图1和图3所示，每根拉杆4的上部固设有多个上大下小的锥台16。
参见图1‑2，在同一个分支内，当两个油缸13的活塞杆伸出时，两个V字销9被向外拉出，它们的尾端同时分别压紧两个斜楔块8，这时两个相对的斜楔块8伸入中心孔并与拉杆4上的锥台16形成双斜楔面配合，从而使得拉杆夹紧机构将拉杆夹紧，此时V字销9尾端的复位弹簧10被拉伸。而当油缸13停止工作后，复位弹簧10复位而拉动V字销9后退，它们的前端同时分别接触两个斜楔块8，这时两个相对的斜楔块8从中心孔缩回，从而使得拉杆夹紧机构将拉杆松开。这样，通过双斜楔面形式的拉杆夹紧机构就可以方便地调节拉杆的高度。
当然，桩帽也可以是对称的人字形或五角形，其具有三个或五个对称分布的分支。对应地，所述拉杆设有三根或五根，它们固接在拉压箱上，并均布在预制桩的周围，与预制桩并列布置。优选地，这些拉杆为圆柱形杆。在拉压箱上还可均匀分布多个孔，以供连接拉杆。
冲击锤1为圆柱体，拉压箱3为圆盘体，优选均为铸件。
本发明的反拉式冲击沉桩机的工作原理为：拉杆被夹紧后，冲击锤冲击拉压箱，冲击产生的拉力通过与拉压箱两端固连的拉杆传递至桩帽上，拉动桩帽向下运动锤击预制桩，使预制桩沉入岩石中。
本发明的工作过程分为两个阶段：
第一阶段为冲击阶段：油缸13驱动曲柄12运动，拉动V字销9，使V字销9的尾端压紧斜楔块8，斜楔块8与拉杆4的锥台16接触形成双斜楔面，从而夹紧拉杆4。然后，根据具体施工情况，调节冲击锤1的冲击高度，使冲击锤1以一定的加速度向下运动打击在拉压箱3上，打击产生的力脉冲通过拉杆4传递至桩帽5上，从而拉动桩帽5向下运动锤击预制桩7，实现沉桩。
第二阶段为拉杆调整阶段：沉桩结束后，预制桩7的高度降低，拉杆4的长度需要重新调节。此时，油缸13停止工作，复位弹簧10复位拉动V字销9后退，V字销9的前端接触斜楔块8，夹紧机构松开拉杆4。重新调整拉杆4的高度后，油缸13再次驱动曲柄12拉动V字销9卡紧斜楔块8，再次夹紧拉杆4，为下次冲击做好准备。
本发明的反拉式冲击沉桩机，不仅提高了冲击能量、显著地降低了桩架高度，而且有效地保护了预制桩的桩顶。
虽然已经对本发明的优选实施方式进行了详细的描述和说明，但是本发明并不局限于此。应当知道，本领域的技术人员可以在不背离本发明的精神和原理的条件下进行多种修改和变化，而不脱离其由权利要求书所限定的本发明的保护范围。