联动式导杆柴油打桩锤及其打桩方法

摘要

一种联动式导杆柴油打桩锤及其打桩方法，该联动式导杆柴油打桩锤包括可扩展的工作机构、提升机构和连接机构：所述的工作机构根据待打桩的直径决定连接的导杆式柴油打桩锤的数量；所述的提升机构包括一台卷扬机、一条钢丝绳和具有单滑轮的滑轮支架、多个四滑轮的滑轮支架；所述的连接机构与待打桩的结构相适应，包括联合支撑架、缸锤固定连接板和活塞固定连接板；本发明控制所有的导杆式柴油锤的缸锤同步起降，产生叠加的巨大的冲击力打桩，以解决现有打桩锤无法打的钢管桩、钢护筒、钢套箱、混凝土预制管桩，解决大型的圆形、方形或其他形状的桩类施工的难题；本发明打桩锤的部件是可拆卸组装的，具有机动灵活的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及柴油打桩锤，特别是一种联动式导杆柴油打桩锤及其 打桩方法。

背景技术

单个导杆式柴油打桩锤作为一种基础打桩设备已经在修建桥 梁、堤堰、房屋建筑及一般建筑工程中得到广泛的应用。但在一些大 型工程项目如跨海大桥的施工中，由于钢桩的直径大，重量重，单台 导杆式柴油打桩锤就无法进行作业，现有的最大型号柴油打桩锤只能 产生6000～10000KN的冲击力，其缺点是：一无法打大直径的桩；二 更大吨位的桩根本无法打动。

其它打桩锤设备如联动式液压振动锤在大型钢桩施工中具有一 定的可行性，美国APE公司生产的联动式液压振动锤最大能产生 48000KN的击震力，但仍无法满足某些桩的施工，如在施工29米直 径、700吨重的钢桩时，冲击力不足，效率较低，且成本很高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种联动式导 杆柴油打桩锤及其打桩方法，该联动式导杆柴油打桩锤能够产生强大 的冲击力，能施打几十米甚至上百米直径的桩，同时具有成本低的特 点。

本发明的基本思想是：

1、根据待打的钢桩的形状决定本发明联动式导杆柴油打桩锤的 连接结构方式，根据待打钢桩的直径决定连接的导杆式柴油锤的数 量，联动的导杆柴油锤的数量由2个到几十个甚至上百个不等，联动 的柴油锤数量越多打桩的能量越高，平稳性好，故障率低。

2、控制所有的导杆式柴油锤的缸锤同步起降，产生叠加的巨大 的冲击力，以解决现有设备无法打的钢管桩、钢护筒、钢套箱、混凝 土预制管桩打入，解决大型的圆形、方形或其他形状的桩类施工的难 题。

3、本发明联动式导杆柴油打桩锤的部件是可拆卸组装的，具有 机动灵活的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种联动式导杆柴油打桩锤，其特点在于，包括可扩展的工作机 构、提升机构和连接机构：

所述的工作机构包括N台导杆式柴油打桩锤，每台导杆式柴油打 桩锤包括具有第一滑轮和第二滑轮的起落架、顶横梁、缸锤、活塞体 和导杆，其中N为大于2的正整数，以下同；

所述的提升机构包括卷扬机，钢丝绳固定架，具有单滑轮的第一 滑轮支架，一根钢丝绳，N个具有第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮和 第四滑轮的第二滑轮支架，和具有单滑轮的第三滑轮支架；

所述的连接机构与待打桩的结构相适应，包括联合支撑架、缸锤 固定连接板和活塞固定连接板，所述的联合支撑架是由顶梁支架、支 撑该顶梁支架的N个三角形支撑架组成，所述的顶梁支架由首尾衔接 的顶外梁、首尾衔接的顶内梁及其二者之间的N根辐梁构成，所述的 顶外梁包括相互平行的两根梁，在所述的顶外梁的两根梁之间对应于 每根辐梁的位置竖直向下固定一根立柱，立在待打桩的顶端面上，在 所述的立柱的下端与所述的顶内梁相对应的辐梁的连接处固定连接 一根斜撑杆，所述的立柱、辐梁和斜撑杆构成一个三角形支撑架，两 根相邻立柱之间称为一个单元，则该联合支撑架沿待打桩的顶端面的 周边共有N个单元，为了以下叙述分别，以某一立柱为起点顺时针方 向或逆时针方向依次称为第1单元至第N单元；

在每个单元中放置一台打桩锤，该打桩锤的活塞体置于待打桩的 顶端面上，该打桩锤的顶横梁固定在顶外梁的两根梁之间；在所有的 立柱和活塞体的内外两侧用所述的活塞固定连接板固定地连接在一 起；在所有缸锤的内外两侧用所述的缸锤固定连接板将所有的缸锤连 接在一起；

在所述的第1单元和第N单元结合的顶梁支架上安装所述的卷扬 机，在第1单元和第N单元之间的辐梁所在的立柱的顶端设置第一滑 轮支架，在每根顶横梁位置的顶外梁上都固定一个第二滑轮支架，在 第N根顶横梁上还设置具有单滑轮的第三滑轮支架和钢丝绳固定架， 所述的钢丝绳的一端固定在所述的钢丝绳固定架上，该钢丝绳的另一 端，按每个单元经第二滑轮支架的第一滑轮向下，绕经起落架的第一 滑轮后，向上经第二滑轮支架的第二滑轮的方式穿绕，如此完成第N 单元的穿绕后，经第三滑轮支架的滑轮后，再从第N单元至第1单元 按每个单元经第二滑轮支架的第三滑轮向下，绕经起落架的第二滑轮 后，向上经第二滑轮支架的第四滑轮的方式穿绕，如此直至完成第1 单元的穿绕后，最后该钢丝绳经所述的第一滑轮支架上的滑轮后固定 在所述的卷扬机上。

所述的待打的桩为大型的钢管桩、钢护筒或混凝土预制管桩。

所述的待打的桩为大型的圆形桩、方形桩或其他形状的桩。

所述的活塞固定连接板是整体的，或是多块连接板经连接组成 的。

所述的缸锤固定连接板是整体的，或是多块连接板经连接组成 的。

所述的导杆式柴油打桩锤为5吨以上。

一种利用上述联动式导杆柴油打桩锤打桩的方法，包括下列步 骤：

①根据待打桩的形状决定本发明联动式导杆柴油打桩锤的连接 结构方式，包括圆形、方形或长方形，根据钢桩的尺寸决定连接的导 杆式柴油锤的型号和数量N；

②在待打桩的顶端面安装所述的联合支撑架；

③在联合支撑架的每个单元将所述的导杆式柴油锤置放在待打 桩的顶端面上，该打桩锤的顶横梁固定在顶外梁的两根梁之间，用活 塞固定连接板在所述的立柱和活塞体的内外两侧将所有的立柱和活 塞体固定地连接在一起；在所有缸锤的内外两侧用所述的缸锤固定连 接板将所有的缸锤连接在一起；在每根顶横梁和联合支撑架的顶外梁 上分别安装所述的第一滑轮支架、第二滑轮支架和第三滑轮支架；

④安装所述的卷扬机和钢丝绳；

⑤对每个单台导杆式柴油锤进行检查、启动，使之处于待工作状 态；

⑥打桩：

首先，启动所述的卷扬机放松所述的钢丝绳，钢丝绳处于放松状 态，N个起落架在自身重量的作用下叠落在各自的缸锤和活塞体上， 所述的起落架的挂钩与相应的缸锤挂钩钩挂起来，当所述的卷扬机反 向转动时，所述的钢丝绳收捲起来，经所有的滑轮逐步将所有的N个 起落架和缸锤沿导杆提起，将吊起的缸锤挂在顶横梁上；

同步控制起落架和缸锤的挂钩脱钩后，被缸锤固定连接板连接在 一起的所有的缸锤脱离起落架并在自重作用下同时落下，触动油门喷 油，每个柴油锤的缸锤和各自的活塞碰撞压燃做功后，作用于活塞体 的力形成合力作用在桩上，使待打的桩下沉，作用于每个汽缸上的力 使缸锤向上运动，被缸锤固定连接板固定连接的所有缸锤在合力的作 用下沿着各自的导杆同步向上运动，所有的缸锤脱离各自的活塞后， 每个缸锤的汽缸排出废气吸入新鲜的空气，然后所有的缸锤及其缸锤 固定连接板一起在自重的作用下沿着各自的导杆同时重新下落，触动 油门喷油，开始下一个打桩循环，如此循环打桩，直到关闭导杆柴油 锤的油门，联动式导杆柴油打桩锤停止工作；

⑦需要继续打桩时，重复步骤⑥。

所述的起落架和缸锤的挂钩和脱钩同步控制有多种方式可采 用，例如机械的，电磁的方式，在此恕我不再赘述。

本发明的技术效果如下：

1、本发明联动式导杆柴油打桩锤，具有可拆卸组装的联动式结 构，根据钢桩的形状决定导杆式柴油锤的连接方式，根据钢桩直径的 大小决定连接的导杆式柴油锤的数量，联动的柴油锤的数量由2个到 几十个甚至上百个不等，联动的柴油锤数量越多打桩的能量越高。

2、所有的柴油锤的缸锤通过缸锤固定连接板连成一体，因此所 有的柴油锤的缸锤是同步起降的，产生的冲击力是叠加的，根据柴油 锤的数量及型号，可以产生几万千牛至上百万千牛的冲击力，能够打 现有设备无法打的钢管桩、钢护筒、钢套箱或混凝土预制管桩，可解 决大型的圆形、方形或其他形状的桩类施工的难题。

3、本发明联动式导杆柴油打桩锤的部件是可拆卸组装的，具有 灵活的特点，并适用于各种大型桩类施工。

附图说明

图1是本发明导杆式联动柴油打桩锤的一个实施例的结构示意 图

图2是图1中的部分结构放大示意图

图3是图2的爆炸分解图

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限 制本发明的保护范围。

先请参阅图1，图1是本发明导杆式联动柴油打桩锤的一个实施 例的结构示意图，是一个打圆形大桩的导杆式联动柴油打桩锤的结构 示意图，图2是图1中的部分结构放大示意图，图3是图2的爆炸分 解图。由图可见，本发明联动式导杆柴油打桩锤，包括可扩展的工作 机构、提升机构和连接机构：

本实施例所述的工作机构包括20台导杆式柴油打桩锤，每台导 杆式柴油打桩锤包括具有动滑轮的起落架5、顶横梁11、缸锤12、 活塞体13和导杆14；

所述的提升机构包括一台卷扬机1、一个钢丝绳固定架2、第一 滑轮支架3、一条钢丝绳4、20个第二滑轮支架15、一个第三滑轮支 架16；

所述的连接机构与待打桩的结构相适应，包括联合支撑架、缸锤 固定连接板6和活塞固定连接板7，所述的联合支撑架是由顶梁支架、 支撑该顶梁支架的三角形支撑架组成，所述的顶梁支架由首尾衔接的 顶外梁10、首尾衔接的顶内梁18及其二者之间的20根辐梁17构成， 所述的三角形支撑架包括1根立柱8和1根斜撑杆9，所述的顶外梁 10包括相互平行的两根梁，在所述的顶外梁10的两根梁之间对应于 每根辐梁17的位置竖直向下固定一根立柱8，立在待打打桩的顶端 面上，在所述的立柱8的下端与所述的顶内梁18相对应的辐梁17的 连接处固定连接一根斜撑杆9，所述的立柱8、辐梁17和斜撑杆9构 成所述的三角形支撑架，在两根相邻的立柱8之间称为一个单元，该 联合支撑架沿待打桩的顶端面的周边共有20个单元；

在每个单元中放置一台打桩锤，该打桩锤的活塞体13置于待打 桩的顶端面上，该打桩锤的顶横梁11固定在顶外梁10的两根梁之间； 在所有的立柱8和活塞体13的内外两侧用所述的活塞固定连接板7 固定地连接在一起；在所有缸锤12的内外两侧用所述的缸锤固定连 接板6将所有的缸锤(12)连接在一起；

在所述的第1单元和第N单元结合的顶梁支架上安装所述的卷扬 机1，在第1单元和第N单元之间的辐梁17所在的立柱8的顶端设 置第三滑轮支架3，在每根顶横梁11位置的顶外梁10上都固定一个 第二滑轮支架15，在第N根顶横梁11上还设置具有单滑轮的第三滑 轮支架16和钢丝绳固定架2，所述的钢丝绳4的一端固定在所述的 钢丝绳固定架2上，该钢丝绳4的另一端，按每个单元经第二滑轮支 架15的第一滑轮向下，绕经起落架5的第一滑轮后，向上经第二滑 轮支架15的第二滑轮的方式穿绕，如此完成第N单元的穿绕后，经 第三滑轮支架3的滑轮后，再从第N单元至第1单元按每个单元经第 二滑轮支架15的第三滑轮向下，绕经起落架5的第二滑轮后，向上 经第二滑轮支架15的第四滑轮的方式穿绕，如此直至完成第1单元 的穿绕后，最后该钢丝绳4经所述的第一滑轮支架3后固定在所述的 卷扬机1。

本实施例，待打桩为大型的金属桩。

本实施例，所述的待打桩为大型的圆形桩。

所述的活塞固定连接板8是分体的。

所述的缸锤固定连接板6是分体的。

所述的缸锤(包括缸锤固定连接板)的重量为6.3吨。

利用上述联动式导杆柴油打桩锤打桩的方法，包括下列步骤：

①根据待打桩的形状决定本发明联动式导杆柴油打桩锤的连接 结构方式为圆形，根据钢桩的尺寸决定连接的导杆式柴油锤的数量为 20；

②在待打桩的顶端面安装所述的联合支撑架；

③在联合支撑架的每个单元将所述的导杆式柴油锤置放在待打 桩的顶端面上，该打桩锤的顶横梁固定在顶外梁的两根梁之间，用活 塞固定连接板7在所述的立柱8和活塞体13的内外两侧将所有的立 柱8和活塞体13固定地连接在一起；在所有缸锤12的内外两侧用所 述的缸锤固定连接板6将所有的缸锤12连接在一起；在每根顶横梁 11和联合支撑架的顶外梁10上分别安装所述的第一滑轮支架3、第 二滑轮支架15和第三滑轮支架16；

④按图1所示安装所述的卷扬机1和钢丝绳4：具体地说就是： 在所述的第1单元和第N单元结合的顶梁支架上安装所述的卷扬机1， 在第1单元和第N单元之间的辐梁17所在的立柱8的顶端设置第三 滑轮支架3，在每根顶横梁11位置的顶外梁10上都固定一个第二滑 轮支架15，在第N根顶横梁11上还设置具有单滑轮的第三滑轮支架 16和钢丝绳固定架2，所述的钢丝绳4的一端固定在所述的钢丝绳固 定架2上，该钢丝绳4的另一端，按每个单元经第二滑轮支架15的 第一滑轮向下，绕经起落架5的第一滑轮后，向上经第二滑轮支架 15的第二滑轮的方式穿绕，如此完成第N单元的穿绕后，经第三滑 轮支架3的滑轮后，再从第N单元至第1单元按每个单元经第二滑轮 支架15的第三滑轮向下，绕经起落架5的第二滑轮后，向上经第二 滑轮支架15的第四滑轮的方式穿绕，如此直至完成第1单元的穿绕 后，最后该钢丝绳4经所述的第一滑轮支架3后固定在所述的卷扬机 1。

⑤对每个单台导杆式柴油锤进行检查、启动，使之处于待工作状 态；

⑥打桩：

首先，所述的卷扬机1放松钢丝绳4，钢丝绳处于放松状态，20 个起落架在自身重量的作用下叠落在各自的缸锤12上，所述的起落 架5的挂钩与相应的缸锤12挂钩钩挂起来，当所述的卷扬机反向转 动时，所述的钢丝绳收捲起来，经所有的滑轮逐步将所有的20个起 落架和缸锤沿导杆提起，将吊起的缸锤挂在顶横梁上；

同步控制起落架5和缸锤12的挂钩脱钩后，被缸锤固定连接板 连接在一起的所有的缸锤12脱离起落架5并在自重作用下同时落下， 每个缸锤12和各自的活塞体13碰撞压燃做功后，作用于活塞的力形 成合力作用在桩上，使待打的大桩下沉，作用于每个汽缸上的力使缸 锤12向上运动，被缸锤固定连接板6固定连接的所有缸锤12在合力 的作用下沿着各自的导杆14同步向上运动，所有的缸锤12脱离各自 的活塞后，每个缸锤的汽缸排出废气吸入新鲜的空气，然后所有的缸 锤12及其缸锤固定连接板6一起在自重的作用下沿着各自的导杆14 同时重新下落，触发油门喷油，开始下一个打桩循环，如此循环打桩， 直到关闭导杆柴油锤的油门，联动式导杆柴油打桩锤停止工作；

⑦需要继续打桩时，重复步骤⑥。

由以上叙述可知：

1、本发明联动式导杆柴油打桩锤，具有可拆卸组装的联动式结 构，根据钢桩的形状决定导杆式柴油锤的连接方式，根据钢桩直径的 大小决定连接的导杆式柴油锤的数量，联动的柴油锤的数量由2个到 几十个甚至上百个不等，联动的柴油锤数量越多打桩的能量越高.

2、所有的柴油锤的缸锤通过缸锤固定连接板连成一体，因此所 有的柴油锤的缸锤是同步起降的，产生的冲击力是叠加的，根据柴油 锤的数量及型号，可以产生几万千牛至上百万千牛的冲击力，能够打 现有设备无法打的钢管桩、钢护筒、钢套箱或混凝土预制管桩，可解 决大型的圆形、方形或其他形状的桩类施工的难题，

3、本发明联动式导杆柴油打桩锤的部件是可拆卸组装的，具有 灵活的特点，并适用于各种大型桩类施工。