[发明专利]把冲击重锤的冲击能传递到贯入构件的装置

说明书

本发明涉及房屋建筑、桥梁、港口构筑物、海上油汽开采平台等的桩基工程技术领域。

本发明可以最有效地应用于冲击作用的机械，包括钢筋混凝土桩、钢管桩以及其它截面的任何类型桩体的打桩机。

由于桩在建筑工程中应用广泛，因此有必要在利用冲击重锤作用把桩贯入土层时，防止桩的破坏或塑性变形。

当前，防止桩破坏的方法，是在冲击重锤和桩头之间设置缓冲件。缓冲件通常用比钢材软的材料制成，例如坚固的硬木、石棉、毛毡、塑料及其它。不过这类缓冲件不耐久，很快遭致破坏。另外，由于缓冲件所用材料的导热性能低，使用过程中的过热加快了它的破坏。过热会降低材料的弹性性能，因而不能获得稳定的缓冲性能，甚至会导致缓冲件的燃烧。缓冲件的不耐久降低了打桩工程的施工效率。

提高缓冲垫块耐久性的企图导致出现把冲击重锤的冲击能传递到贯入构件中去的装置(见专利文献DENO3006234)。这种公知的装置适用于把桩贯入土层的打桩机。该装置是全钢的，由三个部件组成，有一个称作帽头的厚实的上部构件，它的朝着打桩机冲击重锤方向的冲击表面呈球形。帽头与管段连接成一个整体；管段的直径随着离开帽头的距离而增大。管段在下部过渡到底座；底座做成粗大的环状件，它同帽头相对，用以对贯入桩产生作用力。上述装置的各个构件都布置成同轴线的。在这种装置中，把帽头同环形底座连接起来的管段起缓冲件的作用，靠它在冲击力作用下的弹性变形获得缓冲性能。通过选择管段所需的长度来获得必要的弹性变形。管段沿其全长的横向截面相同，截面的尺寸应根据保证其必要强度的条件来选择。

在上述装置中，形状呈锥形管段的缓冲件用钢材制成，显著提高了装置的使用寿命，实际上它是用不坏的。

但是，为了获得足够的缓冲性能，管段要做得很长，结果，该装置的长度要比采用软缓冲垫块的长度长好几倍。这就大大地增加了冲击能传递装置的轴向尺寸，从而也增大了整个打桩机的高度，而这并不是总能行得通的。具有上述结构的装置实际上只有FERROSTAALFG公司(BRD)生产的MHU型海上专用液压打桩机上采用。这种专用打桩机只适用于在海床上贯入长度很长的钢管桩。在这种情形下，由于使用了设置在专用船舶上的起重机，其吊钩提升高度达到70米以上，所以打桩机的高度能如此的高。另外，海上打桩机允许使用刚度更大的，即弹性变形值较小的装置，亦即较短的装置，因为很长的钢管桩在其被冲击的过程中产生相当大的弹性变形而成为优良的缓冲器。不过，上述结构的缓冲装置，在世界上所有打桩机械的构成中占据绝大多数的钢筋混凝土打桩机上却末获采用。这是因为，钢筋混凝土桩可视为是绝对刚性的，在受冲击时不起缓冲作用。正因为如此，也因为钢筋混凝土桩的强度低于钢桩，所以用以传递冲击能的装置应具有比海上打桩机所采用的类似装置大得多的弹性变形。这就要求大大增加管段长度，从而增大打桩机的高度和重量。而打桩机通常都是桩架式的，即，桩锤悬挂在桩架上成为桩锤导向杆的立柱上。因此，在桩架的立柱旁应能竖放一根钢筋混凝土桩及套在它上面的桩锤。当桩锤长度大大增加(到1.5倍)时，世界上生产的桩架标准立柱的长度就不足以容纳一根标准桩和桩锤了，这正是专利DE NO.3006234的装置不适用于桩架式打桩机的主要原因。

本发明的目的是创造一种把冲击重锤的冲击能传递到贯入构件上去的装置，在这种装置中，借助于缓冲件的结构设计，在保持缓冲件有很长的长度的条件下，能够大大缩短装置的轴向尺寸。

解决上述任务的措施是，把冲击重锤的冲击能传递到贯入构件的装置由同轴线布置的三种构件所构成，其中第一构件用于与冲击重锤相互作用，做得相当厚实；第二构件用于与贯入构件相互作用，它同第一构件相对，充当装置的底座；第三构件是缓冲件，它分别同第一和第三构件相连接。按照本发明，缓冲件由一根中心轴和至少两个同轴线布置的套管所构成，它们彼此顺序连接在一起。这样，中心轴同第一构件相连，而外套管则同第二构件相连接。

在这样一种结构方案中，装置依靠缓冲件很长的总长度保持高弹性能，又有相当小的轴向尺寸。这就使得这种装置非常适用于既可贯入钢桩，又可贯入钢筋混凝土桩的桩架或打桩机。

通常，要使中心轴的横截面面积实际上同每一根套管的横截面面积相同。之所以必须满足上述条件，是由于必须在装置保持一定弹性的条件下，保证中心轴和套管强度相等。

最好，第一构件和中心轴、中心轴和内套管、内套管和外套管以及外套管和第二构件之间的连接做成不可拆卸的。