斜桩机的设计与应用

斜桩机的设计与应用

杨树金

杨树金

广东力源液压机械有限公司广东佛山528313

摘要：桩基础施工技术是目前建筑工程施工过程中不可或缺的基础型施工技术，通过分析混凝土预制桩的施工功法及应用，按结构形式、功能、装配形式对斜桩机进行设计，该设计满足了压斜桩的施工要求，同时达到的施工质量。本文对斜桩机的设计与应用进行了描述和分析。

关键词：桩基础；斜桩；斜桩压桩机构；监控系统；

0引言

随着经济的发展，建筑施工的发展也进入到多样化的要求，施工功法更是得到了更好的应用与发展；传统液压式静力压装机垂直压桩工艺功法已经无法满足新的施工功法要求，在此，斜桩机应运而生，它满足了特殊的斜桩压入功法要求，能更好的达到施工目的和施工质量，有效的提高施工效率、缩短施工周期、提高项目工程的施工利益，是一款特殊施工功法的设备。

1工作原理与主要技术参数

目前，液压式静力压装机主要做垂直压桩功法，根据天津建城基业集团有限公司对施工功法的特殊要求：倾斜20°交替打“X”型桩基，在原某型号液压式静力压装机底盘的基础上，设计一款可前后变幅的夹桩器总成及变幅系统。

斜桩机由行走机构（长船、短船）、平台总成、配重梁、配重铁、吊机总成、夹桩器总成、变幅系统等组成如图1：

1.短船；2.配重梁；3.长船；4.平台总成；5.吊机总成；

6.夹桩器总成；7.变幅系统；8.配重铁

图一斜桩机组成结构图

工作流程为：通过长短船可以使机器前后、左右移动，以到达设定桩位位置，并通过左右两个短船机构作反向动作来实现机器转弯动作，每次可实现10°左右的转弯摆角；夹桩器夹桩板收回并处于垂直状态，吊机起吊预制桩放进夹桩器里，桩放到合适位置后夹桩油缸伸出推动夹桩板夹紧预制桩，再根据需要调节变幅油缸和水平伸缩油缸进行前倾或者后倾（最大倾斜角度20°），调节到需要角度时，可由夹桩器总成的主副压油缸和夹桩油缸进行配合交替重复动作把桩压进地下；配重铁的作用是加重整机重量以达到设定的压桩力。

主要技术参数：

1）前后倾斜最大角度为20°（在20°范围内可任意调节）；

2）最大倾斜角度时最大允许压桩力450T；

3）垂直桩最大允许压桩力650T；

4）最大施工桩型：圆桩600mm；方桩500×500；最大桩长：15m；可自行吊桩；

5）压桩速度：高速5.1m/min；低速1.1m/min；

6）单次压桩行程：1.8m；

7）行走速度：长船5m/min；短船2.7m/min；

8）单次回转角度：12°；

9）输入功率：172kW；

10）电源：380V，50Hz.三相四线；

2夹桩器总成及变幅系统

斜桩机能够实现压斜桩，主要体现在夹桩器总成的变幅系统；夹桩器总成：通过夹桩油缸的伸缩带动夹桩板移动，实现对桩抱夹。顶部与压桩油缸活塞杆相连，跟随压桩油缸活塞做直线往复运动。各侧面装有导向板（轮）与龙门架上的导向相配合；旋转底座：一端通过销轴与龙门架相连，一端通过旋转铰轴与平台本体相连。通过变幅系统的运动，带动龙门架与旋转底座沿旋转铰轴前后倾斜，从而实现压桩角度的前后变化；旋转铰轴：连接旋转底座与平台本体可做旋转动作；龙门架：用于作为压桩油缸的安装支架，并提供夹桩器的直线往复运动导向支撑；主压油缸：油缸缸筒固定在龙门架上，活塞杆通过销轴与夹桩器相连，通过油缸的伸缩带动夹桩器做直线往复运动；副压油缸：油缸缸筒固定在龙门架上，其辅助增压作用，在大吨位时使用；变幅系统：通过变幅油缸和水平伸缩油缸的调节实现前后中倾桩，变幅系统的支座固定位平台本体上，枕座安装在支座的滑槽里，水平伸缩油缸缸筒固定在支座上，活塞杆与枕座连接，活塞杆的伸缩可实现枕座在滑槽里水平移动，变幅油缸缸筒与枕座连接，活塞杆与龙门架连接，活塞杆的伸缩可使龙门架与旋转底座通过旋转铰轴转动来带动夹桩器的变幅运动，通过水平伸缩油缸的带动的枕座水平移动，可使夹桩器的变幅幅度更大。

3监控系统

监控系统主要实现：

夹桩器变幅角度的实时监控；

夹桩压力实时监控；

压桩压力实时监控；

夹桩器变幅控制；

安全限位及故障报警功能；

人机界面（显示器）；

系统框图

系统主要硬件：1）控制器CCT-32A；2）压力传感器LVC-1；0-400bar-4-20MA，G1/4接口；3）手柄JC100；4）按钮开关705A；5）LED指示灯6mm绿色；6）倾角传感器ANN-2-90；7）显示器威纶通eMT8172CH；8）存储元件（U盘/SD卡）。

系统主要功能，控制器通过接收倾角传感器传回来的夹桩器的角度变化，控制器通过CAN1总线输送到显示器上以数字及角度表盘的形式显示出当前夹桩器的实际角度变化，以达到监控夹桩器的倾斜角度，并在达到设定报警角度时发出警报提示：显示器跳出警报窗口，蜂鸣器发出蜂鸣声；压力传感器监测到夹桩压力、压桩压力时通过电流值把数据发送回到控制器，控制器通过处理后以压力单位bar的形式在显示器上显示夹桩油缸的压力及压桩的压力；控制器在得到外部操作指令时，会对应的给阀、指示灯等元器件发出信号指令，使阀得以动作或者停止，指示灯得到相应的指令时给出相应的亮灯或者灭灯；显示器是触摸屏显示器，可通过触摸屏按钮设定参数并保存到控制器上，如设定可允许夹桩器可倾斜的角度，设定每根桩的桩位，并记录下每根桩的施工参数并保存到存储元件上，同时可通过互联网把数据发送回后台主机，项目组可通过后台远程监控到该机器的工作状态及每根桩的施工参数；人机界面（显示器）主要有：1）LOGO开机界面；2）主显示界面；3）参数设置标定界面；4）I/O端口监控界面；5）压桩工况操作设定监控界面；6）报警信息界面；显示器通过CAN总线与控制器互通数据信息；

4结论

随着国民经济的发展，基础建设的加快，桩基础功法的多样化要求，根据天津建城基业集团有限公司对“X”型交替斜桩施工要求，再参考现有的静力压装机的施工功法工艺上设计的这款斜桩机，既满足了斜桩施工功法要求，也能够满足常规的垂直桩施工要求，同时加入了现代科技的监控系统，可实时监控施工现场的施工情况及统计施工进度和质量。通过天津建城基业集团有限公司用此斜桩机施工的反馈信息来看，该设备在施工过程和施工质量上都达到了原设计要求。根据施工要求来设计的这款设备，从理论计算、到生产装配、设备调试再到现场施工实践都达到了预期的要求，满足了施工使用，得到客户认可，也为公司创造了效益；通过应用分析，斜桩机在压斜桩的施工功法应用上具有良好的应用前景。