專利名稱：以液體火藥為動力的打樁機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于打樁機(jī)的發(fā)明，是一種以液體火藥為動力源的打樁機(jī)。
現(xiàn)有的各種打樁機(jī)所采用的動力源有電力、蒸氣或壓縮空氣，液體壓力和柴油，沉樁方法有振動法、錘擊法和靜壓法。從打樁效率來看，它們受到能源的限制和預(yù)制鋼筋混凝土樁的強(qiáng)度的限制;從使用范圍上來看，許多打樁機(jī)受到土層條件的限制，當(dāng)突然打到堅硬土層時，就可能造成把打樁打壞或損壞打樁機(jī)的事故，有些打樁機(jī)不能打斜樁;從使用方便性來看，許多打樁機(jī)都需要樁架、行走軌道等，有些需要外部能源，如蒸汽鍋爐等;從打樁質(zhì)量來看，大部分打樁機(jī)都會出現(xiàn)把樁打歪的現(xiàn)象。
本發(fā)明的目的是提供一種新型打樁機(jī)，以提高打樁效率、提高打樁質(zhì)量、擴(kuò)大使用范圍和能夠更方便地使用。
發(fā)明是這樣實現(xiàn)的采用液體火藥為打樁的動力源，利用液體火藥能量大，裝填方便的優(yōu)點，采用下面所描述的結(jié)構(gòu)，通過電氣控制，完成打樁動作。
打樁機(jī)的動力部分有一個很長的氣缸，有一個與氣缸長度差不多的活塞桿，它可在氣缸中滑動，當(dāng)活塞桿處于氣缸內(nèi)最深位置時，活塞桿的上端面和氣缸底之間預(yù)留的空間為藥室，活塞桿的下端始終與樁頭接觸。動力部分上有一個可控的變藥量裝藥裝置，它通過一個能防止藥室中的火藥氣體返回的單向閥門把預(yù)定的液體火藥量注入藥室，由一個耐高溫、耐高壓、耐腐蝕的電咀點燃藥室中的液體火藥，或采用向藥室中注入第三種成分的液體，引起藥室中液體火藥的自燃。產(chǎn)生的高壓火藥氣體，向下推動活塞桿，活塞桿推樁，使樁進(jìn)入土中。為了實現(xiàn)連續(xù)打樁，動力部分可以相對支架自動下降，已便與已下沉的樁和活塞桿保持正確的相對位置，然后又可重復(fù)上述動作，直到把樁打好。
該打樁機(jī)所使用的液體火藥有時也稱為液體推進(jìn)劑，它包括單元液體推進(jìn)劑和雙元液體推進(jìn)劑，也包括由硝酸、發(fā)煙紅硝酸等氧化劑與煤油之類碳?xì)浠衔?、脂、醇、醚等可燃液體按一定比例混合的液體。
本發(fā)明的特點是把液體火藥用在打樁方面，作為打樁的動力源，利用了液體火藥能量大，裝填方便的優(yōu)點，從而產(chǎn)生了一種新型打樁機(jī)。這種打樁機(jī)具有能量大、效率高，能夠連續(xù)工作的特點。由于作用在樁體上的力較嚴(yán)格地通過樁的軸線，故樁入土的方向性好;由于樁頭受的力基本上為火藥氣體的靜壓力，其大小與裝藥量有關(guān)，與樁的入土阻力基本上無關(guān)，可以控制在樁的容許受力的范圍內(nèi)，故不會因為突然打到堅硬地層而發(fā)生破壞樁的事故。
為了便于說明和認(rèn)識這種打樁機(jī)的可實現(xiàn)性和優(yōu)點，用幾個實施方案圖、具體結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行對照說明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的一種以液體火藥為動力的打樁機(jī)的視圖和剖視圖?，F(xiàn)結(jié)合圖1詳細(xì)說明此種方案的細(xì)節(jié)及工作情況
打樁機(jī)的底盤〔1〕為不動部分，它具有行走機(jī)構(gòu)和支撐腿，它的作用是保持打樁機(jī)的穩(wěn)定，并可在活動部分向上運(yùn)動時，通過液壓駐退機(jī)〔2〕產(chǎn)生向下的力，吸收部分反跳能量;導(dǎo)向滑套〔3〕與底盤〔1〕固定在一起，支架〔4〕可在導(dǎo)向滑套〔3〕中上下運(yùn)動，它起到樁架的作用和導(dǎo)向作用，樁〔6〕和動力部分〔5〕可沿支架〔4〕的軸線運(yùn)動;打樁機(jī)的動力部分〔5〕與支架〔4〕為單向止動連接，本例中，支架〔4〕有鋸齒形齒條，動力部分〔5〕上有單向止動卡塊〔14〕，它的作用是當(dāng)液體火藥燃燒做功時，動力部分〔5〕能帶著支架〔4〕共同向上運(yùn)動，下落時，動力部分〔5〕可相對支架〔4〕下降一段距離，跟隨已經(jīng)下沉的樁〔6〕，與之保持正確的相對位置;導(dǎo)向輪〔7〕用于保持樁的穩(wěn)定性和方向性。
打樁過程如下變藥量裝藥裝置〔8〕把預(yù)定的液體火藥量通過一個防回火的單向閥〔9〕注入藥室〔10〕中，由電咀〔11〕點燃液體火藥〔12〕，產(chǎn)生的高壓氣體推動活塞桿〔13〕向下壓樁〔6〕，向上推動動力部分〔5〕，動力部分〔5〕通過單向止動卡塊〔14〕帶著支架〔4〕一起向上運(yùn)動，在活動部分的重量和液壓駐退機(jī)〔2〕的阻力下，活動部分逐漸仃止向上的運(yùn)動，并下降到預(yù)備位置，液壓駐退機(jī)〔2〕產(chǎn)生向上的阻力，以減小支架〔4〕下落到位時的沖擊。由于樁〔6〕已經(jīng)下沉，因此，動力部分〔5〕需要相對支架〔4〕下降一段距離，然后又可進(jìn)行第二次循環(huán)。這個過程通過電氣控制反復(fù)進(jìn)行，直到把樁打好。充放氣閥〔15〕與藥室〔10〕相通，可以對藥室充氣和放氣，當(dāng)需要把藥室〔10〕中的液體火藥〔12〕放掉時，就可打開充放氣閥〔15〕放氣，放氣的同時，就可帶出藥室〔10〕中的液體火藥。
為了進(jìn)一步了解這種新型打樁機(jī)的性能，下面是一個具體情況下的有關(guān)數(shù)據(jù)土層上層13米為灰色亞粘土層，下層為灰黃色亞粘土層。
樁入土最大阻力40000公斤樁的尺寸300×300×15000樁的強(qiáng)度所允許的最大承載力198000公斤樁的重量3300公斤活塞桿重量500公斤活動部分重量17000公斤不動部分重量9000公斤活動部分允許反跳高度4米活塞桿長度5.5米氣缸內(nèi)徑100最大火藥氣體壓力2500公斤/平方厘米裝藥量0.2升藥室容積1.68立方分米每次沖擊所做的功66000公斤-米沖擊頻率24次/分功率352馬力經(jīng)過計算，把樁打好所用的時間約半分鐘，而它類型的打樁機(jī)則要20分鐘左右。
從上面打樁機(jī)的工作情況可見，液體火藥燃燒時產(chǎn)生的能量，一部分用于使樁下沉，一部分用于使打樁機(jī)的活動部分向上運(yùn)動，發(fā)生反跳。根據(jù)動能分配的規(guī)律，錘重與樁重之比越大，樁所獲得的能量占總能量的百分比就越大，入土就越深。在此，動力部分〔5〕和支架〔4〕的重量之和，相當(dāng)于錘重，是樁與活塞桿重量之和的許多倍，因此能量分配較為理想，火藥氣體的大部分能量用于使樁下沉。
由于本打樁機(jī)不需要樁架等附加設(shè)備，又具有行走機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)移，使用是較方便的。
以液體火藥為動力的打樁機(jī)，不僅能適用于在陸上各種土質(zhì)條件下打樁，也能用于海上打樁，也能打斜樁。
圖2是也可用于海上打樁的打樁機(jī)剖視圖。現(xiàn)結(jié)合圖2詳細(xì)說明此種方案的細(xì)節(jié)及工作情況。
支架〔4〕為一開口圓筒形狀或其它形狀，由吊車吊著或由搭起的樁架吊著，它起導(dǎo)向作用和控制打樁方向的作用，它在一定長度范圍內(nèi)可相對于打樁機(jī)的反跳部分滑動;在打樁機(jī)的反跳部分上端亦有一鋼絲繩，可以用來調(diào)整反跳部分相對支架〔4〕的最大下降量;上部安放有用來盛裝液體火藥的藥箱〔25〕和變藥量裝藥裝置〔8〕及一些控制元件和執(zhí)行元件;防回火單向閥〔9〕具有二個噴口，一個用于注入非自燃的兩種液體火藥成分，另一個用于注入第三種能夠引起自燃的液體火藥成分，以點燃藥室〔10〕中的液體火藥〔12〕;缸套〔28〕和活塞帽〔24〕由不銹耐酸鋼制成，為可更換另件;缸套〔28〕的外部有液體冷卻循環(huán)，起降溫作用;〔22〕為驅(qū)動液體流動的泵;〔21〕為盛裝液體的箱體，這種液體可以是油，或是水，或是幾種成分配制而成，它的作用是冷卻和作為駐退機(jī)液使用，當(dāng)駐退工作腔〔2〕擴(kuò)大時，產(chǎn)生負(fù)壓箱體〔21〕中的液體經(jīng)過管〔19〕流入駐退工作腔〔2〕，當(dāng)反跳部分下落到最后某一段行程時，節(jié)制環(huán)〔18〕和節(jié)制桿段〔27〕之間形成預(yù)定的環(huán)形漏口面積。產(chǎn)生高速的液流，使駐退機(jī)工作腔〔2〕產(chǎn)生壓力，這個壓力緩沖了反跳部分下落到位時的碰撞。同時又對樁產(chǎn)生一個下壓力，若節(jié)制環(huán)〔18〕和節(jié)制桿段〔27〕設(shè)計的好，這個力可以接近一個常量，并可保證樁身的安全;金屬密封環(huán)〔23〕可以密封燃燒的高溫高壓火藥氣體;〔20〕為消聲器，以減少沖擊波和噪音;〔17〕為駐退工作活塞;〔16〕為樁身，用于連接活塞桿〔13〕與樁〔6〕;樁〔6〕可以是鋼管樁、水泥樁或型鋼式樁;〔26〕為與樁〔6〕配合的導(dǎo)向套。在海上打樁時導(dǎo)向套〔26〕可以做的很長、很重，起到防止樁身失穩(wěn)及增加反跳部分重量的作用。
圖3是圖2中c-c剖面的視圖，它表現(xiàn)了節(jié)制桿段〔27〕的安裝情況，有時為了筒便，節(jié)制桿段〔27〕不單獨作為一個另件，直接在活塞桿〔13〕上車出。
打樁過程如下把樁〔6〕與樁帽〔16〕連接好后，吊起支架〔4〕，留出反跳距離，變藥量裝藥裝置〔8〕把預(yù)定的液體火藥量通過防回火單向閥〔9〕注入藥室〔10〕中，再由另一個點火藥注入裝置把點火藥注入藥室，點燃液體火藥〔12〕，產(chǎn)生的高壓氣體推動活塞桿〔13〕向下壓樁〔6〕，向上推動反跳部分(除支架〔4〕及活塞桿等隨樁部分外的其余部分)向上運(yùn)動，這時駐退工作腔〔2〕中產(chǎn)生負(fù)壓，液體從箱體〔21〕中經(jīng)管〔19〕流入駐退工作腔〔2〕中，當(dāng)在重力的作用下反跳部分下落返回到有液體的末段時，節(jié)制桿〔27〕與節(jié)制環(huán)〔18〕開始起作用，駐退工作腔產(chǎn)生壓力，緩沖了反跳部分下落到位的碰撞，同時產(chǎn)生了一個液壓力向下壓樁，當(dāng)反跳部分下落到位后，產(chǎn)生一個信號，使上面過程連續(xù)進(jìn)行?？梢圆捎没諜C(jī)控制，人工干預(yù)的方式進(jìn)行控制。當(dāng)樁打穩(wěn)之后，支架〔4〕就可放松或取掉，依靠樁本身的穩(wěn)定性保證打樁的方向性。
為了進(jìn)一步了解這種新型打樁機(jī)的性能，下面是一個具體情況下的有關(guān)數(shù)據(jù)
海上打鋼管樁，水深30米，水上要留10米，打入海底80米，樁長120米，外徑78吋(1981毫米)，壁厚50毫米，導(dǎo)向套〔26〕為一長20米，重130噸的套筒。
樁的最大入土阻力1000噸樁的尺寸1981×50×120000樁的允許受力3000噸樁的重量290噸活塞桿等隨樁件重13噸反跳部分重250噸允許反跳高度4米活塞桿長度5.5米氣缸內(nèi)徑350毫米最大火藥氣體壓力2500公斤/平方厘米裝藥量2.5升藥室容積20立方分米每次沖擊所做的功1000噸-米最高沖擊頻率15次/分最大沖擊力2400噸打一根樁約需要80次沖擊。這種打樁機(jī)也可用來打橋墩。
權(quán)利要求
1.打樁機(jī)、其特征在于a、能隨樁[6]下降的打樁機(jī)的動力部分[5]上有一個相當(dāng)長的氣缸、一個防回火單向閥[9]、一個能把預(yù)定的液體火藥量通過防回火單向閥[9]注入藥室[10]中的可控變藥量裝藥裝置[8]和一個用于點燃藥室中的液體火藥的耐高溫、耐高壓、耐腐蝕的點火電咀[11]，一個相當(dāng)長的活塞桿[13]可在動力部分[5]的氣缸內(nèi)滑動。b、采用液體火藥為打樁的動力源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打樁機(jī)，其所用的液體火藥有時也稱為液體推進(jìn)劑，它包括單元液體推進(jìn)劑和雙元液體推進(jìn)劑，也包括由工業(yè)發(fā)煙硝酸與煤油之類可燃液體按一定比例混合的液體。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于打樁機(jī)的發(fā)明，是一種以液體火藥作為打樁的動力源的打樁機(jī)。這種打樁機(jī)具有能量大、打樁效率高、適用范圍廣、使用方便的特點，它打的樁方向性好，具有對樁的沖量很大而又不破壞樁的優(yōu)點，可用于陸上和海上打樁。
文檔編號E02D7/12GK1033532SQ8710819
公開日1989年6月28日 申請日期1987年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月14日
發(fā)明者郭偉, 姜曦, 郭信生 申請人:郭偉