一种冲击钻桩机最优冲程的计算方法与流程

1.本发明涉及冲击钻桩机水底冲孔技术领域，尤其涉及一种冲击钻桩机最优冲程的计算方法。


背景技术：

2.冲击钻桩机由桩锤、桩架及附属设备等组成。桩锤依附在桩架前部两根平行的竖直导杆(俗称龙门)之间，用提升吊钩吊升。桩架为一钢结构塔架，在其后部设有卷扬机，用以起吊桩和桩锤，桩架前面有两根导杆组成的导向架，用以控制打桩方向，使桩按照设计方位准确地贯入地层。打桩机的基本技术参数是冲击部分重量、冲击动能和冲击频率。桩锤按运动的动力来源可分为落锤、汽锤、柴油锤、液压锤等。
3.目前现有的在架桥施工水底冲孔时，都是控制卷扬机进行拉动钢丝收卷带动桩锤进行上升的顶端进行释放，向下进行自由落体冲击，且每次冲击操作中桩锤的上升高度始终位于初始下降高度，不能根据桩锤向下冲击的深度进行自动调节上升的高度，且冲击河床的软硬度不一，每次冲击上升高度不能根据调节，导致施工效率低，所以需要一种冲击钻桩机最优冲程的计算方法。


技术实现要素：

4.基于现有的技术问题，本发明提出了一种冲击钻桩机最优冲程的计算方法。
5.本发明提出的一种冲击钻桩机最优冲程的计算方法，步骤一、桩锤初始冲击高度h0设定，通过控制卷扬机释放钢索工作，驱动桩锤向下运动与之河床的底部相接触，接触后在进行卷扬机收卷带动桩锤上移来到冲击位置，进行初始位置设定；
6.步骤二、初始冲击河床深度h
量1
计算，当桩锤向下运动冲击河床底部造成首次凹陷，然后控制卷扬机收卷带动钢索向上提升，直至桩锤上移来到桩锤初始冲击高度h0，编码器进行记录此时钢索运动数值h1，首次钻孔深度h
量1
＝h
1-h0；
7.步骤三、多次冲击中根据每次冲击的深度，进行判断河床岩层的软硬度，进而调节桩锤上升的高度；
8.步骤四、重复步骤二和步骤三的操作，直至达到总的冲击深度结束h
总冲击深度
＝h
量1
+h
量2
...+h
量i
。
9.优选地，所述步骤一中通过卷扬机工作进行驱动钢索释放，进而控制桩锤工作，在桩锤的重力下进行自由落体运动，当桩锤向下运动直至桩锤的底部与河床的底部接触时卷扬机停止工作，同时钢索呈绷直状态，安装在导向轮表面的编码器进行数值归零。
10.优选地，当编码器数值归零后进行控制卷扬机收卷工作，带动钢索收紧拉动桩锤向上运动，使之桩锤上升来到初始高度h0的位置，再一次进行驱动编码器数值归零，进而设定了桩锤的下方与河床的底部之间为初始冲击高度h0。
11.优选地，所述步骤二中冲击河床时，驱动卷扬机释放锁紧状态，在桩锤的自重下快速向下做自由落体运动，进行向下冲击河床的底部，当冲击后钢索呈松弛状态，同时驱动卷
设定，通过控制卷扬机1释放钢索3工作，驱动桩锤6向下运动与之河床的底部相接触，接触后在进行卷扬机1收卷带动桩锤6上移来到冲击位置，进行初始位置设定。
29.如图1所示，步骤一中的卷扬机1通过河床顶部多个支撑管的顶端设备平台2进行安装，卷扬机1的表面缠绕连接钢索3，卷扬机1的一侧分别设置有两个导向轮4，两个导向轮4分别通过长短不一的支撑杆5支撑转动，钢索3的表面分别与两个导向轮4的凹槽滑动插接，钢索3的一端固定安装桩锤6，桩锤6的表面滑动插接有导向管7，导向管7延伸至河床的底部，其中短的支撑杆5底部安装对射传感器8，且导向轮4的一端安装有编码器9。
30.如图2所示，步骤一中通过卷扬机1工作进行驱动钢索3释放，进而控制桩锤6工作，在桩锤6的重力下进行自由落体运动，当桩锤6向下运动直至桩锤6的底部与河床的底部接触时卷扬机1停止工作，同时钢索3呈绷直状态，安装在导向轮4表面的编码器9进行数值归零；当编码器9数值归零后进行控制卷扬机1收卷工作，带动钢索3收紧拉动桩锤6向上运动，使之桩锤6上升来到初始高度h0的位置，再一次进行驱动编码器9数值归零，进而设定了桩锤6的下方与河床的底部之间为初始冲击高度h0。
31.如图3所示，步骤二、初始冲击河床深度h
量1
计算，当桩锤6向下运动冲击河床底部造成首次凹陷，然后控制卷扬机1收卷带动钢索3向上提升，直至桩锤6上移来到桩锤6初始冲击高度h0，编码器9进行记录此时钢索3运动数值h1，首次钻孔深度h
量1
＝h
1-h0。
32.步骤二中冲击河床时，驱动卷扬机1释放锁紧状态，在桩锤6的自重下快速向下做自由落体运动，进行向下冲击河床的底部，当冲击后钢索3呈松弛状态，同时驱动卷扬机1收卷操作带动钢索3绷直拉紧，当导向轮4表面的钢索3绷直后，其钢索3来到两个对射传感器8之间，进行遮挡对射传感器8对射的光线，进行给对射传感器8提供信号，进而控制编码器9读数计数h1,其桩锤6的初始冲击高度位置下方与河床的底部冲击高度为h1，首次钻孔深度h
量1
＝h
1-h0。
33.步骤三、多次冲击中根据每次冲击的深度，进行判断河床岩层的软硬度，进而调节桩锤6上升的高度。
34.步骤三中先将前面十次的冲击深度h
量1
、h
量2
、h
量3
...h
量10
进行相加取平均深度h
平均量
，当多次冲击河床时,其每次冲击河床的冲击深度与平均深度h
平均量
，进行对比h
量i
:h
平均量
从而进行判断。
35.如图5所示，当h
量i
＞h
平均量
，进而多次冲击深度增大，可判断此时冲击河床的岩层为软性，冲击深度深，即可驱动桩锤6上升的高度降低h
降
＝h
0-h
降低深度
，进而冲击高度下降，冲击速度快，进行在河床岩层的软性下快速冲击钻孔；当冲击高度下降时，其每次的冲击深度h
改变冲击高度的冲击深度
＝h
此时的冲击运行距离-h
降
。
36.如图4所示，当h
量i
＜h
平均量
，进而多次冲击深度降低，可判断此时冲击河床岩层为硬性，冲击深度浅，即可驱动桩锤6上升的高度增加h
增
＝h0+h
增加深度
，进而冲击高度增加，增强冲击深度加强；当冲击高度增加时，其每次的冲击深度h
改变冲击高度的冲击深度
＝h
此时的冲击运行距离-h
增
。
37.步骤四、重复步骤二和步骤三的操作，直至达到总的冲击深度结束h
总冲击深度
＝h
量1
+h
量2
...+h
量i
。
38.如图6所示，步骤四中随着桩锤6一直冲击操作，控制每次的冲击深度进行叠加，直至达到了需要冲击的冲击深度h
总冲击深度
＝h
量1
+h
量2
...+h
量i
，进而冲击工作，进行下一个冲击操作。
39.通过本计算方法进行在桩锤6冲击操作中，对一定周期的冲击深度进行对比，进行判断河床底部的岩层软硬，当河床底部岩层为软性时，因桩锤6冲击深，所以控制冲击高度降低，进行快速冲击操作，当河床底部岩层为硬性时，因桩锤6冲击浅，所以控制冲击高度增加，进而提高冲击量，使之冲击深，进而通过控制桩锤6提起的高度，以便选择最优提起冲击高度，最终提高了施工效率。
40.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。