全液压静力压桩机压桩过程控制.pdf

产 品 大 世 界 全液压静力压桩机压桩过程控制 郭 勇 龚艳玲何清牛 朱建新 李牛开 内窖摘耍 软弱基础上的静压桩施工法 以油液静压传动的工作原理 靠自身重量作为反力将预镧桩压 地基 是一种高敢 节能 元公害的先进桩基础施工工艺 本文介绍了桩机将预制桩压人的工作原理 分析了 芙奠词 压桩机桩 的失效形式 提出了控制桩压人质量的解决方案及实施手段 提高了桩机的整机性能 失敢形式控制 与其他冲击式 振动式 灌注式等桩基础施工 法相比 静力压桩机具有低噪声 无振动 工人劳 动强度低 效率高 施工质量好 费用低 在承载 力相同时与沉管灌注桩的施工成本相当 等优点 随着我国大中城市的改造及中小城镇建设的发 展 静压桩施工法将得到更广泛 快速的推广应用 与发展 1 静力压桩机结构与压入过程的工作原理 液压静力压桩机主要完成 自 行式寻找桩位 夹 桩 压桩 吊桩等几个功能 以湖南山河智能机械 股份有限公司生产的 Z Y J系列液压静力压 桩机 为 例 其结构如图 1 所示 j 一 答 E 野 一 l I 五 砭 U 一 舅 1 司机室2 操作台3 机身4 压桩台5 液压系统6 纵移机构7 横移圊转机构 8 升降机构9 油箱l O 动力室1 1 配重l 2 电器系统1 3 起重机1 4 边桩机构 圈 1 Z Y J S O 0型抱压式液压静力压桩机结构 它是一种抱压式结构 由司机室 操作台 机 身 压桩台 纵移机构 横向回转机构 升降机 构 动力室 液压油箱 液压系统 电器系统 配 重 起重机和边桩机构 选配 等部件组成 其中 1 3 7 B 6 4 1 4 纵移与横移回转机构构成一种步履式行走机构 产 品系列从 8 0 8 0 0 t 总计 1 2 个品种 有薄壁管桩夹 桩箱 边桩机构等特殊功能模块供用户选配 同时 可根据当地的地质条件或用户需求进行快速的变型 维普资讯 设计 满足用户的现场施工需求 并在抱压式结构 的基础上 开发 了一种 5 0 0 t 的顶压式 液压静力压 桩机 压桩台4是桩机的主要工作机构 由它实现夹 桩 压桩作业功能 主要 由主副压桩液压缸 压桩 箱及配套钳 口 夹桩液压缸组成 压桩过程如下 桩机利用步履式行走机构6 7 移动到桩位 用升降机构 8 上的顶升缸调平机身 首先用压桩台 4上的主压桩缸缩回将压桩箱提到最 高位置 预制桩 吊人夹桩箱中间孔后 分两层布 置 的8 个夹桩缸伸长 套在其上的钳口将桩夹紧并保 持压力 再操纵压桩阀手柄 主压桩缸伸长 产生 强大的压力将桩压人地基 直到缸的行程终止 夹 桩缸缩回松桩 实现 了一个压桩过程 接着主缸再 缩回提起压桩箱 依次循环完成 夹桩一压桩一松 桩 返回一夹桩 的动作 依靠桩机自身重量 作为反力 将预制桩逐次压人软弱地基 中 在一根 预制桩压完后可进行接桩 使压入的桩深不受限制 该桩机与国内其它厂家生产的桩机相比 在技 术上具有先后二对液压缸参与压桩的准恒功率设计 方法 低阻力段一对缸的液压差动快速回路 均衡 夹桩箱技术 自动补偿及负载均衡的移位机构 处 理边桩 角桩等功能 形成可靠 高效 节能的静 压桩机系列 2 桩压入 过程 的控 制 桩基础施工中最关注的是成桩的质量 静压桩 的失效形式有断桩 破桩 碎桩 偏桩及桩承载力 达不到设计要求等 影响压桩质量的因素主要出现 在预制桩本身的质量 水泥标号 钢筋大小与质 量 抗压强度 桩身圆度等 桩压人过程的质量 桩的垂 直度 破损率 桩头接桩质量 承载力 等 对周边环境的影响 振动 挤土等 施工工 艺与方法 静力压桩机在结构上保证了压桩的快速 性 高质量 如静压桩在广东地区近十多年的施工 使用中 未出现大的质量问题 总使用预制管桩量 达到 7 5 0 0 万 m 2 1 压入过程中桩的失效分析及控制方法 压桩过程 中桩的破损 包括断桩 破桩 碎桩 等 不仅与桩本身的质量有关 还与静力压桩机夹 桩箱的结构与钳 口的特性 现场施工的工作方式有 关 在此 只分析与桩机相关的压桩过程的控制方 产 品 大 世 界 法 首先分析压桩时桩身破损的原因 再提出解决 问题的控制方法 压桩时桩的破损有桩身破损与桩端破损两种形 式 或两者组合同时破损 抱压式桩机的压人过程 中 桩处于三向受力状态 既有周 向压应力又有端 部压应力 且桩损坏多出现在桩压人的最后阶段 现分析如下 1 桩端破损 桩端破损 的失效分析 桩端主要承受压桩时的 反力 在接桩处或送桩端面 若两个桩端面平行且 无错位 则处于混凝土预制桩的最佳受力状态 压应力状态 在桩端面上应力分布均匀 且无偏 载 若出现两个桩端不平行或有错位时 则在桩端 上形成应力集中 除压应力外还存在剪应力 这时 桩端面容易出现破损现象 特别是在压桩力较大 时 如图 2所示 控制桩端破损的方法 控制压人桩的垂直 度 特别是第一根桩在压人前的姿态调整 是靠机 身词平来实现偏桩控制 使接桩时桩端平行 接 桩时微调行走机构 小 幅度移动机身 使桩端对 齐 在桩端加一个均压平衡桩帽 使接桩时桩端 受力均衡 在压桩的最后阶段 禁止使用预制桩 送桩 减少压桩最大应力对送桩 的破坏 2 桩身破损 桩身破损的失效分析 抱压式桩机的夹桩方式 是依靠径向夹持桩身产生的静摩攘力来克服桩压人 时的反力 为此 桩身必须承受大于抵抗压桩反力 而产生的桩身径向受力 桩身破损时的受力状态如 图 3 所示 可以看出 当对桩身的夹持力大于预制 桩的抗压强度时 桩身会夹裂 当上 下两层夹桩 缸产生不对中的夹持力时 桩身会剪切破坏 当夹 桩箱在压桩台中摆动时 桩身也会剪切破坏 当4 个压桩缸不同步压下时 桩身会弯曲破坏 当桩端 反力与夹桩力产生的应力大于预制桩的脆断强度 时 桩身会破损 d j 蛭津 田一 桩 mu 印 维普资讯 产 品 大 世 界 图 圈 3 桩身破损 控制桩端破损的方法 改变钳口材料与高强 度预制桩身的材料配对 增加摩擦系数 从而减小 夹桩缸产生的对桩身的正压力 改变桩身的应力 分布情况 采用二层或多层夹持式的夹桩箱 均化 桩身的正压力 降低应力峰值 在同层夹持面上 增加受力点 采用多液压缸多点在同一桩段上的夹 紧力 降低每层夹持钳口的应力 在每层的每个 钳口上采用浮动夹紧技术 补偿由于桩的直径尺寸 误差与圆柱度误差而引起的桩身单点或几点受力 使每个钳口至少有几十个受力点 且每点对桩身的 压力相近 增大每个钳口对桩身的夹紧面积 降低 桩身上单点的应力 同层的多个钳口在夹紧缸的 作用下采用同步驱动技术 根据钳口对桩身的力反 馈进行微调 使同层钳口对桩身夹桩过程的受力均 衡 避免 由于钳 口对应的桩面受力不均产生夹爆桩 的现象 采用多层夹桩缸的主从力驱动技术 使 多层夹桩缸 不同的定位夹紧 对桩身 同一个定 位体 的夹紧过程是一个随动控制 避免出现多层 钳口对桩身的剪切作用而产生错桩现象 采用夹 桩力与压桩力的匹配控制 减少桩身过度超负荷径 向加压现象 湖南山河智能机械股份 有限公司申报专利 且应用于 lA 牌大吨位 力压桩机 在现场施工中取得了十分明显的技术优 势 同时 由于抱压式夹桩箱的工作原理使桩身承受 径向力不可避免 因而山河公司推出具有创新结构的 顶压式静力压桩机供用户选购 改变了桩压人的工作 方式 使桩身破损率得到更好的控制 在施工中不允许用桩进行送桩作业 此时送桩 的桩易出现破损 并配有专用送桩器 2 2 控制结构与实现 静压桩的质量控制 在桩钆技术上集中体现在桩 垂直度 桩破损率 桩承载力三个方面 由此建立了 如图4 所示的控制结构 完成数据采集 分析 处 理 界面监控 人 机交互 文档管理等功能 通过各种传感器检测桩在压人过程中的状态 依靠软件的控制算法 监控桩机的压桩过程 提高 桩压人的质量 圈 4 睁压桩的压桩控制结构圈 在此基础上 配以桩机的定位控制 移动规划 与控制 作业参数调节器 图形监控等单元 将形 成静压桩施工的自主作业机器人 从现在的电子控 制系统跨越式地进入到适应型控制 提高施工的自 动化水平 提高工作效率与施工精度 提高施工质 量与管理水平 静压桩施工法 是一种高效 节能 无公害的 先进桩基础施工工艺 本文分析了桩机在压桩时的 失效 提出了压桩过程的控制策略 建立了静压桩 的计算机控制结构