[发明专利]基于相变驱动的减少振动影响振动桩锤及沉桩方法

说明书

本发明公开了基于相变驱动的减少振动影响振动桩锤及沉桩方法，包括相变驱动装置、旋转轴、驱动装置和底座；所述相变驱动装置包括旋转盘、相变装置、相变激发装置；所述相变装置包含相变管、相变物质、和位于相变管内依次连接的第一固定片、相变物质、滑动块、弹簧、固定块、第二固定片，所述第一固定片和第二固定片与相变管固定连接，固定块和第二固定片固定连接，滑动块可沿相变管内滑动；本发明还公开了基于相变驱动的减少振动影响振动桩锤的沉桩方法，可以让振动桩锤达到工作频率前都没有偏心激振力，避免激振力频率穿越锤‑桩‑地基体系的共振频率而产生共振的问题，振动桩锤的旋转轴频率达到工作频率时才逐渐产生偏心激振力使桩沉入土中。

技术领域

本发明属于岩土工程的振动沉桩领域，尤其涉及基于相变驱动的减少振动影响振动桩锤。

背景技术

岩土工程打桩施工中，可以在桩顶部静力加载从而将桩压入土层中，也可以在桩顶部用冲击载荷将桩打入土层，但冲击载荷作用下对周围环境影响较大，因此在建筑物林立的市区这种冲击打桩的方法往往禁止使用。目前也有在桩顶夹持振动锤从而带动桩产生一定频率的竖向持续振动，在这个过程中桩和土的侧摩阻力和桩端阻力降低，从而将桩沉入地基中，这种方法相对而言对周围环境影响较小，但是这种振动锤是依靠成对的偏心质量块转动产生竖向激振力，在启动的过程中偏心质量块的转动频率由零逐渐增加、并且要穿越地基的共振频率、直至达到稳定的工作转动频率，而偏心质量块的转动频率穿越振动锤-桩-地基体系的共振频率时地基振动明显增加，特别在市区会对邻近建筑物造成过大振动，因此限制了这种振动锤在市区的使用。因此人们也开发出了免共振桩锤，即多组偏心质量块转动频率在振动锤-桩-地基体系共振频率附近时，偏心质量块产生的竖向和水平向激振力相互抵消，这样在偏心质量块加速转动穿越共振频率时就不会对地基产生振动影响，而偏心质量块转速达到稳定的工作频率后多组偏心质量块产生的水平向激振力相互抵消而竖向激振力相互叠加，从而带动桩振动下沉进入地基。这种免共振桩锤因为对邻近建筑物影响很小，因此在建筑物密集的市区中得到成功应用，但是这种免共振桩锤价格高昂且远超过普通的振动锤价格。因此需要一种振动桩锤，它具有改变质心的结构，在振动桩锤启动后由零逐渐增加至工作频率的过程中，振动锤旋转部分的总质心在旋转轴中心且不会产生偏心力，当振动桩锤的频率达到工作频率时，振动锤旋转部分的总质心位置偏离旋转轴中心，从而产生偏心力，这个偏心力即振动锤的激振力，这样可以避免因启动频率穿越振动锤-桩-地基体系的共振频率时导致邻近建筑物振动过大的问题。

发明内容

本发明为了克服普通振动桩锤启动时激振频率由零增加至工作频率的过程中因穿越振动锤-桩-地基体系的共振频率而导致周围环境振动过大的问题，为了让振动桩锤达到工作频率前都没有偏心激振力，而振动桩锤达到工作频率时才逐渐产生偏心激振力，本发明提供了基于相变驱动的减少振动影响振动桩锤。

本发明的技术方案：基于相变驱动的减少振动影响振动桩锤，包括相变驱动装置、旋转轴、驱动装置和底座；

所述相变驱动装置包括旋转盘、相变调节质心装置、相变激发装置；所述相变调节质心装置包含相变管、相变物质、和位于相变管内依次连接的第一固定片、相变物质、滑动块、弹簧、固定块、第二固定片，所述第一固定片和第二固定片与相变管固定连接，固定块和第二固定片固定连接，滑动块可沿相变管内滑动，第一固定片与滑动块在相变管内隔出第一腔室，滑动块与固定块在相变管内隔出第二腔室，相变物质被密封于第一腔室且不会逸出第一腔室；所述相变物质在第一温度时为液态、在第二温度时为气态，第二温度高于第一温度；旋转轴与旋转盘固定连接并驱动旋转盘旋转，相变管与旋转盘固定连接，相变激发装置安装在底座上或其他任意位置；相变激发装置工作时将相变管中第一腔室的温度由第一温度改变为第二温度、且相变物质由液态变为气态；相变物质为气态时充满相变管中第一腔室；当相变物质为液态时，旋转盘和旋转盘上附属连接装置的总质心在旋转轴中心，而当相变物质为气态时，相变物质驱动滑动块移动，这时旋转盘和旋转盘上附属连接装置的总质心不在旋转轴中心；

驱动装置与旋转轴连接且驱动旋转轴旋转，驱动装置和底座固定连接。