[发明专利]基于辐射变形减少振动影响的振动桩锤及沉桩方法

说明书

本发明公开了基于辐射变形减少振动影响的振动桩锤，包括辐射变形装置、旋转轴、驱动装置和底座，所述辐射变形装置包括辐射变形条和依次连接的电源、整流电路和电磁波发射器；本发明还公开了基于辐射变形减少振动影响的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，而振动桩锤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，尤其涉及基于辐射变形减少振动影响的振动桩锤及沉桩方法。

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，它具有变形结构，室温时变形结构的质心在旋转轴中心，加热时变形结构会变形且其质心偏离旋转轴中心，因此在振动桩锤启动后由零逐渐增加至工作频率的过程中，变形结构保持室温且不会产生偏心力，当振动桩锤的频率达到工作频率时，变形结构变形导致偏心力，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，本发明提供了基于辐射变形减少振动影响的振动桩锤。

本发明的技术方案：基于辐射变形减少振动影响的振动桩锤，包括辐射变形装置、旋转轴、驱动装置和底座；

所述辐射变形装置包括辐射变形条和依次连接的电源、整流电路和电磁波发射器；辐射变形条在电磁波辐射下可发生变形且质心位置发生改变，辐射变形条在电磁波辐射结束后恢复原状或质心恢复至初始位置；

辐射变形条固定在旋转轴上，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。

优选的，电磁波辐射下辐射变形条质心位置发生改变且不在旋转轴中心，电磁波停止辐射后辐射变形条的质心位置恢复至旋转轴中心。

优选的，辐射变形条的结构为涂覆有电磁波吸收涂料的变形条，所述电磁波吸收涂料受电磁波辐射后发热，变形条为热膨胀率不同的两层板粘结叠合而成，所述粘结叠合的两层板加热后因热膨胀率不同而发生翘曲，从而改变辐射变形条的质心,辐射变形条不受热时恢复初始形状且辐射变形条的质心在旋转轴中心；或者辐射变形条为均质单一材料，均质单一材料在电磁波辐射时发生变形，且电磁波停止辐射时恢复原状；