[發(fā)明專利]減少地基共振影響周圍環(huán)境的振動樁錘及沉樁方法

有效

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• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107905229B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金煒楓;陳榮忠;王鑫;鄧陳艷
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江科技學(xué)院
• 主分類號: E02D7/18
• 分類號: E02D7/18
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33230
• 代理人: 付建中

本發(fā)明公開了一種減少地基共振影響周圍環(huán)境的振動樁錘，包括從上至下依次連接的質(zhì)量塊、剛度調(diào)節(jié)裝置、激振錘、第一螺旋彈簧；所述剛度調(diào)節(jié)裝置包括第二螺旋彈簧、調(diào)節(jié)剛度桿、連接桿和驅(qū)動電機。在振動錘的激振頻率穿越地基共振頻率時，基于第二螺旋彈簧的剛度調(diào)節(jié)，質(zhì)量塊和第二螺旋彈簧作為減振器抑制振動錘的振動，從而減少地基共振對鄰近建筑物的影響；而當振動錘激振頻率達到工作頻率時，基于第二螺旋彈簧的剛度調(diào)節(jié)，質(zhì)量塊和第二螺旋彈簧作為振動放大器加大振動樁錘施加在樁上的動載荷，從而加速沉樁。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程的振動沉樁領(lǐng)域，尤其涉及一種減少地基共振影響周圍環(huán)境的振動樁錘。

背景技術(shù)

巖土工程打樁施工中，可以在樁頂部靜力加載從而將樁壓入土層中，也可以在樁頂部用沖擊載荷將樁打入土層，但沖擊載荷作用下對周圍環(huán)境影響較大，因此在建筑物林立的市區(qū)這種沖擊打樁的方法往往禁止使用。目前也有在樁頂夾持振動錘從而帶動樁產(chǎn)生一定頻率的豎向持續(xù)振動，在這個過程中樁和土的側(cè)摩阻力和樁端阻力降低，從而將樁沉入地基中，這種方法相對而言對周圍環(huán)境影響較小，但是這種振動錘是依靠成對的偏心質(zhì)量塊轉(zhuǎn)動產(chǎn)生豎向激振力，在啟動的過程中偏心質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)動頻率由零逐漸增加、并且要穿越地基的共振頻率、直至達到穩(wěn)定的工作轉(zhuǎn)動頻率，而偏心質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)動頻率穿越地基的共振頻率時地基振動明顯增加，特別在市區(qū)會對鄰近建筑物造成過大振動，因此限制了這種振動錘在市區(qū)的使用。因此人們也開發(fā)出了免共振錘，即多組偏心質(zhì)量塊轉(zhuǎn)動頻率在地基共振頻率時附近時，偏心質(zhì)量塊產(chǎn)生的豎向和水平向激振力相互抵消，這樣在偏心質(zhì)量塊加速轉(zhuǎn)動穿越地基共振頻率時就不會對地基產(chǎn)生振動影響，而偏心質(zhì)量塊轉(zhuǎn)速達到穩(wěn)定的工作頻率后多組偏心質(zhì)量塊產(chǎn)生的水平向激振力相互抵消而豎向激振力相互疊加，從而帶動樁振動下沉進入地基。這種免共振錘因為對鄰近建筑物影響很小，因此在建筑物密集的市區(qū)中得到成功應(yīng)用，但是這種免共振錘價格高昂且遠超過普通的振動錘價格。因此需要一種振動樁錘，它帶有附加質(zhì)量塊和可調(diào)節(jié)剛度的彈簧作為減振器或振動放大器，即振動錘的激振頻率穿越地基共振頻率時，附加質(zhì)量塊和可調(diào)節(jié)剛度的彈簧可以作為減振器抑制振動錘的振動，從而減少地基共振對鄰近建筑物的影響；而當振動錘激振頻率達到工作頻率時，附加質(zhì)量塊和可調(diào)節(jié)剛度的彈簧可以作為振動放大器加大振動樁錘施加在樁上的動載荷，從而加速沉樁。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服普通振動樁錘激振頻率由零增加至工作頻率的過程中因穿越地基共振頻率而導(dǎo)致周圍環(huán)境振動過大的問題，以及在工作頻率時難以放大振動樁錘振動的問題，本發(fā)明提供了一種減少共振影響周圍環(huán)境的振動樁錘。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種減少共振影響周圍環(huán)境的振動樁錘，包括從上至下依次連接的質(zhì)量塊、剛度調(diào)節(jié)裝置、激振錘、第一螺旋彈簧；

所述剛度調(diào)節(jié)裝置包括第二螺旋彈簧、調(diào)節(jié)剛度桿、連接桿和驅(qū)動電機；第二螺旋彈簧和驅(qū)動電機從上至下依次連接；調(diào)節(jié)剛度桿的上部伸入第二螺旋彈簧內(nèi)，調(diào)節(jié)剛度桿的底端與驅(qū)動電機連接且由驅(qū)動電機帶動旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中調(diào)節(jié)剛度桿可以沿著桿長度方向在第二螺旋彈簧中上升或下降，調(diào)節(jié)剛度桿的頂端與連接桿的中部固定連接，連接桿的兩端開有第一孔和第二孔，第二螺旋彈簧的鋼絲分別穿過第一孔和第二孔且可沿第一孔和第二孔滑動。因此通過調(diào)節(jié)剛度桿的上升或下降，可以改變第二螺旋彈簧的有效長度，即可以連續(xù)調(diào)節(jié)第二螺旋彈簧的有效剛度。

優(yōu)選地，所述激振錘由偏心質(zhì)量塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生激振力，偏心質(zhì)量塊可以用電或用柴油機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，所述振動樁錘配有節(jié)能裝置，所述節(jié)能裝置包括壓電陶瓷片、儲能電路和蓄電池，驅(qū)動電機和激振錘之間用壓電陶瓷片連接，蓄電池、儲能電路和壓電陶瓷片依次連接，蓄電池通過儲能電路接收壓電陶瓷片因電壓波動產(chǎn)生的電能，蓄電池也與驅(qū)動電機連接從而為驅(qū)動電機輔助供電，從而減少驅(qū)動電機的能耗。

一種減少共振影響周圍環(huán)境的振動樁錘的沉樁方法，包括下述步驟：

步驟1：將樁豎直立于地基土層上面，從下至上將樁、夾具、第一螺旋彈簧、激振錘、剛度調(diào)節(jié)裝置、質(zhì)量塊連接在一起；