用于打桩的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于优化桩（7）的打桩的方法，所述方法包括：‑由打桩机将所述桩（7）打入地内，所述打桩机包括待抵靠所述桩（7）放置的冲锤（1）和能够在其中来回运动的锤块（6）；‑以给定的冲击能（Wkin）使被应用于对所述桩（7）进行打桩的所述锤块（6）朝向所述桩（7）的端部运动；‑当所述锤块（6）沿打桩方向朝向所述桩（7）运动时，确定冲击的动力学变量（Q1）的值，其与用于对所述桩进行打桩的所述锤块（6）的动能成比例；‑当在所述桩（7）上的冲击之后所述锤块（6）沿与所述打桩方向相对的方向返回时，确定回程运动的动力学变量（Q3）的值，其与所述锤块（6）的动能成比例；‑借助于冲击运动的所确定的动力学变量（Q1）和所述回程运动的动力学变量（Q3）来计算动力学变量比（Q1/Q3）；‑将所获得的动力学变量比（Q1/Q3）与所述动力学变量比（Q1/Q3）的预定目标值（Q1/Q3tav）相比较，从而产生用于所述桩（7）的可能的最短总打桩时间（ttot）；‑调整下一次冲击的冲击能（Wkin），使得由所述冲击运动的动力学变量（Q1）与下一次冲击的回程运动的动力学变量（Q3）确定的动力学变量比（Q1/Q3）将朝向所述目标值（Q1/Q3tav）改变。

A method for pile driving

The invention relates to a method of piling for optimizing piles (7), which includes the pile (7) in the ground by a piling machine, the piling machine including a hammer (1) to be placed against the pile (7) and a hammer block (6) capable of moving back and forth between them, and used to use a given impact energy (Wkin) to be applied. The hammer block (6), which is piling on the pile (7), moves toward the end of the pile (7); when the hammer block (6) moves toward the pile (7) in the direction of the pile driving, the value of the dynamic variable (Q1) of the impact is determined, which is proportional to the kinetic energy of the hammer block (6) used for the piling of the pile. When the hammer block (6) is returned in the direction relative to the direction of the pile driving after the impact on the pile (7), the value of the dynamic variable (Q3) of the return movement is determined, which is proportional to the kinetic energy of the hammer block (6), and the dynamic variable (Q1) and the motion of the return range determined with the aid of the impact motion. The dynamic variable (Q3) is used to calculate the ratio of the dynamic variable (Q1/Q3); the obtained kinetic variable is compared with the predetermined target value (Q1/Q3tav) of the kinetic variable (Q1/Q3) compared with the (Q1/Q3), thus producing the shortest possible total piling time (Ttot) for the pile (7); The impact energy (Wkin) makes the dynamic variable (Q1) determined by the kinetic variable of the impact motion (Q1) and the dynamic variable (Q3) of the return movement of the next impact (Q1/Q3) will change toward the target value (Q1/Q3tav).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于打桩的方法
本专利技术涉及一种用于优化打桩的方法。
技术介绍
常规地，由打桩机的驾驶员来调整待由打桩机打入地内的桩的冲击能。这样做使得机器的驾驶员视觉上沿循桩进入地内的打桩和/或注视由测量装置产生的测量结果，所述测量装置监测冲锤的运动（例如，桩的下沉（即，前进）进程，或在此基础上所确定的负荷承载能力），并使用这些来调整由在冲锤内侧运动的质量（即，锤块）产生的冲击能（通常通过调整提升锤块的高度）。通常，驾驶员基于他的经验，往往选择用于将桩打入地内所花费的总时间将尽可能地短的前进量（advance），其中，用于针对给定区域或建筑物进行打桩所花费的总时间也能够被最小化。已知方法的缺陷是以下事实：在使用该方法的情况下，可能使用过多或过少的冲击能来打桩（无论驾驶员的经验如何）。使用过多的冲击能具有以下缺陷：当由锤块产生的冲击能增加时，击打频率通常减小，因为更大的冲击能将需要更大的行进路径（即，用于提升锤块的高度）。结果，尽管桩的前进量更大，但用于将桩打入地内所花费的总时间相对于用略为更小的冲击能所可能实现的速度可能延长。在最坏的情况下，使用过多的冲击能甚至可能引起断桩，因为当负荷承载能力相对于冲击能而言极小时，由于冲击导致的在桩的端部上有效的冲击波将在桩上引起拉力，该拉力在这种情况下可超过桩的抗拉强度。相应地，使用过少的冲击能具有以下缺陷：由冲击能产生的势能将不产生足够大的力来超过桩的负荷承载能力。结果，桩将不以预期的方式沉入地内，而施加在桩上的冲击能很大程度上返回锤块。当打桩机的驾驶员经验不足时，本方法的缺陷特别明显。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种新颖的方法，通过该方法，能够比以前更快速且更安全地执行桩进入地内的打桩，以便提供期望的负荷承载能力，使得在打桩过程期间桩不受损。本专利技术的目标通过根据本专利技术的方法实现，因为在该方法中对于调整冲击能，在每次打桩冲击（drivingimpact）在桩上期间，由与冲锤连接的测量装置在冲击期间测量冲击的动力学变量Q1，该变量与冲击期间锤块的动能成比例，并且在回程运动期间测量回程运动的动力学变量Q3，该变量与回程运动期间锤块的动能成比例；在动力学变量比Q1/Q3的基础上，然后有可能确定每次打桩冲击的作用使桩前进多远。因此，通过确定动力学变量比Q1/Q3使得给出最短的总打桩时间ttot以及通过在此基础上控制冲击的动能，能够使每次打桩冲击最优，使得由其产生的前进量将导致桩的总打桩时间ttot尽可能地短，其中，将始终尽可能快地执行桩进入地内的打桩。在本申请中，动力学变量比Q1/Q3指代变量Q1（其与冲击期间锤块的动能成比例）与变量Q3（其与对应的回程运动期间锤块的动能成比例）之间的关系Q1/Q3。因此，在本专利技术的不同应用中，冲击的动力学变量Q1和回程运动的动力学变量Q3以及由这些确定的动力学变量比Q1/Q3能够指代例如以对应的方式确定的用于行进给定距离所花费的时间（即，冲击时间T1）和用于在锤块的回程运动期间行进相同的距离所花费的时间（即，回程运动时间T3），以及由这些确定的运动时间比T1/T3；以对应的方式确定的冲击速度V1和回程运动速度V3；或以对应的方式确定的冲击的动能W1和回程运动的动能W3，以及由这些确定的动能比W1/W3。原则上，所有这些都将给出产生对应信息的比，在本专利申请中，该比被称为动力学变量比Q1/Q3。已发现动力学变量比Q1/Q3在评估桩进入地内的打桩时非常有效，因为其指示用于冲击的动能中有多大的相对比例被返回锤块。如果该比例极高（动力学变量比高），则这意味着大部分冲击能被返回锤块且该冲击未引起桩进入地内的下沉（前进）。另一方面，如果该比例低（动力学变量比低），则这意味着大部分冲击能已被消耗在桩的下沉（即，前进）中。为了提供最优的打桩过程，该比应具有给定值，因为在用于将一个桩打入地内所花费的总时间的基础上，容易总结出，对于该比而言存在给定最优值（动力学变量比），在该最优值下，能够产生冲击以在可能的最短时间中将桩打入地内。除了上文提到的变量之外，动力学变量比Q1/Q3也能够通过与冲击和回程运动的动能成比例的其他变量来形成（这种变量能够是例如锤块沿冲击运动的方向和沿回程运动的方向的加速度，或在冲击和回程运动期间在锤块上有效的力的合力）。根据本专利技术的方法具有以下优点：始终以可能的最快方式由打桩机执行桩进入地内的打桩，即使打桩机的驾驶员仍经验不足也是这样。此外，根据本专利技术的方法降低了使用如此多的冲击能来打桩使得桩受损的风险。附图说明在下文中，将参考附图更详细地描述本专利技术的一些有利实施例，附图中：图1是用于使待根据本专利技术的方法操作的打桩机的锤块运动的机构的原理图；图2是单次打桩冲击期间锤块的运动的不同阶段的原理图；以及图3是示出由位置传感器S1和S2测得的时间T1、T2和T3的原理图，所述位置传感器S1、S2以图1中所示的方式紧固到冲锤。具体实施方式图1示出用于使锤块6运动的机构2的操作原理，所述锤块能够在打桩机的液压操作的冲锤1内侧运动。该机构包括沿冲锤1的纵向（竖直）方向延伸的液压缸3和能够在其中运动的活塞4。活塞杆5从活塞4延伸到缸下方的锤块6。因此，当通过以交替方式供应到活塞4的不同侧的加压介质使活塞4在液压缸3内侧来回运动时，液压缸3下方的锤块6沿冲锤1的竖直方向运动对应的距离。这种往复运动被用于通过将冲锤1放置在桩7上使得当锤块6到达最低位置时其撞击桩7的顶端来打桩7。通常，在桩7的端部与锤块6之间放置缓冲物，以便适当地阻尼由锤块引起的冲击，使得桩将不会由在其上有效的冲击损伤。在图1中所示的冲锤1中，能够通过调整在运动期间待供应到其不同侧的加压介质的总量（体积）来调整活塞4的行进距离。通常，活塞4和紧固到其并与其间隔分开活塞杆5的长度的锤块6将实现越大的速度，活塞4及由此锤块6的行进距离（冲程）越大。然而，除了由锤块的质量引起的势能之外，使锤块加速的力也将影响锤块所实现的速度。以这种方式，通过调整活塞4的速度及因此提升锤块6的高度以及液压缸中有效的压力，可能改变锤块6所实现的速度v1及由此由锤块产生的动能（即，所谓的冲击能Wkin）。能够通过以下公式计算借助于向下运动的锤块实现的冲击能Wkin：其中mH=锤块的质量，v1=紧接在冲击之前锤块的速度。在图1的实施例中，测量杆8从活塞向上延伸，所述杆的运动由放置在缸上方的上位置传感器S1和下位置传感器S2监测。上位置传感器S1与下位置传感器S2之间的距离是Δh，如图2中所示。位置传感器S1和S2连接到打桩机中的控制单元，所述控制单元布置成使用位置传感器S1和S2以便测量在活塞向下运动时当测量杆8的端部首先经过上位置传感器S1且然后经过下位置传感器S2时测量杆8所花费的时间T1（冲击时间）。对应地，时间T2（冲击延迟时间）是在冲击期间当测量杆8处于下位置传感器T2下方时其所花费的时间，且时间T3是当测量杆8首先经过位置传感器S2且然后经过位置传感器S1时其所花费的时间（回程运动时间）。图3的原理图中示出了冲击时间T1、冲击延迟时间T2和回程运动时间T3。距离h1是在测量杆8已经过下位置传感器S2之后在锤块6撞击桩7的端部之前由该测量杆8经过的行进距离。也能够实现冲锤使得测量杆不从活塞延伸到缸上方，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于优化桩（7）的打桩的方法，所述方法包括：‑由打桩机将所述桩（7）打入地内，所述打桩机包括待抵靠所述桩（7）放置的冲锤（1）和能够在其中来回运动的锤块（6）；‑以给定的冲击能（Wkin）使被应用于对所述桩（7）进行打桩的所述锤块（6）朝向所述桩（7）的端部运动；‑当所述锤块（6）沿打桩方向朝向所述桩（7）运动时，确定冲击的动力学变量（Q1）的值，所述动力学变量的值与用于对所述桩进行打桩的所述锤块（6）的动能成比例；‑当在所述桩（7）上的冲击之后所述锤块（6）沿与所述打桩方向相对的方向返回时，确定回程运动的动力学变量（Q3）的值，所述动力学变量的值与所述锤块（6）的动能成比例；‑借助于所述冲击的所确定的动力学变量（Q1）和所述回程运动的动力学变量（Q3）来计算动力学变量比（Q1/Q3）；‑将所获得的动力学变量比（Q1/Q3）与所述动力学变量比（Q1/Q3）的预定目标值（Q1/Q3tav）相比较，从而产生用于所述桩（7）的可能的最短总打桩时间（ttot）；‑调整下一次冲击的冲击能（Wkin），使得由所述冲击的动力学变量（Q1）与下一次冲击的回程运动的动力学变量（Q3）确定的动力学变量比（Q1/Q3）将朝向所述目标值（Q1/Q3tav）改变。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于优化桩（7）的打桩的方法，所述方法包括：-由打桩机将所述桩（7）打入地内，所述打桩机包括待抵靠所述桩（7）放置的冲锤（1）和能够在其中来回运动的锤块（6）；-以给定的冲击能（Wkin）使被应用于对所述桩（7）进行打桩的所述锤块（6）朝向所述桩（7）的端部运动；-当所述锤块（6）沿打桩方向朝向所述桩（7）运动时，确定冲击的动力学变量（Q1）的值，所述动力学变量的值与用于对所述桩进行打桩的所述锤块（6）的动能成比例；-当在所述桩（7）上的冲击之后所述锤块（6）沿与所述打桩方向相对的方向返回时，确定回程运动的动力学变量（Q3）的值，所述动力学变量的值与所述锤块（6）的动能成比例；-借助于所述冲击的所确定的动力学变量（Q1）和所述回程运动的动力学变量（Q3）来计算动力学变量比（Q1/Q3）；-将所获得的动力学变量比（Q1/Q3）与所述动力学变量比（Q1/Q3）的预定目标值（Q1/Q3tav）相比较，从而产生用于所述桩（7）的可能的最短总打桩时间（ttot）；-调整下一次冲击的冲击能（Wkin），使得由所述冲击的动力学变量（Q1）与下一次冲击的回程运动的动力学变量（Q3）确定的动力学变量比（Q1/Q3）将朝向所述目标值（Q1/Q3tav）改变。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过利用在前一次冲击中使用的冲击能（Wkin）和通过其获得的真实动力学变量比（Q1/Q3）来确定下一次冲击的冲击能（Wkin）。3.根据权利要求2所述的方法，其中，如果所述前一次冲击的真实冲击变量比（Q1/Q3）高于目标冲击变量比（Q1/Q3tav），则增加冲击能（Wkin）的值。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，如果所述前一次冲击的真实冲击变量比（Q1/Q3）低于目标冲击变量比（Q1/...

【专利技术属性】
技术研发人员：A哈龙恩，J霍洛派恩，J帕亚沃拉，M彭特蒂恩，
申请(专利权)人：桩腾公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI