防汛抢险车载打桩机研究分析

【摘 要】打桩是防汛抢险、堤防施工必不可少的工作，目前已有的打桩机械以柴油和振动打桩机为主，噪音大、效率低、功能不全。本项目针对黄河堤防工程以土坝为主，险情发展迅速等恶劣条件，在吸收国内外同类产品优点的基础上，设计一种新型的防汛抢险车载打桩机。该机械由液压控制系统、支承回转机构、主臂和导向模板组成。以通用的小型四轮车为载体，以机动车发动机为动力源，打桩速度可达1-5m/min，最大桩深1.5m。该打桩机集立桩、打桩、脱桩、起桩于一体，自动化程度高、安全高效、机动灵活、方便实用。

【关键词】防汛；打桩；安全

1 主要创新点

（1）采用曲线导向模板结构，解决了打桩作业中的桩体偏移问题，提高了打桩的位置精度。（2）设置了自动脱桩装置，提高工作效率和打桩安全性，扩大了使用范围。（3）设置了回转机构和滑动机构，可在桩车位置不动的情况下实现一定区域的连续打桩。（4）自动拔桩。（5）以通用小型四轮车作为车体，以机动车作为动力源，不需要外接电源，机动灵活，使用方便，安全可靠。

2 经济效益及推广应用情况

多次在防汛抢险演习中使用，效果明显，效率较人工打桩高3-5倍。具有较好的推广应用价值，仅2007年就推广了7辆，随着全国大江大河防汛抢险工作的日益现代化，该机械具有广泛的推广价值，将产生巨大的社会经济效益，对促进治黄科技进步有显著作用。

该项目经山东省科学技术厅鉴定，综合技术指标达到国际先进水平，2004年获山东局科技进步二等奖，2007年获山东局应用技术类创新重大成果奖。

3 防汛抢险车载打桩机说明

防汛抢险车载打桩机采用先进的机器人控制技术和液压控制系统，对传统的打桩机进行结构创新设计，能够在非人工接触的情况下实现自动打桩、脱桩，整个打桩过程更加快速、稳定、安全。有效地克服了传统打桩机在使用过程中存在的操作不便、安全性差、生产效率低、噪音过大等问题，是一种理想的新型自动打桩机具，具有显著的技术特点与优势和广泛的发展前景。

3.1 采用曲线导向模板机构，从根本上解决了打桩作业中的桩体水平偏移问题，保证桩体作铅垂运动，提高打桩精度。

在防汛车载打桩机的本体结构设计中采用不同于传统打桩机的全新思维方式，引入“曲线导向模板机构”，创新性地采用了一段设定参数的椭圆曲线滑轨来补偿主臂前端点（液压马达处）在打桩过程中作圆弧运动时引起的水平方向上的偏移，保证桩体沿铅垂方向作往复运动；只需一只液压伸缩油缸便可实现主臂的仰俯运动，最大限度地减少活性联接的使用，该机构较传统的四连杆机构、导轨滑块机构具有更好的经济性、刚性、稳定性、安全性；且结构简单、新颖，易于操作和维修。

3.2 设置了回转机构和滑轨机构，可在桩车位置不动的情况下实现一定区域的连续打桩，从而大大提高了工作效率。

该防汛车载打桩机通过回转支承的旋转和滑板沿滑轨的移动，使支架和主臂能在水平面内来回转动，再加上水平滑轨的滑动调节作用，可使打桩机沿竖直方向进行打桩。按通常桩距要求800mm计算，可在同一直线上连续打3根桩，大大地提高了工作效率。

3.3 可以满足堤坝上打桩的需要。

在设计过程中充分考虑了该车载打桩机需要满足在一定范围内堤坡上打桩的要求，所以在进行导向模板结构设计时，通过完善模板曲线参数，增大了主臂的仰俯范围，可以满足堤坝上打桩的需要。

3.4 通用小型四轮车作为车体，以机车发动机作为动力源，不需要外接电源，机动灵活、使用方便、安全可靠。

为满足抗洪抢险要求，该车载打桩机以一种通用的小型四轮车作为车体。以机车发动机作为动力源，不需要外接电源，使该设备能够在复杂恶劣的条件下使用，并且机动灵活、使用方便、安全可靠。

3.5 具有多功能的特点，发电、照明、电焊、气割、锯木桩。

总之，该机具有自动化程度高、高效安全、机动灵活、结构新颖、方便实用，集立桩、打桩、脱桩于一体等优点，有效地克服了传统打桩机在使用过程中存在的操作不便、安全性差、生产效率低、噪音过大等问题，很好地满足了防汛抗洪抢险打桩作业要求。

4 主要技术性能指标

（1）螺旋钢桩几何参数：？准120（60）mm×1500mm，S=900mm；

（2）打桩速度：1000-5000mm/min（打桩速度依土质不同而不同）；

（3）桩机最大可打桩深度：2000mm；

（4）脱桩方式：自动或手动；

（5）钢桩与机动车距离：1.5-2.5m；

（6）液压系统工作压力：≤16MPa；

（7）动力：机动车发动机；

（8）不需要外接电源；

（9）操作人数：2人。