本发明涉及一种移动式液压截桩机的施工方法，属于桩基施工领域。
背景技术：
1、灌注桩是一种常见的基础处理方法，适用于多种土层和地质条件下的建筑工程，具有较好的承载能力和稳定性。在施工混凝土灌注桩时，通常会进行超灌一定高度，从而保证灌注桩施工质量及与上部基础结构连接效果，对于超灌的桩基混凝土部分(即桩头)，需要在施工上部基础结构之前进行凿除或截除。
2、针对截桩施工，已经出现了较多的截桩装置的结构形式，采用较大吨位的起重机械(如履带吊机)悬挂截桩装置进行截桩。根据经验选用大吨位的机械设备满足受力及安全性要求，这势必增加施工成本。
技术实现思路
1、针对现有技术中截桩施工时，采用大吨位的其中机械增加施工成本的问题，本发明提供了一种移动式液压截桩机及其施工方法，通过吊装动臂机构上的弹簧助力装置进行能量转换，以降低能耗，充分利用双作用液压油缸的顶推力和拉力，降低双作用液压油缸的成本。
2、为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：
3、一种移动式液压截桩机，包括行走机构、吊装动臂机构、截桩装置和控制系统；
4、行走机构能够实现液压截桩机的行走功能，并为吊装动臂机构、控制系统提供支撑平台；
5、吊装动臂机构设置在行走机构上，截桩装置设置在吊装动臂机构的悬臂端，控制系统对行走机构、吊装动臂机构、截桩装置进行控制；
6、吊装动臂机构包括吊装动臂、双作用液压油缸、动臂支座和一对弹簧助力装置；动臂支座上设置有动臂安装轴和油缸安装轴，油缸安装轴位于动臂安装轴的上方，动臂安装轴的轴线和油缸安装轴的轴线平行；吊装动臂一端与动臂安装轴转动连接，另一端为升降端；吊装动臂中部的上表面设置有水平销轴，双作用液压油缸的伸缩端与水平销轴铰接，另一端与油缸安装轴铰接；一对弹簧助力装置设置在双作用液压油缸的两侧，弹簧助力装置一端通过连接环套设在水平销轴上，另一端通过连接孔套设在油缸安装轴铰接上。
7、进一步，弹簧助力装置包括依次连接的第一构件、弹簧和第二构件，第一构件的一端与水平销轴铰接，另一端与弹簧的一端固定连接，弹簧的另一端与第二构件的一端固定连接，第二构件的另一端与油缸安装轴铰接。
8、进一步，弹簧助力装置的第一构件包括螺纹连接的第一螺纹杆和第一螺纹套管，第二构件包括螺纹连接的第二螺纹杆和第二螺纹套管；
9、第一螺纹套管和第二螺纹套管的螺纹反向设置，同向转动第一螺纹套管和第二螺纹套管能够实现弹簧助力装置的长度增加或缩短；
10、第一螺纹杆和第二螺纹杆的等效直径相同，第一螺纹套管和第二螺纹套管的等效内径相同，第一螺纹套管和第二螺纹套管旋转时，弹簧端面能够同步无差别旋转。
11、进一步，双作用液压油缸额定荷载范围为[-fymax,fymax]，最大桩头重量fn记为fnmax；
12、在fn＝0时，双作用液压油缸的顶推力fy能够克服弹簧助力装置的拉力，使吊装动臂升降端降低至最低点位，顶推力达到最大值fymax；
13、在fn＝fnmax时，双作用液压油缸的拉力fy能够使吊装动臂升降端抬升至最高点位，拉力达到最大值fymax。
14、进一步，ρ为桩头密度，d为桩径，hmax为单次截桩最大长度，g为重力加速度。
15、进一步，吊装动臂的升降端处于最低点位时，使双作用液压油缸处于最大拉力fymax，吊装动臂提供的拔桩施工作用力为f’n，f’n为：
16、
17、其中：
18、式中，a为水平销轴中心点，b为吊装动臂升降端的中心点，o为动臂安装轴中心点，o’为油缸安装轴中心点，loa为点a到点o的距离，lob为吊装动臂等效长度；以o为坐标原点、以水平线为x轴、以竖直线为y轴建立二维坐标系，α为ob与x轴正方向的夹角，αmin为吊装动臂升降端处于最低点位时α值，o’的坐标为(x’0,z’0)，θ为∠aob值角度。
19、进一步，弹簧助力装置包括依次连接的第一构件、弹簧和第二构件；弹簧助力装置的参数包括弹簧的原长为lt0、刚度为kt，且满足：
20、
21、其中：
22、式中，a为水平销轴中心点，b为吊装动臂升降端的中心点，c为吊装动臂的质心位置，o为动臂安装轴中心点，o’为油缸安装轴中心点，loa为点a到点o的距离，lob为吊装动臂等效长度，loc为点c到点o的距离；g0为吊装动臂的重量，gz为截桩装置的重量，fn为桩头重量，fnmax为桩头重量最大值，fymax为双作用液压油缸的额定荷载；以o为坐标原点、以水平线为x轴、以竖直线为y轴建立二维坐标系，α为ob与x轴正方向的夹角，αmin为吊装动臂升降端处于最低点位时α值，αmax为吊装动臂升降端处于最低点位时α值，o’的坐标为(x’0,z’0)，θ为∠aob值角度；弹簧助力装置包括依次连接的第一构件、弹簧和第二构件，ls为第一构件和第二构件长度之和。
23、相应地，本发明还提供了一种所述的移动式液压截桩机的施工方法，包括如下步骤：
24、步骤一、准备移动式液压截桩机，利用双作用液压油缸拉动吊装动臂举升至最高姿态，利用行走装置将移动式液压截桩机移动至待施工的桩体处，使截桩装置处于桩体的正上方；
25、步骤二、利用双作用液压油缸推动吊装动臂的升降端下降，使截桩装置套设在桩体上并处于预设高度；吊装动臂的升降端下降过程中，弹簧逐渐伸长，吊装动臂的重力势能转化为弹簧的弹性势能；
26、步骤三、利用截桩装置破碎桩体混凝土，使混凝土的界面贯穿；
27、步骤四、将双作用液压油缸由推力调整为拉力，吊装动臂升降端承载截桩装置的重量gz、桩头重量fn，并提供拔桩头施工作用力f’n，吊装动臂升降端抬升使桩头与原位桩体及钢筋分离，并继续抬升至最高姿态；吊装动臂升降端抬升过程中，弹簧逐渐缩短，弹簧的弹性势能转化为吊装动臂的重力势能；
28、步骤五、利用行走装置将桩头运输至堆料场地，利用双作用液压油缸推动吊装动臂的升降端下降，使截桩装置松开桩头，使桩头放置于指定位置。
29、进一步，双作用液压油缸额定荷载范围为[-fymax,fymax]，最大桩头重量fn记为fnmax，吊装动臂升降端抬升至最高点位时，双作用液压油缸的拉力达到最大设计值fymax；在fn＝0时，双作用液压油缸的顶推力-fymax能够克服弹簧助力装置的拉力和fnmax，使吊装动臂升降端降低至最低点位。
30、进一步，其中，ρ为桩头密度，d为桩径，hmax为单次截桩最大长度，g为重力加速度。
31、进一步，步骤一中的准备移动式液压截桩机，具体包括：
32、完成弹簧助力装置确定选型，确定弹簧的原长为lt0、刚度为kt；
33、双作用液压油缸拉动吊装动臂的升降端至最高点位，安装并调节好弹簧助力装置，此时弹簧的长度lt为lt(αmax)；
34、其中，弹簧的原长lt0、刚度kt满足：
35、
36、式中：
37、其中，lt(αmax)满足：
38、
39、式中，a为水平销轴中心点，b为吊装动臂升降端的中心点，c为吊装动臂的质心位置，o为动臂安装轴中心点，o’为油缸安装轴中心点，loa为点a到点o的距离，lob为吊装动臂等效长度，loc为点c到点o的距离；g0为吊装动臂的重量，gz为截桩装置的重量，fn为桩头重量，fnmax为桩头重量最大值，fymax为双作用液压油缸的额定荷载；以o为坐标原点、以水平线为x轴、以竖直线为y轴建立二维坐标系，α为ob与x轴正方向的夹角，αmin为吊装动臂升降端处于最低点位时α值，αmax为吊装动臂升降端处于最低点位时α值，o’的坐标为(x’0,z’0)，θ为∠aob值角度；弹簧助力装置包括依次连接的第一构件、弹簧和第二构件，ls为第一构件和第二构件长度之和。
40、本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：一种移动式液压截桩机能够利用行走机构能够实现行走和运输，并利用截桩装置将桩头截断并运输至指定地点，利用吊装动臂机构的弹簧助力装置能够实现重力势能与弹性势能之间转换，从而降低能源消耗。本发明还充分利用双作用液压油缸的推力和拉力，从而使双作用液压油缸的拉力和推力达到均衡，能够选取满足要求的较小型号的双作用液压油缸，从而降低设备成本。本发明还给出了弹簧阻力装置的选型时满足的公式，从而使吊装动臂升降端下降时将重力势能充分转化为弹性势能，还能够使双作用液压油缸的拉力和推力达到均衡。
1.一种移动式液压截桩机，其特征在于，包括行走机构、吊装动臂机构、截桩装置和控制系统；
2.如权利要求1所述的移动式液压截桩机，其特征在于，
3.如权利要求2所述的移动式液压截桩机，其特征在于，
4.如权利要求1所述的移动式液压截桩机，其特征在于，
5.如权利要求4所述的移动式液压截桩机，其特征在于，
6.如权利要求4所述的移动式液压截桩机，其特征在于，
7.一种如权利要求1所述的移动式液压截桩机的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的移动式液压截桩机的施工方法，其特征在于，
9.如权利要求8所述的移动式液压截桩机的施工方法，其特征在于，
10.如权利要求8所述的移动式液压截桩机的施工方法，其特征在于，
