液压锤由于其噪声低,污染少,能效高和施工适用性强等优点,在桩基础施工中得到了广泛的应用。目前,国外对液压锤的研究相对比较成熟,同时产品也形成了系列化；国内液压锤设计理论落后,没有成熟的产品。本文针对目前液压锤锤击系统设计及应用的不足,建立了锤击系统有限元模型,分析了垫层、锤重与落高等参数对锤击系统性能的影响,得到了最佳的参数范围；并以在不同地质条件下对打桩作业影响最小为目标,对锤击系统垫层参数进行了稳健设计。本文的主要内容如下：首先,对液压锤国内外研究现状及锤击系统设计理论等方面进行了分析,摒弃了传统的使用经典牛顿碰撞理论研究锤击过程,采用应力波理论分析了锤击打桩过程中的锤击应力,采用差分法求得了桩体的位移,并对锤击系统性能评价参数进行了分析。其次,对锤击系统在特定地质条件下锤击打桩的动态过程使用非线性有限元分析软件ABAQUS进行数值模拟分析。依照ZCY70型液压打桩锤建立了锤击系统有限元模型,采用罚函数法处理打桩过程中的动态接触。分析了垫层、锤重与落高等参数对锤击系统性能的影响,得到了参数对锤击系统性能的影响规律,确定了最佳参数范围。再次,为提高锤击系统在不同地质条件下打桩的可靠性要求,考虑在打桩过程中土层参数土体密度、体积模量以及摩擦角对锤击性能的噪声干扰,结合有限元仿真分析数据,以锤击贯入度为目标,对目前常用的几种垫层材料及厚度采用稳健设计理论进行了分析,得到了垫层参数的最佳组合。最后,使用ZCY70液压打桩锤样机进行打桩试验,测试了桩顶锤击应力,验证了有限元数值模型的正确性,分析了两种常用垫层材料在不同落高下的锤击性能,并对稳健设计结果进行了试验分析,证明了实验与理论研究一致。