樁工機械第五章

1、第五章 樁工機械5.1概述樁基礎(chǔ)由樁身和承臺組成，樁身全部或部分埋入土中，頂部由承臺連成一體，在承臺上修筑上部建筑。樁基礎(chǔ)是常用的基礎(chǔ)形式，是深基礎(chǔ)的一種。樁基礎(chǔ)具有承載力高，沉降量小而均勻，沉降速度緩慢，能承擔豎向力、水平力、上拔力、振動力等特點，因此在工業(yè)建筑高層民用建筑和構(gòu)筑物以及地震設(shè)防建筑中應(yīng)用廣泛。5.1.1樁基礎(chǔ)的種類根據(jù)樁的作用不同，樁可以分為承載樁與防護樁兩大類。承載樁用以增強土壤的支承能力，如建筑物基礎(chǔ)、橋梁或橋墩等荷載集中處，都要打樁；防護樁是使打入的樁形成樁墻，如給排水工程中開挖大型溝槽時，為防止塌方，兩側(cè)可以用木樁或鋼板樁防護；建筑物基坑開挖前，周圍現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁，

2、以保證順利地進行施工。按樁的構(gòu)造和材料的不同，樁可以分為土樁、鋼樁和鋼筋混凝土樁等多種形式。其中，鋼筋混凝土樁因節(jié)省鋼材、造價低又耐腐蝕，在基礎(chǔ)工程中應(yīng)用較多。啊樁的傳力性質(zhì)的不同，可以將樁分為端承樁和摩擦樁兩種。端承樁是穿過軟土層并將建筑物的荷載直接傳遞給堅硬土層的樁；摩擦樁是吧建筑物的荷載傳到樁四周土中及樁靴下土中的樁，但其荷載的大部分靠樁四周表面與土的摩擦力來支撐。按樁的制作方式不同，可以將樁分為預(yù)制樁和灌筑樁兩類。預(yù)制樁根據(jù)沉入土中的方法，又可以分為錘擊法、水沖法、振動法和靜力壓樁法等。灌注樁按成孔方法的不同，有鉆孔灌筑法、挖孔灌筑法、鉆擴孔灌筑法、沉管（打拔管）灌筑法和爆擴灌筑法等。

3、根據(jù)樁的共同工作情況，還可以將樁分單樁和群樁。樁工機械就是應(yīng)上述各種樁的施工要求而出現(xiàn)的工程施工機械，一般分為預(yù)制樁施工機械和灌筑樁施工機械兩大類。近年來，樁工機械不斷改進，瓶中逐漸增多，新工藝的出現(xiàn)又為樁基礎(chǔ)的發(fā)展提供了有利條件。5.1.2樁工機械的類型。1預(yù)制樁施工機械施工樁預(yù)制主要有三種方法：打入發(fā)、振動法、和壓入法。（1）打入法打入法使用樁錘沖擊樁頭，在沖擊瞬間樁頭受到一個很大的力，而使樁貫入土中。打入法使用的設(shè)備主要有以下四種：落錘。落錘是一種古老的樁工機械，構(gòu)造簡單，使用方便。但貫入能力低，生產(chǎn)效率低，對樁的損傷較大。柴油錘。柴油錘的工作原理類似柴油發(fā)動機，是常用的打樁設(shè)備，但公害

4、（噪聲和空氣污染）較重，不易在城市施工。氣動錘。氣動錘是蒸汽機驅(qū)動和壓縮空氣驅(qū)動兩種型式。蒸汽機驅(qū)動已經(jīng)被淘汰，以壓縮空氣驅(qū)動為動力的氣動錘目前向大型方向發(fā)展，以滿足大型基礎(chǔ)施工的要求。氣動錘對空氣污染較小，但噪聲較大。液壓錘。液壓錘是一種新型打樁機械，具有沖擊頻率高，沖擊能量大，公害少等優(yōu)點，但其構(gòu)造復雜、造價高。（2）振動法振動法是使樁身產(chǎn)生高頻振動，使樁尖處和樁身周圍的阻力大大減小，樁在自重或稍加壓力的作用下貫入土中。振動打樁的設(shè)備簡單，工作效率高，不一定要設(shè)置導向樁架，主要起重機吊起即可工作，而且振動錘作業(yè)時不傷樁頭、不排除有害氣體，使用于打樁和拔樁，但振動錘靠電力驅(qū)動，必須要有電源，

5、而且工作時拖有電纜。（3）壓入法壓入法是給樁頭施加強大的靜壓力，吧樁壓入土中。這種施工方法噪聲極小，樁頭不受損壞。但壓入法使用的壓樁機本身非常笨重，組裝與遷移都較困難。2.灌筑樁施工機械（1）擠土成孔法擠土成孔法所是哦那個的設(shè)備與施工預(yù)制樁的設(shè)備相同，該方法是把一根鋼管打入土中，至設(shè)計深度后將鋼管拔出，即可成孔。這種施工方法中常采用振動錘擠土成孔法一般使用于直徑小于500mm的灌筑樁，對于大直徑樁應(yīng)采用取土成孔法。（2）取土成孔法取土成孔法可以采用多種程控機械，其中主要有：沖抓式成孔機。沖抓式成孔機是利用一個懸掛在鉆架上的沖抓斗，對土石進行沖擊后直接抓取、提卸于孔外，使用故土夾石、砂夾石和硬土

6、層的樁基成孔?；剞D(zhuǎn)斗鉆孔機。回轉(zhuǎn)斗鉆孔機的挖土、取土裝置是一個鉆斗。鉆斗下由切土刀，斗內(nèi)可以裝土。反循環(huán)鉆機。反循環(huán)鉆機的鉆頭只進行切土作業(yè)，其構(gòu)造很簡單。取土的方法是把土制成泥漿，用空氣提升法或噴水提升法將泥漿取出。螺旋鉆孔機。螺旋鉆孔機的工作原理類似麻花鉆，邊鉆邊排屑，是目前我國施工小直徑樁孔的主要設(shè)備。螺旋鉆孔機又分為長螺旋和短螺旋兩種。鉆擴機。鉆擴機是一種成型帶擴大頭樁孔的機械。5.2預(yù)制樁施工機械5.2.1樁架樁架是裝由支撐打樁設(shè)備的導架及導架附件的機械地盤，其作用是支持樁身和樁錘，將樁吊到打樁位置，并在打入過程中引導樁的方向，保證樁錘沿著所要求方法沖擊的打樁設(shè)備。樁架由履帶式、步履

7、式、軌道式和滾管式等。履帶式樁架使用最方便，應(yīng)用最廣，發(fā)展最快。軌道式樁架造價較低，但使用時需要鋪設(shè)軌道，已被步履式樁架所取代。步履式樁架和滾管式樁架適用于中小樁基的施工。1.履帶式樁架履帶式樁架以履帶為進行裝置，機動性好，使用方便，由懸掛式樁架、三支點式樁架和多功能樁架三種。目前國內(nèi)、外生產(chǎn)的液壓履帶式主機既可以作為起重機使用，也可以作為打樁架使用。（1）懸掛式樁架懸掛式樁架以通過履帶起重機由地盤，卸去吊鉤，將吊臂頂端與樁架連接，樁架立柱底部由支撐桿與回轉(zhuǎn)平臺連接。為了增加樁架作業(yè)時整體的穩(wěn)定性，在原有起重機地盤商需附加配種。底部支撐架是可以伸縮的桿件，調(diào)整底部支撐桿的伸縮長度，立柱就可以從

8、垂直位置改變成傾斜位置，這樣可以滿足打斜樁的需要。由于這類樁架的側(cè)向穩(wěn)定性主要由起重機下部的支撐桿7保證，側(cè)向穩(wěn)定性較差，故只能由于小樁的施工。表5.2.1     項目型號適應(yīng)最大柴油錘型號導桿長度/ (mm) 錘機中心距/ ( mm)DJUIBDJU25DJU40DJT60DJUIOOD1821330D2524330D4027330D6033600330/6000D10033600330/600導桿傾斜范圍前傾/(ºº)55555后傾/(º)18.518.5185導桿水平

9、調(diào)整范圍/ (mm) 樁架負荷能力/ (kN) 樁架行走速度/ (km/h) 上平臺回轉(zhuǎn)速度/ (r/min)2001000.5<12001600.5<12002400.5<12003000.5<12005000.5<1履帶運輸時全寬/ (mm)履帶工作時外擴后寬/ (mm) 接地比壓/ (MPA) 發(fā)動機功率/ (kw)3000<0.09860-753000<0.09897-12030003960<0.120134lt;

10、0.120134lt;0.120134-179樁架作業(yè)時總質(zhì)量/ (kg)40000500006000080000100000      （2）三支點是履帶樁架三支點是履帶樁架為專用的樁架，也可以由履帶起重機改裝(平臺部分改動較大)，主機的平衡重至回轉(zhuǎn)中心的距離以及履帶的長度的寬度比起重機主機的相應(yīng)參數(shù)要大些，整機的穩(wěn)定性好。樁架的立柱上部由兩個斜撐桿與機體連接，立柱下部與機體托架連接，因而稱為三支點式樁架。斜撐桿支撐在橫量的球座上，橫梁下有液壓支腿。圖5.2.2為JUS100型三支點是履帶樁架，采用液壓傳動，動力用柴

11、油機。樁架由履帶主機12、托架7、樁架立柱8、頂部滑輪組1、后橫梁13、斜撐桿9以及前后支腿等組成。履帶主機由平臺總成、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、卷揚機構(gòu)、動力傳動系統(tǒng)、行走機構(gòu)和液壓系統(tǒng)等組成。本機采用先導、超微控制，雙導向立柱（導向架），立柱高33m，可以裝8t以下各種規(guī)格的錘頭，頂部滑輪組能擺動，可以裝螺旋鉆孔機和修理用的升降裝置。托架7用四個銷子和主機12相連，托架的上部有兩個轉(zhuǎn)向滑輪用于主、副吊鉤起重干絲繩的轉(zhuǎn)向。導向架8和主機通過兩根斜撐桿9支撐。后斜撐桿為管形桿與斜撐液壓缸連接而成。斜撐液壓缸的支座與后橫梁13伸出部位相連，構(gòu)成了三點式支撐結(jié)構(gòu)。在后橫梁13兩側(cè)有兩個后支腿14，上面各有一個支腿

12、液壓缸，可以支撐導向架，使之不會前傾。（3）多功能履帶樁架圖5.2.3為意大利土力公司的R618型多功能履帶樁架總體構(gòu)造圖。這種多功能履帶樁架可以按樁回轉(zhuǎn)斗、短螺旋鉆孔器、長螺旋鉆孔器、柴油錘、液壓錘、振動錘和沖抓斗等多種工作裝置，還可以配上全液壓套管擺動裝置，進行全套管施工作業(yè)。另外，該機還可以進行地下連續(xù)墻施工和逆循環(huán)鉆孔，做到一機多用。這種多功能履帶樁架自重65t，最大鉆深60m，最大樁徑2m，鉆進力矩172kN m，配上不同的工作裝置可以設(shè)用于砂土、泥土、沙礫、卵石和巖石等的成孔作業(yè)。（2）步履式樁架步履式樁架是國內(nèi)應(yīng)用較為普通的樁架，在步履式樁架商可以配用長、短螺旋鉆孔器、柴油錘、液

13、壓錘和振動樁錘等設(shè)備進行鉆孔和打樁作業(yè)。圖5.2.4（a）為DZB1500型液壓步履式鉆孔機的構(gòu)造圖，由短螺旋鉆孔器和步履式樁架組成。轉(zhuǎn)移施工場地時，可以將鉆架放下，安上行走輪胎，形成如圖5.2.4（b）所示的移動狀態(tài)。一些步履式樁架的主要技術(shù)性能指示如表5.2.2所示。表5.2.2表5.2.2       適應(yīng)最大柴油錘型號導桿長度/ (mm) 錘機中心距/ ( mm)DJB12DJB18DJB25DJB40DJB60DJB100D1218330D2521330D4024330D6027600

14、D10033600330/6005D6040600330/600導桿傾斜范圍前傾/(ºº)555555后傾/(º)18.518.518518.5上平臺回轉(zhuǎn)角度/ (º) 樁架負荷能力/ (kN) 樁架行走速度/ (km/h) 上平臺回轉(zhuǎn)速度/ (r/min)120600.5<11201000.5<11201600.5<13602400.5<13603000.5<13605000.5<1履板導距/ (mm)履板長度/ (mm) 接地比壓/ (

15、MPA) 30006000<0.09838006000<0.09844008000<0.12044008000<0.120600010000<0.120600010000<0.1205.2.2柴油打樁機柴油打樁機由樁架和柴油打樁錘組成柴油打樁錘的工作原理與柴油發(fā)動機相同，即利用柴油在氣缸內(nèi)燃燒時所產(chǎn)生的爆炸力將錘頭頂起，然后再自由下落進行沖擊沉樁。柴油錘分為筒式柴油錘和導桿式柴油錘兩類。導桿錘的構(gòu)造簡單，與單缸柴油機相似，其沖擊部分是汽缸沿導桿上下移動，導桿的下端是活塞、錘座與噴油嘴。導桿錘汽缸的形成可以通過給油量的變化來進行調(diào)節(jié)。由于導桿錘的打擊

16、能小，安裝精度要求高，且沉樁效率也部如筒式柴油打樁錘高，故今年來主要發(fā)展筒式柴油樁錘，并制定和形成了我國筒式柴油打樁吹的系列標準。下面就其構(gòu)造、工作原理及技術(shù)性能加以介紹。1.筒式柴油打樁錘的構(gòu)造筒式柴油打樁錘的構(gòu)造如圖5.2.5所示，由錘體、燃料供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)等構(gòu)成。（1）錘體錘體主要由上汽缸16、導向缸17、下汽缸21、上活塞1、下活塞14和緩沖墊5等組成。導向缸在打斜樁時為上活塞引導方向，還可以防止上活塞跳出錘體。上汽缸介于導向燃燒室，是柴油錘爆發(fā)沖擊的工作場所。由于要承受高溫、高壓及沖擊荷載，下氣缸的壁厚要大于上汽缸，材料也較優(yōu)良。上汽缸、下汽缸用高強度螺栓連接

17、。在上汽缸外部附有燃油箱及潤滑油箱，通過附在缸壁上的油管將燃油與潤滑油送至下汽缸上的燃油泵與潤滑油泵。上活塞和下活塞都是工作活塞，上活塞又稱自由活塞，不工作時位于下汽缸的下部，工作時可以在上汽缸、下汽缸內(nèi)跳動，上活塞、下活塞都靠活塞環(huán)密封。并承受很大的沖擊力和高溫高壓作用。在下汽缸底部外端環(huán)與下活塞沖頭之間裝有一個緩沖墊5（橡膠圈），緩沖墊主要作用是緩沖打樁時下活塞對下汽缸的沖擊。在下汽缸四周，分布著斜向布置的進、排氣氣管，供給氣和排氣用。（2）燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)由燃油箱、濾清器、輸油管和燃油泵組成。上活塞在氣缸內(nèi)落下時，打擊燃油泵的曲臂，使燃油泵將油噴入下活塞表面。隨著活塞上下運動，油

18、泵一次又一次地噴油，是柴油連續(xù)爆燃，于是柴油錘的工作不停地延續(xù)下去。燃油因上活塞對下活塞沖擊而霧化。（3）潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)由潤滑油箱、輸油管及潤滑油泵組成。潤滑油箱也設(shè)置在上汽缸外側(cè)。兩個潤滑油泵分別安置在柴油噴油泵的兩側(cè)，當曲臂下壓時，帶動推桿使?jié)櫥捅脤櫥捅贸?。泵出的潤滑油通過兩個出口再數(shù)根油管將油分別送上上汽缸與下汽缸的各個運動部位。（4）冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)有風冷和水冷兩種。水冷是筒式柴油錘下汽缸外部設(shè)置冷卻水套，使水來降低爆炸產(chǎn)生的溫升，冷卻效果比風冷好。風冷構(gòu)造比水冷簡單，使用較方便。2.筒式柴油打樁錘的工作原理（1）噴油過程如圖5.2.6（a）所示。上活塞被起落架吊起，新鮮空氣進

19、入汽缸，燃油泵進行吸油。上火撒提升到一定高度后自動脫鉤掉落，上活塞下降。當下降的活塞碰到油泵的壓油曲臂時，吧一定量的燃油噴入下活塞的凹面。（2）壓縮過程如圖5.2.6（b）所示。上活塞繼續(xù)下降，吸氣口，排氣口被上活塞擋住而關(guān)閉，汽缸內(nèi)的空氣被壓縮，空氣的壓力和溫度均升高，為燃燒爆發(fā)創(chuàng)造條件。（3）沖擊、霧化過程如圖5.2.6（c）所示。當上活塞與下活塞即將相撞時，燃燒室內(nèi)的氣壓迅速增大。當上海哦賽、下活塞碰撞時，下活塞沖擊面的燃油受到?jīng)_擊而霧化、上活塞、下活塞撞擊產(chǎn)生強大的沖擊力，大約有50%的沖擊機械能傳遞給下活塞，通過樁帽，使樁下沉，被成為“第一次打擊”。（4）燃燒過程如圖5.2.6（d）

20、所示。霧化后的混合氣體，由于受高溫和高壓的作用，立刻燃燒爆發(fā)，產(chǎn)生巨大的能量。通過下活塞對樁再次沖擊，即“第二打擊”，同時使上活塞跳起。（5）排氣過程如圖5.2.6（e）所示。上調(diào)的活塞通過排氣口后沒燃燒郭的廢棄從排氣口拍胡。上活塞上升越過然后泵的壓油曲臂后，曲臂在彈簧作用下，回復到原位；同時吸入一定量的燃油，為下次噴油做準備。（6）吸氣過程如圖5.2.6（f）所示。上活塞繼續(xù)上行，汽缸內(nèi)容積增大，壓力下降，新鮮空氣被吸入缸內(nèi)。（7）降落過程如圖5.2.6（g）所示。上活塞上升到一定高度，失去動能，又靠自重自由下落，下落至進氣口、排氣口前，將缸內(nèi)空氣掃除一部分至缸外，然后繼續(xù)下落，開始下一個工

21、作循環(huán)。3.筒式柴油打樁錘的技術(shù)性能國內(nèi)筒式柴油打樁錘主要機型的技術(shù)性能指標及選用要求如表5.2.3所示。型號D18D25D32D40D70沖擊部分質(zhì)量kg18002500320040007000錘總質(zhì)量kg421064907200960018000錘沖擊力kn20001800-20003000-40004000-50006000-10000常用沖程m1.8-2.3適用樁的規(guī)格預(yù)制邊直徑cm30-4035-4540-5045-5555-60鋼管cm樁直徑406090粘性土一般深度m1-21.5-2.52-32.5-3.53-5可達ps平均值300400500>500>500砂土一般

22、深度m0.5-10.5-11-21.5-2.52-3可達貫入擊數(shù)n15-2520-3030-4040-5050巖石樁尖進入深度強風化0.50.5-11-22-3中等風化表層0.511-2錘的常用控制貫入度cm/10擊2-33-54-8設(shè)計單樁極限承載能力kn400-1200800-16001000-16003000-50005000-100005.2.3振動打拔樁機柴油打樁錘是利用沖擊動能使樁下沉，當用其打長樁或截面粗大的樁時，呼應(yīng)要求打樁錘家大沖擊動能，但事實證明，沖擊力過大常會將樁打斷或?qū)额^打裂。采取振動打樁法，即可以較好地解決這個問題。如大型橋梁工程施工時所需打的管樁，直徑很大，幾乎都

23、使用效率較高的振動打拔樁錘實現(xiàn)沉樁。振動沉拔樁機由振動轉(zhuǎn)吹和通用樁架或通用起重機械組成。1.振動錘的分類和特點（1）振動錘的分類振動錘按工作原理可以分為振動式錘和振動沖擊式錘，振動沖擊式錘振動器產(chǎn)生的振動部直接傳遞給樁，而使通過沖擊塊作用在樁商，使樁受到連續(xù)的沖擊。振動沖擊式錘口語用于粘性土壤和堅硬涂層商的打樁和拔樁工程。振動樁錘跟軍電動機和振動器相互連接的情況，分為剛形式錘和柔性式錘兩種。剛形式振動錘的電動機與振動器剛性連接，工作時電動機也受到振動，必須采用耐振電動機，此外，工作時電動機參加振動加大了振動體系的質(zhì)量，使振幅減小；柔性是振動錘的電動機與振動器用減震彈簧隔開（適當?shù)剡x擇彈簧刀剛度

24、，可以使電動機受到的振動嫌少到最低程度），電動機不參加振動，但電動機的自重仍然通過彈簧作用在樁身上，給樁身一定的附加載荷，有助于樁的下沉。柔性式振動錘構(gòu)造復雜，未能得到廣泛應(yīng)用。振動樁錘根據(jù)強迫振動頻率的高低可以分為低頻、中頻、高頻三種。但其頻率范圍的劃分丙沒有嚴格的界限，一般以300700r/min為低頻， 7001500r/min為中頻， 23002500r/min為高頻。還有采用振動頻率達6000r/min的成為超高頻。另外，振動樁錘根據(jù)原動機可以文衛(wèi)電動式振動錘、氣動式震動錘與液壓式振動錘，按構(gòu)造又可以分為振動式振動錘和中心孔振動式振動錘。我國是以振動錘的偏心力矩M來標定振動錘的規(guī)格。

25、偏心力矩是偏心塊的重量q與偏心塊中心至回轉(zhuǎn)中心的距離r的乘積M=qr。此外，還有以激振力P或電動機功率W來標定振動錘規(guī)格的，。（2）振動錘的特點振動錘是靠減小樁與土壤間的摩擦力達到沉樁的目的的，所以在樁和土壤間摩擦力減小的情況下，可以用稍大于樁和錘重的力即可以將樁拔起。因此，振動錘不僅適合于沉樁，而且適合于拔樁、沉樁、拔樁效率都很高。振動錘使用方便，不用設(shè)置導向樁架，只要用起重機吊起即可以工作。但目前振動錘絕大部分采用電力驅(qū)動，因此，必須有電源，而且需要較大容量，工作時要拖著電纜，液壓振動錘尚處于研究階段。振動錘工作時不損傷樁頭。振動錘工作噪聲小，不排除任何有害氣體。振動錘不僅能施工預(yù)制樁，而

26、且適合施工灌筑樁。振動錘的構(gòu)造振動錘的主要組成部分是原動機、振動器、夾樁器和減震器，如圖5.2.7所示。（1）原動機在絕大多數(shù)的振動錘中均采用籠型異步電動機作為原動機，只在個別小型振動錘中使用汽動機。今年來為了對振動器的頻率進行無級調(diào)節(jié)，開始使用液壓馬達。采用液壓馬達驅(qū)動，由地面控制，可以實現(xiàn)無極調(diào)頻。此外，液壓馬達還有啟動力矩大，外形尺寸小，重量輕等優(yōu)點。但液壓馬達也由一些缺點，新詞，還有待進一步研究改進。根據(jù)振動錘的工作特點，對作為振動錘的原動機的電動機，在結(jié)構(gòu)和性能上也是提出以些特殊要求：要求電動機在強烈的振動狀態(tài)（振動加速度可達10g）下能可靠地運轉(zhuǎn)。要求電動機有很高的啟動力矩和過載能

27、力。要求電動機能適應(yīng)戶外工作。（2）振動器振動器是振動錘的振源，由液壓式振動器和機械式振動器。機械式振動器常用的是兩軸振動器，也有四軸或六軸振動器。液壓式振動器按其工作原理可以分為偏心塊式和潤閥式兩種。液壓振動器可以進行無極變頻、變幅以適應(yīng)不同的作業(yè)條件；可以實現(xiàn)一體化作業(yè)、智能化控制，大大提高作業(yè)的效率。（3）夾樁器振動錘工作時必須與樁剛性相連，這樣才能吧振動錘所產(chǎn)生的不斷變化大小和方向（向上向下）的激振力傳遞給樁身。因此，振動錘全部采用液壓夾樁器。液壓夾樁器夾持力大，操作迅速，相對重量輕，其主要組成部分是液壓缸、倍率杠桿和夾鉗。當改變樁的形狀時，夾鉗應(yīng)能做相應(yīng)的變換。振動錘用做灌筑樁施工時

28、，樁管用法蘭以螺栓和振動錘連接，不用夾樁器。在小型振動錘商采用手動杠桿式夾樁器、手動液壓式夾樁器或氣動式夾樁器。（4）減振器減振器安裝在振動器的上部，用以避免（或減輕）振動器對吊鉤的振動。減振器是彈性懸掛裝置，一般由數(shù)組螺旋彈簧組成，如圖5.2.7所示。減振器在沉樁時受力較小，而拔樁時受較大的拉力，為了避免在拔樁時彈簧過載失敗，彈簧設(shè)計的主參數(shù)是拔樁時所受最大的拉力。3.振動錘的技術(shù)參數(shù)一些常見機型的振動錘技術(shù)參數(shù)如表5.2.4所示。型號DZ22DZ90DZJ60DZJ90DZJ240VM2-4000EVM2-1000電動機功率KW2290609024060394靜偏心距N.M13.21200

29、-3530-4030-3528300、6006008001000激振力kN1003500-4770-5460-1822355.4026698941119振動頻率Hz148.5-空載振幅mm6.8220-7.00-6.60-12.27、8、9、48、10、6、13、3允許拔樁力KN80240215254686250500表5.2.4          5.2.4靜力壓樁機靜力壓樁機是依靠靜壓力將樁壓入底層的施工機械。當靜壓力大于沉樁阻力時，樁就沉入土中。壓樁機施工時無振動，無噪聲，無廢氣污染，對地基及周圍建筑物影響較

30、小。能避免沖擊式打樁機因連續(xù)打擊樁而引起樁頭和樁身的破壞，并且在城市中應(yīng)用對周圍的環(huán)境影響較小。靜力壓樁機使用語軟土底層機沿海和沿江淤泥底層中施工。1.靜力壓樁機的分類和構(gòu)造靜力壓樁機分為機械式壓樁機和液壓式壓樁機。目前，機械式壓樁機已很少采用。圖5.2.8為YZY-500型全液壓靜力壓樁機，主要由支腿平臺結(jié)構(gòu)、長船行進機構(gòu)、短船行進機構(gòu)、夾持機構(gòu)、導向壓樁機構(gòu)、起重機、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和操作室等部分組成。（1） 支腿平臺機構(gòu)支腿平臺由底盤、支腿、頂升液壓缸和配重梁等組成。底盤的作用是支承導向壓 架、夾持機構(gòu)、液壓系統(tǒng)裝置和起重機。液壓系統(tǒng)和操作室安裝在底盤上，組成了壓樁 的液壓電控操縱系統(tǒng)

31、。配重梁上安置了配重塊，支腿由球鉸裝配在底盤上。支腿前部安 的頂升液壓缸與長船行進臺車鉸接。底盤上的球頭軸與短船行進及回轉(zhuǎn)機構(gòu)相連。底盤 的支腿在拖運時可以收回并攏在平臺邊，工作時支腿打開并通過連桿與平臺形成穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)。 (2) 長船行進機構(gòu) 圖S5.2. 9 為長船行進機構(gòu)。工作時，頂升液壓缸4頂升使長船落地，短船離地，接著長船液壓缸2 伸縮推動行進臺車1，使樁機沿著長船軌道前后移動。頂升液壓缸回縮使 船離地，短船落地。短船液壓缸動作時，長船船體3 懸掛在樁機上移動，重復上述動作 樁機即可縱向行進。 (3) 短船行進機構(gòu)與回轉(zhuǎn)機構(gòu) 1一操作室；2一起重機；3一液壓系統(tǒng)：4一電氣系統(tǒng)；5一

32、支腿；6一配重鐵：7一導向壓樁架 8一長船行進機構(gòu)；9一平臺機構(gòu)；10一夾持機構(gòu)；11一短船行進及回轉(zhuǎn)機構(gòu) (a) 圖5. 2. 8 YZY一500 型全液壓靜力壓樁機結(jié)構(gòu)簡圖 2 1一長船行進臺車；2一長船液壓缸：3一長船船體：4一頂升液壓缸；5一支腿 圖5.2.9 長船行進機構(gòu)簡圖 圖5. 2. 10 為短船行進機構(gòu)與回轉(zhuǎn)機構(gòu)。工作時，頂升液壓缸動作，使長船落地，短船離地，然后短船液壓缸9 工作使船體11沿行進梁5 前后移動。頂升液壓缸回程，長船離地、短船落地，短船液壓缸伸縮推動行進輪10沿船體的軌道行進，帶動樁機左右轉(zhuǎn)動。 上述動作反復交替進行，實現(xiàn)樁機的橫向行進。樁機的回轉(zhuǎn)動作是：長船

33、接觸地面，短船 離地，兩個短船液壓缸各伸長1/2行程，然后短船接觸地面，長船離地，此時讓兩個短船液 壓缸一個伸出一個收縮，于是樁機通過回轉(zhuǎn)軸使回轉(zhuǎn)梁2 上的滑塊在行進梁上作回轉(zhuǎn)滑 動。液壓缸行程走滿，樁機可以轉(zhuǎn)動10°左右，隨后頂升液壓缸讓長船落地，短船離地. 兩個短船液壓缸又恢復到1/2行程處，并將行進梁恢復到回轉(zhuǎn)梁平行位置。重復上述動作，可以使整機回轉(zhuǎn)到任意角度。1一球頭軸；2一回轉(zhuǎn)梁：3一底盤：4一回轉(zhuǎn)軸：5一行進梁；6一滑塊；7一掛輪 8一掛輪支座；9一短船液壓缸；10一行進輪：11一船體 圖5.2. 10 短船行進機構(gòu)及回轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖 (4) 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)采用雙泵雙

34、回路，兩個電動機驅(qū)動兩個軸向柱塞液壓泵給系統(tǒng)提供動力 (5) 夾持機構(gòu)與導向壓樁架 圖5. 2. 11 為夾持機構(gòu)與導向壓樁架。壓樁時先將樁吊人夾持器橫梁5 內(nèi)，夾持液壓缸7 通過夾板4 將樁夾緊。然后壓樁液壓缸2 伸長，使夾持機構(gòu)在導向壓樁架1內(nèi)向下運 力，將樁壓入士中。壓樁液壓缸行程滿后，松開夾持液壓缸，壓樁液壓缸回縮。重復上述程序，將樁全部壓人地下。1 一導向壓樁架：2一壓樁液壓缸；3一樁；4一夾板：5一夾持器橫梁：6一夾持液壓缸 7一夾持液壓缸支架： 8一壓樁液壓缸球鉸 圖5.2.11 夾持機構(gòu)與導向壓樁架結(jié)構(gòu)簡圖 2. 靜力壓樁機的性能指標 YZY 系列靜壓樁機主要技術(shù)參數(shù)如表5.

35、2. 5 所示 。參數(shù)型號200280400500最大壓入力kn2000280040005000單樁承載能力kn1300-15001800-21002600-30003200-3700邊樁距離m3.93.53.54.5接地壓力mpa0.08/0.090.094/0.120.097/0.1250.09/0.137壓樁樁段截面尺寸m最小0.35x0.350.35x0.350.35x0.350.4x0.4最大0.5x0.50.5x0.50.5x0.50.55x0.55行走速m/s度伸程0.090.880.0690.083壓樁速度m/s0.0330.0380.025/0.0790.023/0.07一次

36、最大轉(zhuǎn)角rad0.460.450.40.21液壓系統(tǒng)額定工作壓力mpa2026.523.422配電功率kw96112112132工作吊機起重力矩kn.m460460480720用樁長度m13131313整機質(zhì)量自質(zhì)量t8090130150配質(zhì)量t130210290350托運尺寸m3.38x4.23.38x4.33.39x4.43.38x4.4YZY 系列靜壓樁機主要技術(shù)參數(shù)表5.25液壓打樁機 利用柴油錘打樁的缺點是噪聲大振動力大，作業(yè)時排出的廢氣又造成嚴重的環(huán)境污染。國外在20世紀60年代開始研究預(yù)制樁打樁機械的隔聲與滅振問題，到20世紀70年代初研制成功了液壓打樁錘。 液壓打樁錘依靠雙作用

37、式油缸來驅(qū)動沖擊部分。根據(jù)其工作原理的不同，液壓打樁錘 目前有兩種結(jié)構(gòu)型式： 一種是活塞桿直接連接于沖擊部分，這種型式一般屬于小型液壓錘 ( 沖擊部分質(zhì)量在1t 以下) ；另一種的沖擊部分由沖擊體與裝在沖擊體內(nèi)的沖擊活塞所組 成，在二者之間還裝有氮氣作為緩沖。因此，在工作的沖擊過程中，沖擊體在下落到其中 的沖擊活塞碰及樁頭時，仍要繼續(xù)下落，一直到?jīng)_擊力經(jīng)過氮氣的緩沖后再全部傳遞給沖 擊活塞，樁才沉入土中。這樣，沖擊力作用在樁上的時間可以大大增長。由于是液壓驅(qū)動，沖擊體向下運動時的動力加速度大。沖擊部分在提升的過程中，油缸內(nèi)的納壓先升起 沖擊體，等到其中的氮氣復原后，沖擊活塞才隨之一起提升起來，

38、離開樁頭。此后依此周而復始地工作。 液壓錘的主要優(yōu)點是： (1) 沖擊力作用在樁頭上的時間長，每次的沖擊功可以大為增加；沖程較柴抽錘短, 擊頻率可以提高 (可以大于100 次/min) ，也不易打壞樁頭。 (2) 通過調(diào)節(jié)油壓，可以使沖擊力得到調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同土壤的樁工作。 (3) 錘頭在完全密封的金屬罩內(nèi)工作，噪聲與振動可以大大清除，同時無廢氣污染。 (4) 能量較大。以荷蘭生產(chǎn)的HBM 型液壓錘為例，沖擊力達9000 30000kN，沖擊功達1100kN . m，功率達2206. 5kw，可以打持重型樁、水下樁，也能打斜樁。5.3 灌注樁施工機械 5.3.1 沖抓成孔機械 圖5. 3. 1

39、 為沖抓成孔機械的外形構(gòu)造，該機械是在一臺履帶式基礎(chǔ)車上安裝動力裝置、卷揚機、鉆架. 沖抓錐、泥漿泵和卸渣槽等設(shè)備組合而成的。在履帶式基礎(chǔ)車的機架 前部安裝著可以豎起和放倒的鉆架2，在鉆架上懸掛著一個沖抓錐3 和可以左右回轉(zhuǎn)的卸渣槽4。作業(yè)時，卷揚機通過鋼絲繩將抓斗提升到一定的高度，使抓斗的瓣片處于張開狀態(tài)，然后依靠抓斗自重快速下落，瓣片依靠沖擊能切入土中，接著，卷揚機旋轉(zhuǎn)，收緊鋼絲繩，將瓣片閉合，斗內(nèi)則抓取了土或石渣，最后將沖抓錐提升至地面并轉(zhuǎn)向孔的側(cè)面 卸去斗內(nèi)的士、石渣等物，完成一個作業(yè)循環(huán)。 實際工程中常用的沖抓錐有雙瓣式和四瓣式兩種，其瓣片的構(gòu)造型式也不一樣，如圖 5.3.2所示。一

40、般雙瓣錐適合沖抓砂土，四瓣錐 (強齒式四瓣錐) 適合沖抓含砂礫石的士壤. 由于沖抓錐的構(gòu)造型式不同，其操縱方法也不一樣，如單繩索操縱式或雙繩索操縱式等。(a）動用于含砂礫石的雙瓣錐(b) 強齒式四瓣錐 (c）用于一服砂上的雙辯錐 使用沖抓機械成孔的施工方法一般有泥漿靜水壓護壁法和全套管護壁法兩種，若來用 泥漿靜水壓護壁法施工需另設(shè)一臺泥漿泵： 采用全套管護壁法施工則需設(shè)有專用的套管壓拔裝置。 沖抓成孔機械的規(guī)格與技術(shù)性能指標如表5. 3. I 所示。性能指標型號A-3A-5成孔直徑mm480-600450-600最大成孔深度m1010抓錐長度mm22562365抓片張開直徑mm450430抓片

41、個數(shù)44提升速度m/min1518卷揚機起重量/t2.02.5平均工效5-65-65.3.2 螺旋鉆孔機械 螺旋鉆孔機的工作原理與麻花鉆相似。作業(yè)時，鉆渣(泥土、砂石) 可以沿螺旋槽 自動排出孔外，鉆出來的樁孔規(guī)則，且不需要泥漿護壁和高壓水滑底，鉆孔達到要求的深度后，提出鉆桿、鉆頭，撓筑混凝土，待其凝結(jié)、硬化后，便形成所需要的基礎(chǔ)樁。螺旋 鉆孔機具有成孔效率高、振動小、噪聲低和污染小等優(yōu)點，是我國樁機發(fā)展較快的一種類 。螺旋鉆孔機所用的工作裝貨一般是長螺桿，有些情況下也來用斷續(xù)排上的短螺桿，還 有一種可以鉆成形擴大頭樁孔的雙螺鉆。 1. 長螺旋鉆孔機 長螺旋鉆孔機分汽車式鉆孔機和履帶式鉆孔機兩

42、類，由鉆架和鉆具組成，適合于地下 水位較低的粘土及砂土層施工。 (1) 長螺旋鉆具的結(jié)構(gòu) 長螺旋鉆具由動刀頭、鉆桿、中間穩(wěn)桿器、下部導向圈和鉆頭等組成，如圖5.3.3所 示。鉆孔器通過滑輪組懸掛在樁架上。鉆孔器的升降、就位由樁架控制。為保證鉆桿鉆進 時的穩(wěn)定和初鉆時插鉆的準確性，在鉆桿長度1/2處，安裝有中間穩(wěn)桿器，在鉆桿下部裝有導向圈。導向圈固定在樁架立柱上。1）動力頭動力頭是螺旋鉆機的驅(qū)動裝置，有機械驅(qū)動和液壓驅(qū)動兩種方式，由電動機(或液 壓馬達) 和減速箱組成。國外多用液壓馬達驅(qū)動，液壓馬達自重輕，調(diào)速方便。螺旋鉆 機應(yīng)用較多的為單動單軸式，由液壓馬達通過行星減速箱 (或電動機通過減速箱

43、) 傳遞動力。單動單軸式鉆機動力頭具有傳動效率高，傳動平穩(wěn)的特點。2) 鉆桿 鉆桿在作業(yè)中傳遞力矩，使鉆頭切削土層，同時將切下來的泥土通過鉆桿輸送到地面。鉆桿是一根焊有連續(xù)螺旋葉片的鋼管，長螺桿的鉆桿分段制作，鉆桿與鉆桿的連接可 以采用階梯法蘭連接，也可以用六角套筒并通過錐銷連接。螺旋葉片的外徑比鉆頭直徑小 20 -30mm，這樣可以減少螺旋葉片與孔壁的摩擦阻力。螺旋葉片的螺距約為螺旋葉片直徑的0.6 -0. 7 倍。長螺旋鉆孔機鉆孔時，孔底的士壤沿著鉆桿的螺旋葉片上升, 把土卸于鉆桿周圍的地面上，或通過出料斗卸于翻斗車等運輸工具運走。切土和排土都是連續(xù) ，成孔速度較快，但長螺旋的孔徑一般小于

44、1m，深度不超過20m。 3) 鉆頭 鉆頭用于切削土層，鉆頭的直徑與設(shè)計的樁孔直徑一致。為提高鉆孔的效率，適應(yīng)不同的鉆孔需要，長螺旋鉆應(yīng)配備各種不同的鉆頭，如圖5. 3.4 所示。 (a) 雙翼尖底鉆頭(b)平后鉆頭 圖5.3.4 長螺旋鉆頭型式簡圖 回雙翼尖底鉆頭。雙翼尖底鉆頭是最常用鉆頭型式，其翼邊上焊有硬質(zhì)合金刀片，可 以用來鉆硬粘土或凍土。 平底鉆頭。平底鉆頭的特點是在雙螺旋切削刃帶上有耙齒式切削片，耙齒上焊有硬 質(zhì)合金刀片。平底鉆頭適用于松散土層的鉆孔 圓耙式鉆。耙式鉆在鉆頭上焊了六個耙齒，耙齒露出刃口5cm 左右，適用于有磚塊 瓦塊的雜填土層的鉆孔。園簡式鉆頭。筒式鉆頭在筒裙下部刃

45、口處鑲有八角針狀硬質(zhì)合金刀頭，合金刀頭外露 2mm左右，每次鉆取厚度小于簡身高度，鉆進時應(yīng)加水冷卻，適用于鉆混凝土塊、條石 等障礙物。 4) 中間穩(wěn)桿器 中間穩(wěn)桿器用鋼絲繩懸掛在鉆機的動力頭上，并隨鉆桿動力頭沿樁架立柱上下移動 而導向四則基本上固定在導桿最低處。 (2) 鉆桿的速度 鉆桿的回轉(zhuǎn)速度是影響輸土速度的重要參數(shù)之一。由于鉆桿的轉(zhuǎn)動，鉆頭切下來的土 塊被送到螺旋葉片上，由螺旋葉片向上輸送。在螺旋葉片中運動的士受力比較復雜，土能 在螺旋葉片中上升有兩個原因，即土塊間的推擠作用和離心作用，即土在螺旋葉片中上升 的作用力有兩種： 推擠上升力和離心上升力。所謂推擠上升力是先切下來的士被后切下來

46、 的士推擠而產(chǎn)生的力： 離心上升力是指土塊受到自身的離心力所產(chǎn)生的摩擦力沿葉片方向上的分力。低轉(zhuǎn)速時，推擠上升力占主導作用，土與葉片間的摩擦力大，損耗功率大。當孔深較大時，容易形成“土塞”，此時，不得不把鉆桿提起，清除螺旋葉片的士，然后放下再鉆。鉆桿的轉(zhuǎn)速越大，離心上升力越大，而推擠上升力越小，當達到某一定的轉(zhuǎn)速時，推擠上升力為零，此時，即使只有一個土塊也能順利排到地面，這個轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速公式 式中： r鉆桿角速度 螺旋葉片外緣螺旋角； 土塊與孔壁的摩擦系數(shù)； 土塊與葉片之間的摩擦系數(shù)； R 螺旋葉片半徑； g重力加速度。當超過臨界轉(zhuǎn)這時，土塊之間無擠壓，不發(fā)生“土塞”現(xiàn)象，可以大

47、大提高輸土遠 度和作業(yè)效率。 2. 短螺旋鉆孔機 短螺旋鉆饑的鉆桿與長螺旋鉆機鉆桿的結(jié)構(gòu)相似，主要不同點在于前者的螺旋葉片較短，即鉆桿下部焊接僅2m 左右的螺旋葉片。由此，兩者作業(yè)方式有很大的差別。短螺旋鉆的工作過程是將鉆頭放下進行切削鉆進，切下來的士堆積在螺旋葉片之間，當土堆滿后 把鉆桿連同所堆的士提起卸掉?？梢姡搪菪@的提上方式不同于長螺旋鉆，長螺旋鉆依 靠螺旋葉片直接輸土，提土是連續(xù)的；短螺旋鉆依靠提鉆卸土，提上是間斷的。 短螺旋鉆有兩種轉(zhuǎn)速： 鉆進轉(zhuǎn)速和卸土轉(zhuǎn)速。由于短螺旋鉆不需依靠離心力輸土，所以，短螺旋鉆的鉆進轉(zhuǎn)速不需超過臨界轉(zhuǎn)速。當土堆滿螺旋葉片后拔起鉆桿，并把鉆桿移到卸土地點

48、，通過旋轉(zhuǎn)鉆桿把螺旋葉片中的士甩開，此時的速度稱為卸土速度。為提高卸 土效率和卸凈性，卸土速度選得較高。此外，由于短螺旋鉆桿自身的重量較小，在鉆進時需要加壓；而在提鉆時，因為攜帶著大量的士而形成土塞，所以，需要有較大的提升力 短螺旋鉆機提鉆和下鉆頻繁，每次下鉆都需準確定位，所以，為提高鉆孔效率和質(zhì)量，應(yīng)有高效. 精確的定位裝置。圖5. 3. 5 是一種裝在汽車底盤上的液壓短螺旋鉆機。鉆桿以護套1 罩住，使其不被泥土污染。鉆桿下部焊有螺旋葉片5 (約1.5m) ，葉片下端有切削刃。液壓馬達4 通過變速箱驅(qū)動鉆桿，鉆桿的鉆進轉(zhuǎn)速和卸土速度分別為：45r/min 和198r/min，短螺旋鉆架的傳動

49、機構(gòu)放在下端，這是為了降低重心，提高整機的作業(yè)穩(wěn)定性。3. 雙管雙螺旋鉆擴機 樁的下部帶有擴大頭的樁稱為擴頭樁。擴頭樁的樁孔可以用鉆擴機來完成。鉆擴機有多種型式，圖5. 3. 6 為一種雙管雙螺旋鉆擴機鉆具的總體示意圖。該鉆具是由兩根并列的 無縫鋼管10 組成。鋼管內(nèi)各有一根螺旋葉片5。兩根鋼管由若干隔板掉在一起，外面有 護罩4，在兩根鋼管的側(cè)面開有若干出土窗口。在兩根鋼管下端各鉸接一段相同直徑的鋼管6 (稱為刀管)，刀管內(nèi)裝有螺旋葉片軸，上、下葉片軸用萬向節(jié)連接。所以，刀管內(nèi)的螺旋葉片可以隨刀管向外張開的同時，也可以在上部鋼管的螺旋葉片軸帶動下轉(zhuǎn)動。刀管的張開和并攏是由擴孔液壓缸3 通過推桿8 來驅(qū)動。在刀管下端裝有鉆孔刀刃7，在刀 奮側(cè)面裝有擴孔刀刃9。在開始工作時，下面的兩條刀管是并攏的。電動機通過減速器使兩根并列的管子繞其共同的軸線旋轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn))，同時使兩根螺旋葉片鈾高速旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))。這時鉆孔刀切土， 鉆出一個圓孔。鉆孔刀把切下來的士送進管子里，土被管內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片拋向管壁。這里的輸送原理與長螺旋鉆機的工作原理相同，其不同之處是：在長螺旋鉆機里士是被拋向孔壁，而在鉆擴機里土是被拋向鋼管壁。土被窩心力壓在背壁上，由于一擴大的作 用，土和葉片之間有了相對運