工程机械概论07_桩工机械（PDF45页）

工程机械概论主讲： E­MAIL: [e-mail] 工程机械概论：姜华 [e-mail]第七章桩工机械桩工机械第一节桩工机械的功能与类型第二节预制桩施工机械第三节桩架第四节灌注桩成孔机械桩工机械的功能与类型预制桩施工机械灌注桩成孔机械Ø桩工机械是进行桩基础工程施工的各种机械设备的总称Ø桩基础组成：桩、承台，施工的关键在于Ø桩按施工方法的不同分为：预制桩①预制桩施工：是将预制好的桩②灌注桩施工：是先在地基上按设计要求的位置然后在孔内置筋、灌注混凝土而成桩第一节桩工机械的功能与类型是进行桩基础工程施工的各种机械设备的总称。施工的关键在于：成桩预制桩、灌注桩预制好的桩沉入设计要求的深度；是先在地基上按设计要求的位置、尺寸成孔，而成桩。桩工机械的功能与类型一、预制桩施工机械施工预制桩有三种方法：打入法（1）打入法：是利用打桩机依靠桩锤冲击桩头头受到一个很大的力，而使桩身贯入土中的一种方法（2）振动法：是利用振动沉拔桩机频振动，使桩尖处和桩身周围的阻力大大减小稍加压力的作用下贯入土中。（3）压入法：采用静力压拔桩机入土中。这种施工方法噪声低本身比较笨重，组装迁移都较困难打入法、振动法、压入法依靠桩锤冲击桩头，在冲击瞬间桩而使桩身贯入土中的一种方法。振动沉拔桩机上的振动桩锤使桩身产生高使桩尖处和桩身周围的阻力大大减小，桩在自重或。静力压拔桩机对桩施加持续静压力，把桩压这种施工方法噪声低，桩头不受损坏。但是压桩机组装迁移都较困难。二、灌注桩施工机械p灌注桩的施工关键：成孔p成孔方法：挤土成孔法、取土成孔法（1）挤土成孔法：是把一根铁管打入土中将钢管拔出，即可成孔。这种施工方法常用为振动桩锤既可将钢管打入得以重复使用。（2）取土成孔法：主要采用的成孔机械有回转斗钻孔机、反循环钻机取土成孔法是把一根铁管打入土中，至设计深度后这种施工方法常用振动桩锤，因为振动桩锤既可将钢管打入，还可将钢管拔出，可使钢管主要采用的成孔机械有：全套管钻孔机、反循环钻机、螺旋钻孔机、钻扩机等返回第二节预制桩施工机械预制桩的沉桩施工方法有：锤击法、锤击法静力压桩法预制桩施工机械、静力压桩法、振动法、水冲法振动法桩锤：锤击法：打桩设备包括桩锤、⑴落锤 ——构造简单、施工方便升施打，可随意调整落锤高度。⑵汽锤 ——利用蒸汽或压缩空气分，单动式汽锤锤重3～15t，锤击频率度快、效率高、适宜打各类桩；率100～135次/min，可打斜桩、、桩架和动力设备。施工方便，锤重一般0.5～1.5t，用卷扬机拉。速度慢、效率低、对桩身损伤大。压缩空气为动力进行锤击。有单动和双动之锤击频率40～60次/min，落距短、速；双动式汽锤锤重0.6～3.5t，锤击频、水下打桩和拔桩。目前已较少使用。⑶柴油锤——构造简单、施工方便式和筒式两种，锤重2～7.2t，由于噪音和空气污染等公害，在城市施工日益受到限制不适用硬土和软土中打桩；国内最大的 D180筒式柴油锤 HHP系列液压打桩锤施工方便，有导杆由于噪音、振动在城市施工日益受到限制，⑷液压打桩锤——无噪音、冲击频率高，并适合水下打桩，是理想的冲击式打桩设备，但构造复杂、造价较高。国内最大的筒式柴油锤桩锤的选择：锤击法沉桩施工，桩锤选择是关键条件选择桩锤的类型，然后决定锤重的1.5～2倍时效果较为理想（的锤，但不宜小于桩重的75% 施工中应“重锤轻击落距小)，这样桩极易打入土中坏桩头，也不会产生桩身回跃桩锤过轻时，极易损坏桩头桩锤选择是关键。首先应根据施工然后决定锤重，一般锤重大于桩重（桩重大于2t 时可采用比桩轻 75%）。重锤轻击”(锤的重量大而这样桩极易打入土中，不会打也不会产生桩身回跃(回弹)；，则会出现“轻锤高击”，极易损坏桩头，桩也难以打入土中。一、柴油打桩锤Ø利用桩锤的冲击部分(锤体击力和柴油燃烧爆发的能量机械称为柴油打桩锤打桩机锤）。Ø按桩锤的动作特点和结构的不同可分为式、筒式①导杆式：锤体沿两根导杆上下跳动②筒式：锤体在一个具有吸排气孔和喷油孔的钢筒里上下跳动。锤体)上下跳动所产生的冲击力和柴油燃烧爆发的能量，把桩打入地层的柴油打桩锤打桩机（简称柴油打桩按桩锤的动作特点和结构的不同可分为：导杆锤体沿两根导杆上下跳动。锤体在一个具有吸排气孔和喷油孔的钢（一）构造组成 1、导杆式柴油打桩锤p是公路桥梁、民用及工业建筑中常使用的小型柴油打桩锤p根据柴油打桩锤冲击部分(汽缸)的质量可分为 800三种。p特点：整机质量轻，运输、安装方便桩及小型钢筋混凝土桩，也可用来打砂桩与混凝土桩的沉管p导杆式柴油打桩锤由活塞、缸锤统组成，如图11­1所示。 2、筒式柴油打桩锤图11­2所示为MH72B型筒式柴油打桩锤润滑系统、冷却系统、起落架组成民用及工业建筑中常使用的小型柴油打桩锤。的质量可分为D 1 ­600, D 1 ­1200, D 1 ­1 安装方便，可用于打木桩、板桩、钢板也可用来打砂桩与混凝土桩的沉管。缸锤、导杆、顶横梁、起落架、燃油系型筒式柴油打桩锤，它由锤体、燃油供应系统、组成。Ø工作时卷扬机将气缸提起挂在顶横梁上钩自动脱钩，气缸沿导杆下落套住活塞后体温度迅速上升【图11­3 (a)】。 4（图11­1）的撞击销11推动曲臂从喷油嘴5喷到燃烧室12【图11­3 的高压高温气体混合，立刻自燃爆炸下压，打击桩下沉；另一方面使气缸跳起废气排除，同时新鲜空气进入【一个新的工作循环开始。（二）工作原理 1、导杆式柴油打桩锤的工作原理导杆式柴油打桩锤的工作原理基本上类似于，工作时卷扬机将气缸提起挂在顶横梁上，拉动脱钩杠杆的绳子，挂气缸沿导杆下落套住活塞后，压缩气缸内的气体，气。当压缩到一定程度时，固定在缸锤推动曲臂7旋转，推动燃油泵柱塞，使燃油 3(b)】。呈雾状的燃油与燃烧室内立刻自燃爆炸【图11­3(c)】，一方面将活塞另一方面使气缸跳起，当气缸完全脱离活塞后，【图11­3(d)】。当气缸再次下落时，导杆式柴油打桩锤的工作原理导杆式柴油打桩锤的工作原理基本上类似于二冲程柴油发动机。Ø如图11­4（ a）所示，桩锤启动时升的同时完成吸气和燃油泵的吸油塞下落时一部分动能用于对缸内空气进行压缩高压状态；另一部分动能则转化成冲击的机械能强力冲击，使桩下沉，与此同时击成雾状。如图11­4（c）所示气混合，自行燃烧、爆发膨胀，打桩，另一方面推动上活塞上升 2、筒式柴油打桩锤的工作原理桩锤启动时，卷扬机将上活塞提起，在提升的同时完成吸气和燃油泵的吸油。如图11­4（b）所示，上活塞下落时一部分动能用于对缸内空气进行压缩，使其达到高温、另一部分动能则转化成冲击的机械能，对下活塞进行与此同时，下活塞顶部球碗中的燃油被冲所示，雾化了的柴油与高温、高压空，一方面下活塞再次受到冲击二次另一方面推动上活塞上升，增加其势能。筒式柴油打桩锤的工作原理Ø如图11­4（d）所示，上活塞继续上升越过进排气口打开，排出缸内的废气，燃油泵吸入一定量的燃油，以供下一工作循环向缸内喷油图11­4（c）所示，上活塞继续上行降，新鲜空气被吸入缸内。如图一定高度，失去动能，又靠自重自由下落前，将缸内空气扫出一部分至缸外个工作循环。上活塞继续上升越过进、排气口时，进、，当上活塞跳越过燃油泵曲臂时，以供下一工作循环向缸内喷油。如上活塞继续上行，汽缸内容积增大，压力下图11­4（f）所示，上活塞上升到又靠自重自由下落，下落至进、排气口将缸内空气扫出一部分至缸外，然后继续下落，开始下一二、振动桩锤激振力P： 2 2sin Pmrvj=式中： ——离心力与水平线的夹角j 2sinvj离心力与水平线的夹角。振动法：是将振动锤吊至预制桩顶上连接的桩帽或液压夹桩器内夹紧桩身带动土体振动，使土颗粒间的摩擦力大大减小重和机械力作用下沉入土中。用方便、效率较高。适用于沉钢板桩、钢管桩及长度在 15m内的细长钢筋砼预制桩，在砂土中效率最高，粘土中略差。适用于沉钢板桩、钢管桩及长度在 15m内的细长钢筋砼预制桩，在砂土中效率最高，粘土中略差。 DZM100 是将振动锤吊至预制桩顶上，将桩头套入与振动箱连接的桩帽或液压夹桩器内夹紧，振动锤产生的激振力通过使土颗粒间的摩擦力大大减小，桩在自。振动法沉桩设备构造简单、使 DZM100液压振动锤（三）构造组成Ø利用高频振动(700~1800次/min ) 入土层的机械称为振动沉桩机Ø可以把桩沉入土层，也可以把桩从土层中拔起Ø振动桩锤主要由原动机(电动机支持器和减振器组成。图11 动桩锤。 /min )所产生的力量，将桩沉振动沉桩机（简称为振动桩锤）。也可以把桩从土层中拔起。电动机、液压马达)、激振器、 11­5所示为国产DZ­8 000型振三、静力压桩机静力压桩是利用静压力将桩压入土中但存在挤土效应。适用于软弱土层和邻近有怕振动的建情况。当存在厚度大于2m的中密砂夹层时静力压桩机有：机械式、液压式，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达7000kN。静力压桩机有：机械式、液压式，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达7000kN。静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中无振动、无噪音，适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的的中密砂夹层时，不宜采用静力压桩。静力压桩多采用分段预制、分节压入、逐段接长。当下节桩压入土中后上端距地面0.8～1m时接长上节桩，继续压入。每根桩的压入、接长应连续。静力压桩施工现场分初压时如桩身发生较大移位、倾斜，压入过程中桩身突然下沉或倾斜，桩顶砼破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。静力压桩的分节压入、接长一、构造组成Ø图11­6所示为YZY­500型静压桩机行走机构、压桩架、配重块组成。Ø图11­7所示为YZY­400型静压桩机静压桩机构造上的主要区别在于长船与短船相对平台的方向转动了90°。型静压桩机，它由支腿平台结构、配重块、起重机、操作室等部分型静压桩机，它与YZY­500型静压桩机构造上的主要区别在于长船与短船相对平台Ø图11­8所示为江南造船厂技校研制的内级别最大的静压桩机，与YZY­ 四点: (1) 6000 kN静压桩机压桩油缸有四个 (2) 6000 kN静压桩机在小船上增加了四个支撑液压缸大船落地，小船也可以由四个支撑液压缸升降使之着地桩机的支撑面，大大改善了压桩条件 (3) 6000 kN静压桩机增加了侧向车轮像L形门式起重机的天车行走轮那样所示为江南造船厂技校研制的6000 kN静压桩机，它是目前国 ­500型静压桩机的主要区别有以下静压桩机压桩油缸有四个，比YZY­500型静压桩机多两个。静压桩机在小船上增加了四个支撑液压缸。压桩时，不但小船也可以由四个支撑液压缸升降使之着地，增加了压大大改善了压桩条件。静压桩机增加了侧向车轮，横向力依靠滚动轮来克服，就形门式起重机的天车行走轮那样。Ø (4)图11­9所示为6 000 kV静压桩机的夹持机构缸1，通过套筒6推动滑块7向下运动槽中的滑块套筒12带动推动轴11向右移动头箱体4连为一体，故带动箱体4向右移动紧。这种楔形增力机构的增力大小取决于楔块的倾角与滑槽的倾角根据机械功守恒原理，活动杆做的功等于夹卡做的功行程远大于夹持器夹头的行程，所以夹持器夹头的力量将大幅增加这种夹持机构是6000 kN压桩机的特殊设计静压桩机的夹持机构。当液压油进入液压向下运动，由于滑块的楔形斜面作用，斜向右移动。由于推动轴11与活动夹向右移动，和固定箱体一起将桩夹这种楔形增力机构的增力大小取决于楔块的倾角与滑槽的倾角。活动杆做的功等于夹卡做的功，而活塞杆的所以夹持器夹头的力量将大幅增加。压桩机的特殊设计。第三节Ø桩架是桩工机械的重要组成部分就位和沉桩导向。还可用来安装各种成孔装置装置导向。Ø桩架的形式很多，选择桩架时的长度、施工现场的条件等决定Ø桩架按其移动的方式，可分为式、步履式、轮胎式等几种Ø按桩架结构形式：三点支承式桩架桩架是桩工机械的重要组成部分，用来悬挂桩锤、吊桩还可用来安装各种成孔装置，为成孔选择桩架时，应根据桩锤的种类、桩施工现场的条件等决定。可分为：滚动式、轨道式、履带等几种。三点支承式、悬挂式等多功能桩架：由立柱、