建筑施工機械教程課件 樁工機械ppt教程

1、1,主 編：高文安 楊 庚副主編：陳建軍 馬晉芳 賈 瑜,8 樁工機械,建筑施工機械（第2版）,JIAN ZHU SHI GONG JI XIE,2,,8.1 概述,1,8 樁工機械,目 錄,3,,8.6 全液壓靜力壓樁機,6,8 樁工機械,目 錄,4,【知識目標】了解樁工機械的類型和施工方法；熟悉預制樁和灌注樁的施工機械和施工過程；掌握打樁機、柴油錘、氣動錘、液壓錘、振動沉拔樁機、靜力壓拔樁機

2、、螺旋鉆孔機、鉆擴機、樁架的類型和特點；了解打樁機、柴油錘、氣動錘、液壓錘、振動沉拔樁機、靜力壓拔樁機、螺旋鉆孔機、鉆擴機、樁架的構造、工作原理和使用場合?！灸芰δ繕恕磕軌蛟诠こ淌┕み^程中正確選擇使用打樁機、振動沉拔樁機、靜力壓拔樁機、螺旋鉆孔機、鉆擴機等樁工機械。,8 樁工機械,5,8.1 概述,8.1 概述,6,在建筑工地、港口、碼頭、公路和鐵路橋梁以及海底石油開采等工程中，樁基礎是最常用的基礎形式。樁基礎以承載力大、施工周

3、期短、成本低等優(yōu)點而被廣泛應用。在樁基礎施工中所采用的各種機械，通稱為樁工機械。樁工機械按其工作原理分為沖擊式、振動式、靜壓式和成孔灌注式四類，常用的有柴油打樁機、液壓打樁機、振動打樁機、靜力壓樁機、各種成孔機、連續(xù)墻挖槽機以及與樁錘配套使用的各種樁架等。,8.1 概述,7,樁的類型可分為預制樁和就地灌注樁兩大類。預制樁有預應力鋼筋混凝土方樁、管樁、鋼管樁和H型鋼樁等。灌注樁需要在樁位的地層中先做出孔，然后在孔中澆灌混凝土(或在孔內先放

4、置鋼筋籠，再澆灌混凝土)形成灌注樁。預制樁采用打入法、振動法和靜壓法三種方法施工。所用的機械：打入法用柴油錘、液壓錘等；振動法用振動錘；靜壓法用靜力壓樁機。將預制樁從地層中拔出的機械稱為拔樁機。灌注樁的成孔方法主要有擠土成孔和取土成孔兩種。,8.1 概述,8,擠土成孔法用打入法或振動法將一端封閉的鋼管沉入土層中，然后拔出鋼管即可成孔，它不適用于較大直徑的灌注樁，樁徑一般不超過500mm。取土成孔可以用沖抓斗、抓斗、成孔機、螺旋鉆孔機

5、、回轉斗鉆孔機和潛水鉆機等機械。地下連續(xù)墻可以看做成排的灌注樁，它是先在地層中挖成溝槽，再放置鋼筋籠，然后澆灌混凝土形成墻體。地下連續(xù)墻可以是基礎的一部分，或者只作擋土墻或截水墻用。挖槽的機械有雙輪滾切成槽機、垂直軸多頭鉆機、連續(xù)墻抓斗挖槽機等。,8.1 概述,9,施工預制樁主要有三種方法，即打入法、振動法和壓入法。1．打入法打入法施工的設備是打樁機。它是靠樁錘沖擊樁頭，在沖擊瞬間樁頭受到一個很大的力，使樁貫入土中。打樁機由樁錘和樁

6、架組成。打入法的樁錘有四種形式：（1）落錘它是最古老的樁工機械，構造簡單，使用方便，但貫入力低，生產效率低，對樁的損傷較大。,8.1.1 預制樁施工機械,8.1 概述,10,（2）柴油樁錘其工作原理類似柴油機，是目前最常用的打樁設備，但公害(噪聲及其他污染)較為嚴重。（3）氣動樁錘過去以蒸汽為動力，當柴油樁錘發(fā)展起來后被逐漸淘汰，現在以壓縮空氣為動力又獲新生，而且向大型化方向發(fā)展，以滿足許多大型基礎施工的要求。（4）液壓樁錘它是

7、一種新型打樁機械，由液壓缸提升或驅動錘體產生沖擊力沉樁。它具有沖擊頻率高、沖擊能量大、公害少等優(yōu)點，但構造復雜，造價高。,8.1 概述,11,打樁錘的優(yōu)點是工藝簡單，樁的承載能力大。其缺點是噪聲大，錘擊時易產生振動，對周圍建筑物有不同程度的影響；同一樁長有時不能適應土層變化的需要，有發(fā)生截樁的可能。2．振動法振動法是用振動沉拔樁機，靠振動樁錘使樁身產生高頻振動，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。其

8、沉樁效率高，費用低，不需輔助設備，樁頭不易損壞。,8.1 概述,12,3．壓入法壓入法采用靜力壓拔樁機，對樁施加持續(xù)靜壓力把樁壓入土中。這種施工方法噪聲極小，無空氣污染，樁頭不受損壞。但壓樁機本身比較笨重，組裝、遷移都較困難。除以上幾種施工方法外，還有鉆孔插入法、射水沉拔法和空心樁的挖土沉樁法等。,8.1 概述,13,灌注樁的施工關鍵在成孔。成孔方法有擠土成孔法和取土成孔法兩種。1．擠土成孔法擠土成孔法是把一根鋼管打入土中，至設

9、計深度后將鋼管拔出即可成孔。這種施工方法中常用振動樁錘，因為振動樁錘既可將鋼管打入，還可將鋼管拔出。,8.1.2 灌注樁施工機械,8.1 概述,14,2．取土成孔法取土成孔法主要采用的成孔機械有全套管鉆孔機、回轉斗鉆孔機、反循環(huán)鉆孔機、螺旋鉆孔機和鉆擴機等。,8.1 概述,15,8.2 柴油錘,8.2 柴油錘,16,柴油錘同內燃機一樣，是一個單缸二沖程自由活塞式發(fā)動機，它利用活塞和汽缸的相對往復運動使柴油在燃燒室內燃燒，發(fā)出能量

10、而使樁錘得到提升，然后在具有勢能之后自由落下打擊樁體。柴油錘起動時需要外力，起動后便可連續(xù)打樁。柴油錘按其結構的不同可分為導桿式和筒式兩種。導桿式柴油錘是用導桿為往復運動的缸體導向，活塞固定而缸體運動的柴油錘。筒式柴油錘的活塞在筒形汽缸內往復運動，汽缸固定，其結構和技術性能較為先進，國內目前廣泛采用。,8.2 柴油錘,17,柴油錘的特點包括：（1）構造簡單，維修使用較方便。（2）安裝拆卸方便，便于移動，生產效率較高。（3）有噪音

11、和廢氣排出，振動較大。（4）使用中易受地層的影響，當地層較硬時，沉樁阻力較大，樁錘的反彈力越大跳起的高度越大；當地層較軟時，樁下沉量大，燃油不能爆發(fā)或爆發(fā)無力，樁錘因而不能被提起，使工作停止，這時只好重新起動。（5）柴油錘的有效功率比較小，用來打樁的動能只有40%～50%，另外的50%～60%消耗在燃油壓縮的過程中。,8.2 柴油錘,18,筒式柴油錘依靠活塞上下跳動來錘擊，其構造如圖8.1所示，由錘體、燃料供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動系

12、統(tǒng)等構成。8.2.1.1 筒式柴油錘的工作過程其工作過程為如下幾個階段（見圖8.1）。,8.2.1 簡式柴油錘,8.2 柴油錘,19,圖8.1 筒式柴油錘工作原理1—汽缸；2—上活塞；3—下活塞；4—燃油泵；5—樁帽；6—樁,8.2 柴油錘,20,1.掃氣、噴油上活塞在重力作用下降落，清掃汽缸內的廢氣。當上活塞繼續(xù)下降觸碰油泵的曲臂時，燃油泵就將一定量的燃油注入下活塞。2.壓縮上活塞繼續(xù)下降，將吸排氣口關閉，汽缸內的空氣被

13、壓縮，空氣的壓力和溫度升高。3.沖擊上活塞下降，與下活塞相碰撞產生強大的沖擊力使樁下沉，這是使樁下沉的主要作用力。,8.2 柴油錘,21,4.爆發(fā)在上活塞沖擊下活塞的同時，下活塞中的燃油被霧化，霧化的燃油與高溫氣體混合而燃燒，爆發(fā)出很大的壓力，一方面使樁再次下沉，同時又使活塞向上跳起。5.排氣上活塞因燃油爆發(fā)燃燒產生的壓力作用而上升至一定高度時，吸氣口和排氣口都打開。燃燒過的廢氣在膨脹壓力作用下由吸、排氣口排出。當上活塞上升越

14、過油泵的曲臂后，曲臂在彈簧作用下恢復原位，此時吸入一定量的燃油，為下一次噴油做好準備。,8.2 柴油錘,22,6.吸氣上活塞在慣性作用下繼續(xù)向上運動，當汽缸內產生負壓時，汽缸內又吸入新鮮的空氣。7.降落再次下降，將上活塞的動能全部轉化為勢能，重復上述過程。這個過程往復進行，便是筒式柴油錘的工作循環(huán)。從中可看出，筒式柴油錘靠活塞的往復運動產生的沖擊來進行沉樁，而噴入的柴油即活塞往復運動的能量來源。,8.2 柴油錘,23,8.2.1

15、.2 筒式柴油錘的構造筒式柴油錘的構造見圖8.2，它主要由錘體、燃料供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和起動系統(tǒng)構成。,8.2 柴油錘,24,圖8.2 筒式柴油錘1—導向缸；2—上汽缸；3—潤滑油室；4—上活塞；5—燃油箱；6—燃油濾清器；7—輸油管；8—燃油泵；9—下汽缸；10—下水箱；11—下活塞；12—錐頭螺栓13—錐形螺母；14—月牙墊；15—半圓銅套；16—連接盤；17—緩沖膠墊；18—螺釘；19—連接套；20—卡板；

16、21—潤滑油泵；22—活塞環(huán)；23—阻擋環(huán)；24—上水箱；25—進排氣管；26—蓋；27—導向環(huán)；28—潤滑油箱；29—起落架；30—安全螺釘；31—固定螺栓；32—圓頭螺栓；33—墊圈；34—導向板；35—錐形螺母,8.2 柴油錘,25,1.錘體錘體主要由導向缸1、上汽缸2、下汽缸9、上活塞4、下活塞11和緩沖膠墊17組成。導向缸在打斜樁時既可導引上活塞方向，還可防止上活塞跳出錘體。上汽缸介于導向缸和下汽缸之間，是上活塞

17、的導向裝置。下汽缸是工作汽缸。上下活塞都是工作活塞，承受較大沖擊力，打樁過程中，上活塞容易斷裂。緩沖膠墊裝于活塞和下汽缸連接處，其作用是減少活塞對汽缸的沖擊。上汽缸和上活塞之間采用慣性潤滑，下活塞和下汽缸之間采用強制潤滑。由潤滑油泵壓油，潤滑油泵則由下汽缸的運動來起作用。,8.2 柴油錘,26,2.燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)由燃油箱5、燃油濾清器6、輸油管7、燃油泵8組成。筒式柴油錘的燃油泵有低壓柱塞式和高壓噴嘴式兩種。燃油的供油量可用

18、調節(jié)杠桿來調節(jié)。3.冷卻系統(tǒng)筒式柴油錘在工作時放出大量熱能，使汽缸與活塞等部件溫度升高，會使?jié)櫥宛ざ冉档?，加劇零部件的磨損，而且易產生提前點火的情況，使樁錘不能正常工作。其常設置的冷卻系統(tǒng)有水冷和風冷兩種。,8.2 柴油錘,27,德國Delmag公司生產的筒式柴油錘都用風冷，小型樁錘也常用風冷，冷卻方式是在水箱外面安裝有散熱片。風冷構造比水冷簡單，使用也方便，但水冷冷卻效果比風冷好。4.起落架筒式柴油錘的起落架有兩個主要作用，

19、一是用來提升上活塞進行啟動，二是提升整個樁錘。,8.2 柴油錘,28,導桿式柴油錘和筒式柴油錘不同的是：導桿式柴油錘用汽缸為錘擊部分作升降運動，而筒式柴油錘則以上活塞作為錘擊部分；導桿式柴油錘的燃油用高壓霧化，筒式柴油錘則用沖擊霧化；導桿式柴油錘的打擊能量比筒式柴油錘小，一般用于小型輕質樁的施工。,8.2.2 導桿式柴油錘,8.2 柴油錘,29,導桿式柴油錘的構造如圖8.3所示，缸錘是活動部分，可沿導桿上下運動。作業(yè)時，將樁就位，把柴

20、油錘置于樁的頂部，用樁帽卡在樁上。將起落架落下，鉤住樁錘，將其提升到一定高度，自動脫鉤，缸錘靠自重落下，柴油錘即開始工作。,8.2 柴油錘,30,圖8.3 導桿式柴油錘1—頂梁；2—吊架；3—導桿；4—缸錘；5—活塞；6—噴油嘴；7—油泵；8—燃燒室；9—樁帽,8.2 柴油錘,31,如圖8.4（a）所示相當于工作行程開始，此時，汽缸上升到最高點，在自重的作用下降落。圖8.4（b）為汽缸落下套著活塞時，封在活塞頭部與汽缸間的空

21、氣被壓縮，溫度升高到500～700℃時，壓縮結束，柴油通過噴油器以霧狀噴入汽缸中。柴油與高溫空氣混合自行燃燒膨脹，將使汽缸沿導桿上升。圖8.4（c）為汽缸脫離活塞時，廢氣排出進入大氣，汽缸內吸入新鮮空氣。當汽缸升到最高時就停止，又開始下降打擊樁頭，再重復以上工作過程。通過改變高壓油泵的供油量，可調節(jié)汽缸行程的長短，導桿式柴油錘每分鐘的沖擊次數為55～60次。,8.2 柴油錘,32,圖8.4 導桿式柴油錘的工作原理(a)壓縮；(b)供

22、油；(c)燃爆；(d)排氣、吸氣1—缸錘；2—導桿；3—活塞,8.2 柴油錘,33,1.沖擊部分的質量W對于筒式柴油錘，W為上活塞質量，它是選錘的主要參數。我國常用筒式柴油錘系列沖擊部分質量W見表8.1。 （祥見課本187頁）2.行程HH是上活塞跳起的高度，一般為2~2.5m。,8.2.3 柴油錘的工作參數,8.2 柴油錘,34,3.每次沖擊最大能量E（kN·m）可用下面近似公式計算：E=1.2WH4.

23、每分鐘沖擊次數n（次/min）式中t——每一周期的時間，s，t≈ 。,8.2 柴油錘,35,選擇樁錘的主要依據是樁的承載能力，還應考慮施工效率和錘擊的樁頭、樁身的應力。樁的承載能力主要由樁錘的沖擊能量E來決定，即與錘沖擊部分的質量W和行程H有關。因此，承載能力大的樁須用沖擊部分質量W大的錘來打才可達到承載能量大的要求。,8.2.4 樁錘的選用,8.2 柴油錘,36,8.3 蒸汽錘,8.3 蒸汽錘,37,蒸汽錘以

24、蒸汽或壓縮空氣作為動力，提升樁錘的沖擊部分進行打樁。提供蒸汽的設備大多采用立式鍋爐。蒸汽錘需配置一套鍋爐設備，因其效率低，使用不很方便，曾一度被柴油錘取代。但后來因為柴油錘排氣有污染，噪音大，并難以向大型化發(fā)展及為滿足打45°斜樁的需要，蒸汽錘又得以發(fā)展。目前蒸汽錘在港口、碼頭、海上采油平臺、橋梁基礎等施工時用得較多。,8.3.1 蒸汽錘的類型及應用,8.3 蒸汽錘,38,按照蒸汽對樁錘的作用方式不同，蒸汽錘分為單動式蒸汽錘

25、和雙動式蒸汽錘兩種。1.單動式蒸汽錘其工作原理是樁錘靠蒸汽的壓力提升；當樁到達一定高度后，蒸汽排出，壓力突降，樁錘在自重作用下落下沖擊樁頭進行打樁。,8.3.2 蒸汽錘的結構及性能,8.3 蒸汽錘,39,單動式蒸汽錘又分為人工操作和自動操縱兩種。人工操作的蒸汽錘結構簡單，沖擊頻率較低（每分鐘可達20～25次），耗汽量大，樁錘的生產效率低。自動操縱給汽的活塞沖擊式蒸汽錘 （圖8.5）由汽缸4、活塞7、錘頭連桿9、錘頭13、樁帽1

26、6和配汽閥6等組成，配汽閥的開關機構自行操縱，行程比較準確，并可以用汽門控制器對錘體行程進行無級調節(jié)，調節(jié)范圍可達總行程的25%～100%。這種樁錘的沖擊頻率可達每分鐘60次。,8.3 蒸汽錘,40,圖8.5 活塞沖擊式單動蒸汽錘1—滑輪；2—汽缸蓋；3—連接桿；4—汽缸；5—進汽管；6—配汽閥；7—活塞；8—汽門桿；9—錘頭連桿；10—汽門控制器；11—導桿；12—汽門爪；13—錘頭；14—墊木；15—錘腳；16—

27、樁帽,8.3 蒸汽錘,41,2.雙動式蒸汽錘雙動式蒸汽錘（圖8.6）也是采用蒸汽作為動力的，它的樁錘的升起和降落都是通過蒸汽壓力來實現的。由于蒸汽壓力的作用，速度加快，并使樁振蕩，可適當減少樁的摩擦阻力而增加沉樁速度。其沖擊力還可通過改變蒸汽壓力來調節(jié)，故打樁頻率和生產率都得到提高，這是雙動式蒸汽錘的最大優(yōu)點。,8.3 蒸汽錘,42,其缺點是它的死重較大，其原因是作用在汽缸蓋上的蒸汽壓力有舉起樁錘機座的趨勢，假如蒸汽向上的壓力超過了樁

28、錘的總重，所有固定部分的機座將向上抬起，樁錘便不能進行正常工作，因此，只能加大樁錘的固定部分質量（死量增加）。其沖擊質量只占總質量的20%～30%。,8.3 蒸汽錘,43,圖8.6 雙動式蒸汽錘的構造1—螺帽；2—連桿導座；3—活塞；4—汽缸；5—錘頭；6—錘頭導座；7—承環(huán)；8—錘腳；9—沖擊板；10—球閥；11—氣閥座；12—汽閥；13—球閥；14—蓋板,8.3 蒸汽錘,44,8.4 振動錘,8.4 振動錘,45

29、,振動錘利用激振器產生垂直定向振動，使樁在重力或附加壓力作用下沉入土中。振動錘可以用來沉預制樁，也可用來拔樁。如只用靜力拔一根土壤中的工字鋼樁，需200～300t的拔樁力，如用振動拔樁只需靜力拔樁10%的拔樁力就夠了。振動錘使用較方便，不用設置導向樁架，只需用起重機吊起即可。,8.4.1 振動捶的分類及應用,8.4 振動錘,46,振動錘按錘形狀的不同分為一般振動錘和中孔振動錘，它們的工作原理相同，構造也類似。中孔振動錘是在振動錘的中心

30、垂直方向有個貫通的長孔，便于放置鍋筋籠，澆灌混凝土用。振動錘按工作原理不同分為柔式振動錘、剛式振動錘和沖擊式振動錘。1.柔式振動錘柔式振動錘的特點是電機與振動器用減振彈簧隔開，電機不參加振動，但其自重仍然通過彈簧作用在樁上，能加大樁的下沉力度。電機使用條件較安全，不易損壞。但其結構復雜，未廣泛采用。,8.4 振動錘,47,2.剛式振動錘剛式振動錘的主要特點是電機和振動器為剛性聯(lián)接，其打樁效果好。電機在工作時參加振動，其振動體系的

31、質量增加，使振動幅減小而降低了功效，且因電機不避振而易損壞，必須應用耐振電動機。3.沖擊式振動錘沖擊式振動錘的特點是振動器產生的振動是通過沖擊鉆作用在樁體上的，使樁受到連續(xù)沖擊，避免了直接的傳遞，一般用于黏性土和堅硬土層上的打樁和拔樁。其缺點是沖擊時噪音較大，電機工作時因承受沖擊而易損壞。,8.4 振動錘,48,將振動器的振動通過夾樁器傳給樁體，使樁產生振動。樁體周圍的土壤顆粒在振動作用下產生振動，樁就在樁體和振動打樁機的自重作用下

32、沖破土壤阻力沉入土中。在拔樁時，振動亦可減小拔樁的阻力，只需用較小的提升力就可將樁拔出。振動錘的工作原理如圖8.7所示，它是由帶偏心塊的高速轉動的軸組成，兩軸的轉速相同，方向相反。,8.4.2 振動打樁機的工作原理,8.4 振動錘,49,每個偏心塊產生的偏心力為：F=mrω2 （8.1）式中m——偏心塊的質量，kg； r——偏心塊的質心至回轉中心的距離， m； ω——偏心塊轉動的角速度，

33、rad/s。,8.4 振動錘,50,圖8.7 振動錘的工作原理圖,8.4 振動錘,51,因一對偏心塊質量相等，且是對稱安裝，故當它們的轉向相對時，水平方向的離心力因方向相反而抵消，垂直方向的離心力疊加為：P=2mrω2·sinφ（8.2）式中φ——離心力與垂線的夾角。當振動錘在工作且其強迫振動頻率和自振頻率一致時，土顆粒近似于產生共振，其粒子結構被破壞，樁周圍土顆粒的阻力減小，樁就在自身重力作用下下沉。我國生產

34、的中頻振動器（頻率為670~1200次/min）就是運用這一共振原理設計的。,8.4 振動錘,52,振動錘主要由電動機、振動器、夾樁器和吸振器等部分組成，如圖8.8所示。1.電動機振動錘一般要采用耐振性強的電動機，并應具有較大的超載能力和很高的起動能力。2.振動器振動錘常采用二軸振動器，也有采用四軸或六軸的振動器，每對軸上都安裝有作同步反向旋轉而數量相同的偏心塊。,8.4.3 振動錘的構造,8.4 振動錘,53,3.夾樁器夾

35、樁器用來與樁剛性聯(lián)接，使樁與振動錘連成一體，夾樁器適用于夾持型鋼和板樁。樁的形狀改變時，夾樁器就應相應地變換。在灌注樁施工時，樁管用螺栓與振動錘聯(lián)接，而不用夾樁器。4.吸振器吸振器是安裝在振動錘上部的彈性懸掛裝置，防止振動器的振動傳遞到懸吊它的樁架起重機上。一般由壓縮螺旋彈簧組成。在小型振動錘上可用橡膠作為吸振元件。,8.4 振動錘,54,圖8.8 DZ60振動錘,8.4 振動錘,55,振動錘在使用時不損傷樁頭，工作噪音小，不排出有

36、害氣體，對灌注樁、混凝土預制樁、鋼板樁和鋼管樁都適用。其缺點是打樁性能易受到土質的限制，對黏土層或堅硬地層，其樁尖阻力較大，沉樁速度較慢或者不能打入；其產生的振動力對周圍建筑有不利影響，特別是強迫振動頻率與周圍建筑物產生共振時將會有一定的破壞作用。,8.4.4 振動錘的特點及選用,8.4 振動錘,56,選用振動錘時，要考慮離心力、振幅等參數的影響，還需考慮土質的狀況。土壤的特性分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類，見表8.2（祥見課本191頁）。離心

37、力和樁深的關系曲線如圖8.9所示。國產振動錘性能參數見表8.3（祥見課本191頁）。,8.4 振動錘,57,圖8.9 離心力與樁深的關系,8.4 振動錘,58,振動錘常用來沉入預制樁，也可用于灌注樁，目前用于灌注樁的振動錘更多。在灌注樁施工時，振動錘與樁管用法蘭連接，樁管的底部制成活瓣。沉樁時活瓣閉合，樁管因振動沉入土中，將周圍的土壤擠開，形成長孔。樁管頂部側邊設有開口斜槽，用來將混凝土灌入。如用中孔振動錘，可直接從頂部孔中澆灌混凝土

38、。灌入混凝土后，同時開動振動錘，緩緩地往上拔樁管，樁管底部的活瓣張開，混凝土即灌入孔中，等樁管完全拔出，土中即形成灌注樁。,8.4 振動錘,59,8.5 液壓沖擊樁錘,8.5 液壓沖擊樁錘,60,液壓沖擊錘簡稱液壓錘。常用的液壓錘有很多，構造都有所不同?，F以HBM型為例介紹液壓錘的工作原理。如圖8.10所示，液壓錘由外罩殼1、沖擊缸體2、浮動活塞3、沖擊頭4、驅動液壓缸5、樁帽6、配重7等部分組成。在沖擊缸體上部充滿液壓油，中部充

39、滿氮氣，油與氣之間有一浮動活塞。其工作原理是以液壓油作工作介質，依靠液壓能上舉錘頭，然后快速泄油或同時反向供油使錘頭快速下落，打擊樁體。,8.5.1 液壓錘的工作循環(huán)及構造,8.5 液壓沖擊樁錘,61,圖8.10 液壓錘工作循環(huán)1—外罩殼;2—沖擊缸體;3—浮動活塞;4—沖擊頭;5—驅動液壓缸;6—樁帽;7—配重;8—樁,8.5 液壓沖擊樁錘,62,其工作循環(huán)過程是：1.下落驅動液壓缸將沖擊缸體提升到1~2m后，給油方向變換，沖

40、擊缸體以一定速度下落。2. 沖擊缸體和沖擊頭給樁的頭部施加一沖擊力。3.加壓沖擊缸體通過液壓油、浮動活塞、氮氣和沖擊頭繼續(xù)對樁施加壓力。因氮氣是可壓縮的，加壓過程可持續(xù)較長時間。,8.5 液壓沖擊樁錘,63,4.提升改變液壓缸的給油方向，使其下腔進油，將沖擊缸體再次提升，重復上述工作過程。HBM液壓錘沉樁速度的調節(jié)是靠改變沖擊缸體上部液體壓力和調整氮氣壓力大小來實現的。增加氮氣壓力，沖擊頭撞擊時產生的作用力就大，可保持較大的

41、持續(xù)加壓力；反之，降低氮氣壓力，則使沖擊力和所加壓力均減小。,8.5 液壓沖擊樁錘,64,液壓錘是繼柴油錘之后發(fā)展起來的一種新型樁錘。它具有一些其他打樁設備不具有的優(yōu)點，包括：不受土質的影響；噪音、污染小；能克服柴油錘等其他設備制造難度大，一旦損壞則維修非常不便的缺點。從環(huán)保和節(jié)約能源角度出發(fā)，在發(fā)達國家液壓錘已取代了柴油錘。液壓錘有如下特點：（1）液壓傳動為封閉循環(huán)，無廢氣排放，無噪音和振動公害。（2）錘頭的沉樁行程和頻率可根據樁

42、徑的大小和地基的情況來調節(jié)。,8.5.2 液壓錘的特點,8.5 液壓沖擊樁錘,65,（3）液壓錘不受土質限制，在軟土層上仍可能對樁進行連續(xù)打擊。（4）施工安全，施工管理不是很復雜，打樁效率高。液壓錘的能量傳遞效率比柴油錘高得多，普通柴油錘的能量傳遞效率為30%～40%，而液壓錘可達60%～80%。（5）液壓錘可用來打斜樁，其貫入度大。若增加一個密封罩，液壓錘即可用于水下打樁，樁頭不易被打壞。,8.5 液壓沖擊樁錘,66,8.6

43、 全液壓靜力壓樁機,8.6 全液壓靜力壓樁機,67,全液壓靜力壓樁機是一種新型的施工機械，在樁基施工方面已開始廣泛應用。靜力壓樁機分為機械式和液壓式兩種。機械式壓樁力由機械方式傳遞，而液壓式用液壓缸產生的靜壓力來壓樁和拔樁。,8.6 全液壓靜力壓樁機,68,全液壓靜力壓樁機與傳統(tǒng)的打樁機相比有下列特點：（1）全液壓靜力壓樁機操作靈敏、安全，有輔樁工作機吊樁就位，不用另配起重機吊樁。（2）因為是靜力壓樁，施工中無噪音、振動和廢氣污染

44、，適用于城區(qū)內醫(yī)院、學校及精密工作區(qū)、車間等樁基的施工。（3）能避免像其他打樁機那樣因連續(xù)打擊樁身而引起樁頭和樁身的破壞。,8.6.1 全液壓靜力壓樁機的特點,8.6 全液壓靜力壓樁機,69,其缺點是油管與油路、組合元件很多且很復雜，油料泄漏的可能性相應增多，維修的技術含量高。這種現象使油料損耗加大，易污染地面，并降低液壓傳動的效率。,8.6 全液壓靜力壓樁機,70,全液壓靜力壓樁機主要由長船行走機構、短船行走及回轉機構、支腿平臺機

45、構、夾持機構、配重鐵、操作室、導向壓樁架、液壓總裝室、液壓系統(tǒng)和電器系統(tǒng)組成，如圖8.11所示。,8.6.2 全液壓靜力壓樁機的構造,8.6 全液壓靜力壓樁機,71,圖8.11 全液壓靜力壓樁機外形1—操縱室；2—電氣操縱室；3—液壓系統(tǒng)；4—導向架；5—配重鐵；6—夾持機構；7—輔樁工作機；8—支腿平臺；9—短船行走及回轉機構；10—長船行走機構,8.6 全液壓靜力壓樁機,72,如圖8.12所示，全液壓靜力壓樁機工作時

46、由輔樁工作機將樁吊入夾持槽梁內，夾持液壓缸2伸程加壓將樁段3夾持。壓樁液壓缸做伸程動作，將樁錘徐徐壓入地面。壓樁液壓缸的支承反力由樁機自重或配重鐵5來平衡。WJY160全液壓靜力壓樁機夾持力可達5000kN。,8.6.3 全液壓靜力壓樁機的工作原理,8.6 全液壓靜力壓樁機,73,圖8.12 全液壓靜力壓樁機工作原理1—壓樁液壓缸；2—夾持液壓缸；3—預制樁；4—導向架；5—配重鐵；6—行走機構；7—夾持槽梁,8.6

47、 全液壓靜力壓樁機,74,8.7 樁架,8.7 樁架,75,樁架具有懸掛樁錘、吊樁和沉樁的導向作用。在樁基施工中常用的樁架有兩種基本形式：一種是沿軌道行駛的多能樁架；另一種是裝在履帶底盤上的打樁架。履帶底盤式打樁架又可分為懸掛式和三點式兩種。1.懸掛式履帶打樁架此打樁架是以履帶起重機為底盤，以起重吊臂作為懸吊樁架之柱，如圖8.13所示。,8.7.1 樁架的作用與分類,8.7 樁架,76,圖8.13 懸掛式履帶打樁架1—打

48、樁錘；2—樁帽；3—樁；4—立柱；5—支撐叉；6—車體；7—吊臂,8.7 樁架,77,懸掛式的特點是樁架立柱在起重機吊臂端部，拆裝都非常方便，樁架拆掉后可作起重機使用。其缺點是縱向需增加配重，橫向承載能力較弱，不能打斜樁。2.三點式打樁架三點式打樁架是由兩個斜撐和下部托架三點所支持，如圖8.14所示。三點式也以履帶起重機為底盤。這種打樁架的特點是其穩(wěn)定性比懸掛式好，承受橫向荷載的能力較大。三點式樁架立柱可以傾斜安裝，因此它可以

49、用來打斜樁。,8.7 樁架,78,圖8.14 三點式履帶打樁架1—打樁錘；2—樁帽；3—樁；4—立柱；5—立柱支撐；6—液壓支腿；7—車體；8—斜撐,8.7 樁架,79,多能樁架可在平面內作360°回轉，立柱可水平伸縮和前后傾斜，整機可在軌道上行駛，而行駛方法可因其不同的底盤構造分為輔軌式和步履式兩種。以輔軌行駛樁架為例，它是由金屬結構部分、機械傳動部分和電氣系統(tǒng)組成，如圖8.15所示。,8.7.2 多能樁架,

50、8.7 樁架,80,圖8.15 多能樁架1—主鉤；2—副鉤；3—立柱；4—升降梯；5—水平伸縮小車；6—上平臺；7—下平臺；8—升降梯卷揚機；9—水平伸縮機構；10—副吊樁卷揚機；11—雙蝸輪變速器；12—行走機構；13—橫梁；14—吊錘卷揚機；15—主吊樁卷揚機；16—電氣設備；17—操縱室；18—斜撐,8.7 樁架,81,金屬結構部分包括立柱3、上平臺6、下平臺7、橫梁13、斜撐18和水平伸縮小車5等。機

51、械傳動部分包括工作裝置和綜合機械傳動機構。電氣系統(tǒng)包括發(fā)電機、控制器、動力線、照明系統(tǒng)和發(fā)電機組等。,8.7 樁架,82,8.8 藻注樁成孔機械,8.8 灌注樁成孔機械,83,在施工現場就地成孔，澆注鋼筋混凝土或素混凝土就稱為灌注樁成孔，它是近年來廣泛采用的一種樁基礎形式。其施工工藝是：先利用成孔機在預定樁位上成孔，然后在樁孔中放置鋼筋，接著澆灌混凝土，成為鋼筋混凝土樁。如不放鋼筋就澆混凝土，就是素混凝土樁。灌注樁成孔的優(yōu)點是施工

52、中鋼筋用量少，成本低；不用截樁和接樁；沒有噪音和振動；以及不受地質條件限制等。灌注樁施工的關鍵工序是成孔。成孔的方法有擠土成孔和取土成孔兩種。,8.8 灌注樁成孔機械,84,取土成孔的主要設備有很多，常用的有螺旋鉆機成孔、鉆擴機成孔、沖抓成孔、回轉斗鉆孔、沖擊式鉆孔、套營鉆機成孔、旋轉鉆機成孔、潛水鉆機成孔等。擠土成孔的機械有打樁錘和振動錘。其施工方法是將帶有活瓣管尖的鋼管沉入土中，然后邊灌注混凝土邊拔鋼管，使其成為就地灌注的混凝土樁

53、。在沉管時，活瓣管尖受到端部上壓力的作用緊緊閉合，拔管時活瓣管尖在管內混凝土重力作用下開啟，混凝土落入孔內，一邊拔管一邊振動，使孔內的混凝土在灌注完畢后就得到了密實，如圖8.16所示。這種擠土成孔法只適用于直徑在500mm以下的樁。,8.8 灌注樁成孔機械,85,圖8.16 擠土成孔灌注樁1—振動錘；2—減振彈簧；3—加料口；4—樁管；5—活瓣管尖；6—上料斗,8.8 灌注樁成孔機械,86,對底部擴大的樁基施工，也可在振動

54、錘成孔后在孔底放置適量炸藥引爆后使孔底擴大，然后注入一定量混凝土并放置鋼筋骨架。以下簡要介紹常用于建筑業(yè)的幾種主要取土成孔機械。,8.8 灌注樁成孔機械,87,螺旋鉆機成孔是鉆的下部有切削刀，切下來的土沿鉆桿上的螺旋葉片上升并從地面排出，其作用與麻花鉆相似，連續(xù)地切土和取土，成孔速度快。螺旋鉆孔機在我國北方使用得較多。螺旋鉆孔機包括長螺旋鉆孔機（最大鉆深可達20m）、短螺旋鉆孔機（最大鉆深可達5m）、雙螺旋鉆擴機（鉆深可達4～5m，

55、這種鉆機一般用于凍土地帶）三種。,8.8.1 螺旋鉆孔機,8.8 灌注樁成孔機械,88,1.長螺旋鉆孔機如圖8.17所示，長螺旋鉆孔機整體構造不復雜，成孔效率高，在灌注樁的成孔中應用得較多。長螺旋鉆孔機按鉆桿結構的不同有整體式和裝配式兩種，按其行走機構的不同有履帶式和汽車式兩種。長螺旋鉆孔機常用多能樁架和起重式樁架。在建筑工地上，常用履帶式樁架與長螺旋鉆具配套，組成履帶式長螺旋鉆機，使用較為方便。,8.8 灌注樁成孔機械,89,圖

56、8.17 履帶式長螺旋鉆孔機1—電動機；2—減速器；3—鉆桿；4—鉆頭；5—鉆架；6—履帶式起重機底盤,8.8 灌注樁成孔機械,90,長螺旋鉆孔機由電動機1、減速器2、鉆桿3和鉆頭4等組成，整套鉆孔機通過滑車組懸掛在樁架上，鉆孔機的升架、就位由樁架控制。鉆具上的電機適合于在滿載的情況下運轉，同時具有較好的過載保護裝置。減速器大都采用立式行星減速器。為保證鉆桿鉆進時的穩(wěn)定性和初鉆時的準確性，在鉆桿長度的1/2處安裝有中間穩(wěn)桿

57、器，它用鋼絲繩懸掛在鉆孔器的動力頭上，并隨動力頭沿樁架立柱上下移動。 在鉆桿下部裝有導向圈，導向圈固定在樁架立柱上，鉆桿是一根焊有螺旋葉片的鋼管，長螺桿的鉆桿多分段制作。,8.8 灌注樁成孔機械,91,鉆孔時，孔底的土片沿著鉆桿的螺旋葉片上升，把土卸于鉆桿周圍的土地上，或是通過出料斗卸在翻斗車等運輸工具中運走。長螺旋鉆孔機鉆孔的孔徑不大于1m，為適應不同地層的鉆孔需要，配備有各種不同的鉆頭，適用于地下水位較低的黏土及砂土層施工。國外的

58、長螺旋鉆孔機多用液壓馬達驅動，液壓動力由履帶樁架提供。液壓馬達自重輕，調速很方便。鉆孔機常用中空形，在鉆孔機中有上下貫通的垂直孔，可以在鉆孔完成后由孔中直接從上面澆灌混凝土，一邊澆灌一邊緩慢地提升鉆桿，這樣有利于孔壁穩(wěn)定，減少孔的坍塌，提高灌注樁的質量。,8.8 灌注樁成孔機械,92,2.短螺旋鉆孔機如圖8.18所示，短螺旋鉆孔機的切土原理與長螺旋鉆孔機相同，但排土方法不一樣。短螺旋鉆孔機向下切削一段距離后，切削下的土壤堆積在螺旋葉片

59、上，由樁架卷揚機與短螺旋聯(lián)接的鉆桿，連同螺旋葉片上的土壤一起提升。到鉆頭超過地面，整個樁架平臺旋轉一個角度，短螺旋鉆孔機反向旋轉，將螺旋葉片上的碎土甩到地面上。故短螺旋鉆孔機鉆孔直徑可達2m，甚至更大。用伸縮鉆桿與短螺旋連接，鉆孔深度可達78m。,8.8 灌注樁成孔機械,93,無論是鉆孔直徑與鉆孔深度，短螺旋鉆孔機都比長螺旋鉆孔機大，因此使用范圍也很廣。鉆頭的直徑與樁孔孔徑一致。短螺旋的鉆頭一般設計成雙頭螺紋形，以提高效率。短螺旋鉆桿有

60、兩種轉速，一種是轉速較低的鉆桿轉速，另一種是轉速高的甩土轉速。對不同類別的土層宜選用不同形式的鉆頭。伸縮鉆桿有2~5節(jié)，每節(jié)鉆桿之間用鍵連接，鉆桿既可伸縮也可改變長度，還可傳遞扭轉，以保證鉆頭鉆進的動力需要。長螺旋鉆孔機性能參數見表8.4。短螺旋鉆孔機性能參數見表8.5。 （祥見課本198頁）,8.8 灌注樁成孔機械,94,圖8.18 短螺旋鉆孔機1—螺旋葉片；2—液壓馬達；3—變速箱；4—加壓液壓缸；5—鉆桿護套,8.8

61、 灌注樁成孔機械,95,在施工中，對硬土層、砂夾石、土夾石的土層的成孔，多采用沖抓成孔。沖抓成孔機外形如 圖8.19所示。沖抓成孔用全套管施工，即用加壓的方法同時使套管擺動或旋轉，迫使套管下沉，然后用沖抓斗取出套管下端的土壤。套管采用擺動方法或旋轉方法，可以大大減小土壤和套管間的摩擦力。,8.8.2 沖抓成孔,8.8 灌注樁成孔機械,96,圖8.19 沖抓成孔機外形1—沖抓斗；2—脫鉤架；3—架頂橫梁；4—機架立柱；5—機

62、架底盤；6—卷揚機；7—走管；8—螺旋支腿,8.8 灌注樁成孔機械,97,沖抓斗成孔機由樁架、沖抓斗、套管擺動（或旋轉）裝置組成。套管由四個主要部件組成，其工作過程如下：沖抓斗的初始狀態(tài)是張開狀態(tài)。放松卷揚機，沖抓斗以自由落體方式向套管內落下切土。向上收縮專用鋼絲繩，提升滑輪，與動滑輪相連接的連桿使抓斗片合攏。卷揚機繼續(xù)收縮，沖抓斗被提出套管。樁機回轉，松開卷揚機。動滑輪靠自重下滑，帶動專用鋼繩向下，使抓斗片打開卸土。,8.8 灌注樁

63、成孔機械,98,沖抓斗有兩瓣式和三瓣式兩種。兩瓣式適用于土質松軟的場合，抓土較多；三瓣式適用于硬土層，抓土較少。鉆機所用的套管有不同的長度，分別有1m、2m、3m、4m、5m、6m等。套管之間采用徑向的內六角螺母聯(lián)接。,8.8 灌注樁成孔機械,99,沖抓斗在使用時的特點是：（1）在一般地質條件下都可施工，對地層的適用范圍廣；（2）振動、噪音都較小。（3）可根據支持層的長度自由確定樁長；（4）在軟地基上采用套管可施工，孔口不易塌方

64、；（5）樁徑可在0.6～2.5m的范圍內選擇；（6）樁深最大可達50m，樁的承載能力比較高。其缺點是設備成孔的速度較慢，設備比較笨重。沖抓斗成孔機性能參數見表8.6。（祥見課本199頁）,8.8 灌注樁成孔機械,100,回轉斗成孔機由履帶樁架、伸縮鉆桿、回轉斗和回轉斗驅動裝置組成?；剞D斗成孔機外形 如圖8.20所示?；剞D斗鉆孔的主要裝置是一個直徑與樁徑相同的圓鉆斗，斗底裝有切土片，斗內可容納一定量的土。用液壓馬達驅動鉆斗

65、上面方形截面的鉆桿，以大于10r/min的轉速旋轉。,8.8.3 回轉斗鉆孔,8.8 灌注樁成孔機械,101,落下鉆斗接觸地面，斗底刀刃切土，并將土裝入斗內，裝滿后提起鉆斗把土卸出，如此反復鉆孔。鉆孔的直徑可達3m，鉆孔深度因受伸縮鉆桿的限制，一般只能達50m左右，適用于碎石、砂土、黏性土等地層施工?；剞D鉆孔由于鉆進速度低，工效不高，每次鉆出的土方量不大，施工時動作頻繁，故應用不廣。,8.8 灌注樁成孔機械,102,圖8.20 回轉

66、斗成孔機1—履帶樁架；2—伸縮鉆桿；3—回轉斗；4—回轉斗驅動裝置,8.8 灌注樁成孔機械,103,潛水鉆機是一種深入地下水中鉆土的新型灌注樁成孔機械。潛水鉆機由潛水鉆主機、鉆桿、鉆頭、卷揚機、配電箱、電纜筒和樁架組成，如圖8.21所示。,8.8.4 潛水鉆機,8.8 灌注樁成孔機械,104,潛水鉆機的動力、變速機構與鉆頭連在一起加以密封，由樁架吊樁定位，潛入孔內地下水位以下進行作業(yè)。它用正循環(huán)向孔內送入泥漿，將土排出孔外。

67、潛水鉆機適用于地下水位高的地層，既可鉆淤泥、黏性土、砂質土，也可鉆巖層。它輕便靈活，鉆進速度快，可達0.5~2m/min，鉆孔深度可達50m，孔徑為600~800mm。我國KQ系列潛水鉆機（性能參數見表8.7）（祥見課本201頁）由潛水電動機、行星減速箱、密封裝置等組成。由于潛水的主機是完全潛入水中，所以鉆機能否正常工作的關鍵就取決于密封裝置是否可靠。,8.8 灌注樁成孔機械,105,圖8.21 潛水鉆機1—樁架；2—卷揚機；3

68、—配電箱；4—護筒；5—防水電纜；6—鉆桿；7—潛水砂泵；8—潛水鉆主機；9—鉆頭,8.8 灌注樁成孔機械,106,鉆桿是方形的，施工時將每節(jié)長約5m的桿件用鋼銷聯(lián)接接長。對不同性質的土層采用不同形式的鉆頭。黏性土、淤泥及砂土宜用籠式鉆頭；在卵石層或風化層鉆進時，用鑲硬質合金刀頭的籠式鉆頭。,8.8 灌注樁成孔機械,107,潛水鉆機的優(yōu)點是：（1）設備簡單，體積小，噪音低，適合于城市狹小場地施工。（2）動力裝置在孔底工作