建筑施工機(jī)械教程課件 樁工機(jī)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(jī)械,建筑施工機(jī)械（第2版）,JIAN ZHU SHI GONG JI XIE,2,,8.1 概述,1,8 樁工機(jī)械,目 錄,3,,8.6 全液壓靜力壓樁機(jī),6,8 樁工機(jī)械,目 錄,4,【知識(shí)目標(biāo)】了解樁工機(jī)械的類(lèi)型和施工方法；熟悉預(yù)制樁和灌注樁的施工機(jī)械和施工過(guò)程；掌握打樁機(jī)、柴油錘、氣動(dòng)錘、液壓錘、振動(dòng)沉拔樁機(jī)、靜力壓拔樁機(jī)

2、、螺旋鉆孔機(jī)、鉆擴(kuò)機(jī)、樁架的類(lèi)型和特點(diǎn)；了解打樁機(jī)、柴油錘、氣動(dòng)錘、液壓錘、振動(dòng)沉拔樁機(jī)、靜力壓拔樁機(jī)、螺旋鉆孔機(jī)、鉆擴(kuò)機(jī)、樁架的構(gòu)造、工作原理和使用場(chǎng)合。【能力目標(biāo)】能夠在工程施工過(guò)程中正確選擇使用打樁機(jī)、振動(dòng)沉拔樁機(jī)、靜力壓拔樁機(jī)、螺旋鉆孔機(jī)、鉆擴(kuò)機(jī)等樁工機(jī)械。,8 樁工機(jī)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(kāi)采等工程中，樁基礎(chǔ)是最常用的基礎(chǔ)形式。樁基礎(chǔ)以承載力大、施工周

3、期短、成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。在樁基礎(chǔ)施工中所采用的各種機(jī)械，通稱(chēng)為樁工機(jī)械。樁工機(jī)械按其工作原理分為沖擊式、振動(dòng)式、靜壓式和成孔灌注式四類(lèi)，常用的有柴油打樁機(jī)、液壓打樁機(jī)、振動(dòng)打樁機(jī)、靜力壓樁機(jī)、各種成孔機(jī)、連續(xù)墻挖槽機(jī)以及與樁錘配套使用的各種樁架等。,8.1 概述,7,樁的類(lèi)型可分為預(yù)制樁和就地灌注樁兩大類(lèi)。預(yù)制樁有預(yù)應(yīng)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(nèi)先放

4、置鋼筋籠，再澆灌混凝土)形成灌注樁。預(yù)制樁采用打入法、振動(dòng)法和靜壓法三種方法施工。所用的機(jī)械：打入法用柴油錘、液壓錘等；振動(dòng)法用振動(dòng)錘；靜壓法用靜力壓樁機(jī)。將預(yù)制樁從地層中拔出的機(jī)械稱(chēng)為拔樁機(jī)。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(dòng)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(guò)500mm。取土成孔可以用沖抓斗、抓斗、成孔機(jī)、螺旋鉆孔機(jī)

5、、回轉(zhuǎn)斗鉆孔機(jī)和潛水鉆機(jī)等機(jī)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(chǔ)的一部分，或者只作擋土墻或截水墻用。挖槽的機(jī)械有雙輪滾切成槽機(jī)、垂直軸多頭鉆機(jī)、連續(xù)墻抓斗挖槽機(jī)等。,8.1 概述,9,施工預(yù)制樁主要有三種方法，即打入法、振動(dòng)法和壓入法。1．打入法打入法施工的設(shè)備是打樁機(jī)。它是靠樁錘沖擊樁頭，在沖擊瞬間樁頭受到一個(gè)很大的力，使樁貫入土中。打樁機(jī)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(jī)械，構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便，但貫入力低，生產(chǎn)效率低，對(duì)樁的損傷較大。,8.1.1 預(yù)制樁施工機(jī)械,8.1 概述,10,（2）柴油樁錘其工作原理類(lèi)似柴油機(jī)，是目前最常用的打樁設(shè)備，但公害(噪聲及其他污染)較為嚴(yán)重。（3）氣動(dòng)樁錘過(guò)去以蒸汽為動(dòng)力，當(dāng)柴油樁錘發(fā)展起來(lái)后被逐漸淘汰，現(xiàn)在以壓縮空氣為動(dòng)力又獲新生，而且向大型化方向發(fā)展，以滿(mǎn)足許多大型基礎(chǔ)施工的要求。（4）液壓樁錘它是

7、一種新型打樁機(jī)械，由液壓缸提升或驅(qū)動(dòng)錘體產(chǎn)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(diǎn)，但構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)高。,8.1 概述,11,打樁錘的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，樁的承載能力大。其缺點(diǎn)是噪聲大，錘擊時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)周?chē)ㄖ镉胁煌潭鹊挠绊?；同一樁長(zhǎng)有時(shí)不能適應(yīng)土層變化的需要，有發(fā)生截樁的可能。2．振動(dòng)法振動(dòng)法是用振動(dòng)沉拔樁機(jī)，靠振動(dòng)樁錘使樁身產(chǎn)生高頻振動(dòng)，使樁尖處和樁身周?chē)淖枇Υ蟠鬁p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(fèi)用低，不需輔助設(shè)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(jī)，對(duì)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(wú)空氣污染，樁頭不受損壞。但壓樁機(jī)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(guān)鍵在成孔。成孔方法有擠土成孔法和取土成孔法兩種。1．?dāng)D土成孔法擠土成孔法是把一根鋼管打入土中，至設(shè)

9、計(jì)深度后將鋼管拔出即可成孔。這種施工方法中常用振動(dòng)樁錘，因?yàn)檎駝?dòng)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(jī)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(jī)械有全套管鉆孔機(jī)、回轉(zhuǎn)斗鉆孔機(jī)、反循環(huán)鉆孔機(jī)、螺旋鉆孔機(jī)和鉆擴(kuò)機(jī)等。,8.1 概述,15,8.2 柴油錘,8.2 柴油錘,16,柴油錘同內(nèi)燃機(jī)一樣，是一個(gè)單缸二沖程自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，它利用活塞和汽缸的相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)使柴油在燃燒室內(nèi)燃燒，發(fā)出能量

10、而使樁錘得到提升，然后在具有勢(shì)能之后自由落下打擊樁體。柴油錘起動(dòng)時(shí)需要外力，起動(dòng)后便可連續(xù)打樁。柴油錘按其結(jié)構(gòu)的不同可分為導(dǎo)桿式和筒式兩種。導(dǎo)桿式柴油錘是用導(dǎo)桿為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的缸體導(dǎo)向，活塞固定而缸體運(yùn)動(dòng)的柴油錘。筒式柴油錘的活塞在筒形汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，汽缸固定，其結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能較為先進(jìn)，國(guó)內(nèi)目前廣泛采用。,8.2 柴油錘,17,柴油錘的特點(diǎn)包括：（1）構(gòu)造簡(jiǎn)單，維修使用較方便。（2）安裝拆卸方便，便于移動(dòng)，生產(chǎn)效率較高。（3）有噪音

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

12、統(tǒng)等構(gòu)成。8.2.1.1 筒式柴油錘的工作過(guò)程其工作過(guò)程為如下幾個(gè)階段（見(jiàn)圖8.1）。,8.2.1 簡(jiǎn)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(nèi)的廢氣。當(dāng)上活塞繼續(xù)下降觸碰油泵的曲臂時(shí)，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(guān)閉，汽缸內(nèi)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(chǎn)生強(qiáng)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(shí)，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(shí)又使活塞向上跳起。5.排氣上活塞因燃油爆發(fā)燃燒產(chǎn)生的壓力作用而上升至一定高度時(shí)，吸氣口和排氣口都打開(kāi)。燃燒過(guò)的廢氣在膨脹壓力作用下由吸、排氣口排出。當(dāng)上活塞上升越

14、過(guò)油泵的曲臂后，曲臂在彈簧作用下恢復(fù)原位，此時(shí)吸入一定量的燃油，為下一次噴油做好準(zhǔn)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(yùn)動(dòng)，當(dāng)汽缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)，汽缸內(nèi)又吸入新鮮的空氣。7.降落再次下降，將上活塞的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，重復(fù)上述過(guò)程。這個(gè)過(guò)程往復(fù)進(jìn)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(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沖擊來(lái)進(jìn)行沉樁，而噴入的柴油即活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量來(lái)源。,8.2 柴油錘,23,8.2.1

15、.2 筒式柴油錘的構(gòu)造筒式柴油錘的構(gòu)造見(jiàn)圖8.2，它主要由錘體、燃料供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和起動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。,8.2 柴油錘,24,圖8.2 筒式柴油錘1—導(dǎo)向缸；2—上汽缸；3—潤(rùn)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(pán)；17—緩沖膠墊；18—螺釘；19—連接套；20—卡板；

16、21—潤(rùn)滑油泵；22—活塞環(huán)；23—阻擋環(huán)；24—上水箱；25—進(jìn)排氣管；26—蓋；27—導(dǎo)向環(huán)；28—潤(rùn)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(dǎo)向板；35—錐形螺母,8.2 柴油錘,25,1.錘體錘體主要由導(dǎo)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(dǎo)向缸在打斜樁時(shí)既可導(dǎo)引上活塞方向，還可防止上活塞跳出錘體。上汽缸介于導(dǎo)向缸和下汽缸之間，是上活塞

17、的導(dǎo)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(guò)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(duì)汽缸的沖擊。上汽缸和上活塞之間采用慣性潤(rùn)滑，下活塞和下汽缸之間采用強(qiáng)制潤(rùn)滑。由潤(rùn)滑油泵壓油，潤(rùn)滑油泵則由下汽缸的運(yùn)動(dòng)來(lái)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(diào)節(jié)杠桿來(lái)調(diào)節(jié)。3.冷卻系統(tǒng)筒式柴油錘在工作時(shí)放出大量熱能，使汽缸與活塞等部件溫度升高，會(huì)使?jié)櫥宛ざ冉档?，加劇零部件的磨損，而且易產(chǎn)生提前點(diǎn)火的情況，使樁錘不能正常工作。其常設(shè)置的冷卻系統(tǒng)有水冷和風(fēng)冷兩種。,8.2 柴油錘,27,德國(guó)Delmag公司生產(chǎn)的筒式柴油錘都用風(fēng)冷，小型樁錘也常用風(fēng)冷，冷卻方式是在水箱外面安裝有散熱片。風(fēng)冷構(gòu)造比水冷簡(jiǎn)單，使用也方便，但水冷冷卻效果比風(fēng)冷好。4.起落架筒式柴油錘的起落架有兩個(gè)主要作用，

19、一是用來(lái)提升上活塞進(jìn)行啟動(dòng)，二是提升整個(gè)樁錘。,8.2 柴油錘,28,導(dǎo)桿式柴油錘和筒式柴油錘不同的是：導(dǎo)桿式柴油錘用汽缸為錘擊部分作升降運(yùn)動(dòng)，而筒式柴油錘則以上活塞作為錘擊部分；導(dǎo)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(dǎo)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(zhì)樁的施工。,8.2.2 導(dǎo)桿式柴油錘,8.2 柴油錘,29,導(dǎo)桿式柴油錘的構(gòu)造如圖8.3所示，缸錘是活動(dòng)部分，可沿導(dǎo)桿上下運(yùn)動(dòng)。作業(yè)時(shí)，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(dòng)脫鉤，缸錘靠自重落下，柴油錘即開(kāi)始工作。,8.2 柴油錘,30,圖8.3 導(dǎo)桿式柴油錘1—頂梁；2—吊架；3—導(dǎo)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(dāng)于工作行程開(kāi)始，此時(shí)，汽缸上升到最高點(diǎn)，在自重的作用下降落。圖8.4（b）為汽缸落下套著活塞時(shí)，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(shí)，壓縮結(jié)束，柴油通過(guò)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(dǎo)桿上升。圖8.4（c）為汽缸脫離活塞時(shí)，廢氣排出進(jìn)入大氣，汽缸內(nèi)吸入新鮮空氣。當(dāng)汽缸升到最高時(shí)就停止，又開(kāi)始下降打擊樁頭，再重復(fù)以上工作過(guò)程。通過(guò)改變高壓油泵的供油量，可調(diào)節(jié)汽缸行程的長(zhǎng)短，導(dǎo)桿式柴油錘每分鐘的沖擊次數(shù)為55～60次。,8.2 柴油錘,32,圖8.4 導(dǎo)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(dǎo)桿；3—活塞,8.2 柴油錘,33,1.沖擊部分的質(zhì)量W對(duì)于筒式柴油錘，W為上活塞質(zhì)量，它是選錘的主要參數(shù)。我國(guó)常用筒式柴油錘系列沖擊部分質(zhì)量W見(jiàn)表8.1。 （祥見(jiàn)課本187頁(yè)）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(shù),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(jì)算：E=1.2WH4.

23、每分鐘沖擊次數(shù)n（次/min）式中t——每一周期的時(shí)間，s，t≈ 。,8.2 柴油錘,35,選擇樁錘的主要依據(jù)是樁的承載能力，還應(yīng)考慮施工效率和錘擊的樁頭、樁身的應(yīng)力。樁的承載能力主要由樁錘的沖擊能量E來(lái)決定，即與錘沖擊部分的質(zhì)量W和行程H有關(guān)。因此，承載能力大的樁須用沖擊部分質(zhì)量W大的錘來(lái)打才可達(dá)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(dòng)力，提升樁錘的沖擊部分進(jìn)行打樁。提供蒸汽的設(shè)備大多采用立式鍋爐。蒸汽錘需配置一套鍋爐設(shè)備，因其效率低，使用不很方便，曾一度被柴油錘取代。但后來(lái)因?yàn)椴裼湾N排氣有污染，噪音大，并難以向大型化發(fā)展及為滿(mǎn)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(tái)、橋梁基礎(chǔ)等施工時(shí)用得較多。,8.3.1 蒸汽錘的類(lèi)型及應(yīng)用,8.3 蒸汽錘,38,按照蒸汽對(duì)樁錘的作用方式不同，蒸汽錘分為單動(dòng)式蒸汽錘

25、和雙動(dòng)式蒸汽錘兩種。1.單動(dòng)式蒸汽錘其工作原理是樁錘靠蒸汽的壓力提升；當(dāng)樁到達(dá)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(jìn)行打樁。,8.3.2 蒸汽錘的結(jié)構(gòu)及性能,8.3 蒸汽錘,39,單動(dòng)式蒸汽錘又分為人工操作和自動(dòng)操縱兩種。人工操作的蒸汽錘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖擊頻率較低（每分鐘可達(dá)20～25次），耗汽量大，樁錘的生產(chǎn)效率低。自動(dòng)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(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)自行操縱，行程比較準(zhǔn)確，并可以用汽門(mén)控制器對(duì)錘體行程進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍可達(dá)總行程的25%～100%。這種樁錘的沖擊頻率可達(dá)每分鐘60次。,8.3 蒸汽錘,40,圖8.5 活塞沖擊式單動(dòng)蒸汽錘1—滑輪；2—汽缸蓋；3—連接桿；4—汽缸；5—進(jìn)汽管；6—配汽閥；7—活塞；8—汽門(mén)桿；9—錘頭連桿；10—汽門(mén)控制器；11—導(dǎo)桿；12—汽門(mén)爪；13—錘頭；14—墊木；15—錘腳；16—

27、樁帽,8.3 蒸汽錘,41,2.雙動(dòng)式蒸汽錘雙動(dòng)式蒸汽錘（圖8.6）也是采用蒸汽作為動(dòng)力的，它的樁錘的升起和降落都是通過(guò)蒸汽壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于蒸汽壓力的作用，速度加快，并使樁振蕩，可適當(dāng)減少樁的摩擦阻力而增加沉樁速度。其沖擊力還可通過(guò)改變蒸汽壓力來(lái)調(diào)節(jié)，故打樁頻率和生產(chǎn)率都得到提高，這是雙動(dòng)式蒸汽錘的最大優(yōu)點(diǎn)。,8.3 蒸汽錘,42,其缺點(diǎn)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(jī)座的趨勢(shì)，假如蒸汽向上的壓力超過(guò)了樁

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

29、,振動(dòng)錘利用激振器產(chǎn)生垂直定向振動(dòng)，使樁在重力或附加壓力作用下沉入土中。振動(dòng)錘可以用來(lái)沉預(yù)制樁，也可用來(lái)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(dòng)拔樁只需靜力拔樁10%的拔樁力就夠了。振動(dòng)錘使用較方便，不用設(shè)置導(dǎo)向樁架，只需用起重機(jī)吊起即可。,8.4.1 振動(dòng)捶的分類(lèi)及應(yīng)用,8.4 振動(dòng)錘,46,振動(dòng)錘按錘形狀的不同分為一般振動(dòng)錘和中孔振動(dòng)錘，它們的工作原理相同，構(gòu)造也類(lèi)似。中孔振動(dòng)錘是在振動(dòng)錘的中心

30、垂直方向有個(gè)貫通的長(zhǎng)孔，便于放置鍋筋籠，澆灌混凝土用。振動(dòng)錘按工作原理不同分為柔式振動(dòng)錘、剛式振動(dòng)錘和沖擊式振動(dòng)錘。1.柔式振動(dòng)錘柔式振動(dòng)錘的特點(diǎn)是電機(jī)與振動(dòng)器用減振彈簧隔開(kāi)，電機(jī)不參加振動(dòng)，但其自重仍然通過(guò)彈簧作用在樁上，能加大樁的下沉力度。電機(jī)使用條件較安全，不易損壞。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，未廣泛采用。,8.4 振動(dòng)錘,47,2.剛式振動(dòng)錘剛式振動(dòng)錘的主要特點(diǎn)是電機(jī)和振動(dòng)器為剛性聯(lián)接，其打樁效果好。電機(jī)在工作時(shí)參加振動(dòng)，其振動(dòng)體系的

31、質(zhì)量增加，使振動(dòng)幅減小而降低了功效，且因電機(jī)不避振而易損壞，必須應(yīng)用耐振電動(dòng)機(jī)。3.沖擊式振動(dòng)錘沖擊式振動(dòng)錘的特點(diǎn)是振動(dòng)器產(chǎn)生的振動(dòng)是通過(guò)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(jiān)硬土層上的打樁和拔樁。其缺點(diǎn)是沖擊時(shí)噪音較大，電機(jī)工作時(shí)因承受沖擊而易損壞。,8.4 振動(dòng)錘,48,將振動(dòng)器的振動(dòng)通過(guò)夾樁器傳給樁體，使樁產(chǎn)生振動(dòng)。樁體周?chē)耐寥李w粒在振動(dòng)作用下產(chǎn)生振動(dòng)，樁就在樁體和振動(dòng)打樁機(jī)的自重作用下

32、沖破土壤阻力沉入土中。在拔樁時(shí)，振動(dòng)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(dòng)錘的工作原理如圖8.7所示，它是由帶偏心塊的高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸組成，兩軸的轉(zhuǎn)速相同，方向相反。,8.4.2 振動(dòng)打樁機(jī)的工作原理,8.4 振動(dòng)錘,49,每個(gè)偏心塊產(chǎn)生的偏心力為：F=mrω2 （8.1）式中m——偏心塊的質(zhì)量，kg； r——偏心塊的質(zhì)心至回轉(zhuǎn)中心的距離， m； ω——偏心塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，

33、rad/s。,8.4 振動(dòng)錘,50,圖8.7 振動(dòng)錘的工作原理圖,8.4 振動(dòng)錘,51,因一對(duì)偏心塊質(zhì)量相等，且是對(duì)稱(chēng)安裝，故當(dāng)它們的轉(zhuǎn)向相對(duì)時(shí)，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(dāng)振動(dòng)錘在工作且其強(qiáng)迫振動(dòng)頻率和自振頻率一致時(shí)，土顆粒近似于產(chǎn)生共振，其粒子結(jié)構(gòu)被破壞，樁周?chē)令w粒的阻力減小，樁就在自身重力作用下下沉。我國(guó)生產(chǎn)

34、的中頻振動(dòng)器（頻率為670~1200次/min）就是運(yùn)用這一共振原理設(shè)計(jì)的。,8.4 振動(dòng)錘,52,振動(dòng)錘主要由電動(dòng)機(jī)、振動(dòng)器、夾樁器和吸振器等部分組成，如圖8.8所示。1.電動(dòng)機(jī)振動(dòng)錘一般要采用耐振性強(qiáng)的電動(dòng)機(jī)，并應(yīng)具有較大的超載能力和很高的起動(dòng)能力。2.振動(dòng)器振動(dòng)錘常采用二軸振動(dòng)器，也有采用四軸或六軸的振動(dòng)器，每對(duì)軸上都安裝有作同步反向旋轉(zhuǎn)而數(shù)量相同的偏心塊。,8.4.3 振動(dòng)錘的構(gòu)造,8.4 振動(dòng)錘,53,3.夾樁器夾

35、樁器用來(lái)與樁剛性聯(lián)接，使樁與振動(dòng)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(shí)，夾樁器就應(yīng)相應(yīng)地變換。在灌注樁施工時(shí)，樁管用螺栓與振動(dòng)錘聯(lián)接，而不用夾樁器。4.吸振器吸振器是安裝在振動(dòng)錘上部的彈性懸掛裝置，防止振動(dòng)器的振動(dòng)傳遞到懸吊它的樁架起重機(jī)上。一般由壓縮螺旋彈簧組成。在小型振動(dòng)錘上可用橡膠作為吸振元件。,8.4 振動(dòng)錘,54,圖8.8 DZ60振動(dòng)錘,8.4 振動(dòng)錘,55,振動(dòng)錘在使用時(shí)不損傷樁頭，工作噪音小，不排出有

36、害氣體，對(duì)灌注樁、混凝土預(yù)制樁、鋼板樁和鋼管樁都適用。其缺點(diǎn)是打樁性能易受到土質(zhì)的限制，對(duì)黏土層或堅(jiān)硬地層，其樁尖阻力較大，沉樁速度較慢或者不能打入；其產(chǎn)生的振動(dòng)力對(duì)周?chē)ㄖ胁焕绊懀貏e是強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與周?chē)ㄖ锂a(chǎn)生共振時(shí)將會(huì)有一定的破壞作用。,8.4.4 振動(dòng)錘的特點(diǎn)及選用,8.4 振動(dòng)錘,56,選用振動(dòng)錘時(shí)，要考慮離心力、振幅等參數(shù)的影響，還需考慮土質(zhì)的狀況。土壤的特性分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類(lèi)，見(jiàn)表8.2（祥見(jiàn)課本191頁(yè)）。離心

37、力和樁深的關(guān)系曲線如圖8.9所示。國(guó)產(chǎn)振動(dòng)錘性能參數(shù)見(jiàn)表8.3（祥見(jiàn)課本191頁(yè)）。,8.4 振動(dòng)錘,57,圖8.9 離心力與樁深的關(guān)系,8.4 振動(dòng)錘,58,振動(dòng)錘常用來(lái)沉入預(yù)制樁，也可用于灌注樁，目前用于灌注樁的振動(dòng)錘更多。在灌注樁施工時(shí)，振動(dòng)錘與樁管用法蘭連接，樁管的底部制成活瓣。沉樁時(shí)活瓣閉合，樁管因振動(dòng)沉入土中，將周?chē)耐寥罃D開(kāi)，形成長(zhǎng)孔。樁管頂部側(cè)邊設(shè)有開(kāi)口斜槽，用來(lái)將混凝土灌入。如用中孔振動(dòng)錘，可直接從頂部孔中澆灌混凝土

38、。灌入混凝土后，同時(shí)開(kāi)動(dòng)振動(dòng)錘，緩緩地往上拔樁管，樁管底部的活瓣張開(kāi)，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(dòng)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(jiǎn)稱(chēng)液壓錘。常用的液壓錘有很多，構(gòu)造都有所不同?，F(xiàn)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(dòng)活塞3、沖擊頭4、驅(qū)動(dòng)液壓缸5、樁帽6、配重7等部分組成。在沖擊缸體上部充滿(mǎn)液壓油，中部充

39、滿(mǎn)氮?dú)猓团c氣之間有一浮動(dòng)活塞。其工作原理是以液壓油作工作介質(zhì)，依靠液壓能上舉錘頭，然后快速泄油或同時(shí)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(gòu)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(dòng)活塞;4—沖擊頭;5—驅(qū)動(dòng)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(guò)程是：1.下落驅(qū)動(dòng)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(guò)液壓油、浮動(dòng)活塞、氮?dú)夂蜎_擊頭繼續(xù)對(duì)樁施加壓力。因氮?dú)馐强蓧嚎s的，加壓過(guò)程可持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)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(jìn)油，將沖擊缸體再次提升，重復(fù)上述工作過(guò)程。HBM液壓錘沉樁速度的調(diào)節(jié)是靠改變沖擊缸體上部液體壓力和調(diào)整氮?dú)鈮毫Υ笮?lái)實(shí)現(xiàn)的。增加氮?dú)鈮毫Γ瑳_擊頭撞擊時(shí)產(chǎn)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?dú)鈮毫?，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(lái)的一種新型樁錘。它具有一些其他打樁設(shè)備不具有的優(yōu)點(diǎn)，包括：不受土質(zhì)的影響；噪音、污染??；能克服柴油錘等其他設(shè)備制造難度大，一旦損壞則維修非常不便的缺點(diǎn)。從環(huán)保和節(jié)約能源角度出發(fā)，在發(fā)達(dá)國(guó)家液壓錘已取代了柴油錘。液壓錘有如下特點(diǎn)：（1）液壓傳動(dòng)為封閉循環(huán)，無(wú)廢氣排放，無(wú)噪音和振動(dòng)公害。（2）錘頭的沉樁行程和頻率可根據(jù)樁

42、徑的大小和地基的情況來(lái)調(diào)節(jié)。,8.5.2 液壓錘的特點(diǎn),8.5 液壓沖擊樁錘,65,（3）液壓錘不受土質(zhì)限制，在軟土層上仍可能對(duì)樁進(jìn)行連續(xù)打擊。（4）施工安全，施工管理不是很復(fù)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(dá)60%～80%。（5）液壓錘可用來(lái)打斜樁，其貫入度大。若增加一個(gè)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(jī),8.6 全液壓靜力壓樁機(jī),67,全液壓靜力壓樁機(jī)是一種新型的施工機(jī)械，在樁基施工方面已開(kāi)始廣泛應(yīng)用。靜力壓樁機(jī)分為機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式壓樁力由機(jī)械方式傳遞，而液壓式用液壓缸產(chǎn)生的靜壓力來(lái)壓樁和拔樁。,8.6 全液壓靜力壓樁機(jī),68,全液壓靜力壓樁機(jī)與傳統(tǒng)的打樁機(jī)相比有下列特點(diǎn)：（1）全液壓靜力壓樁機(jī)操作靈敏、安全，有輔樁工作機(jī)吊樁就位，不用另配起重機(jī)吊樁。（2）因?yàn)槭庆o力壓樁，施工中無(wú)噪音、振動(dòng)和廢氣污染

44、，適用于城區(qū)內(nèi)醫(yī)院、學(xué)校及精密工作區(qū)、車(chē)間等樁基的施工。（3）能避免像其他打樁機(jī)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(jī)的特點(diǎn),8.6 全液壓靜力壓樁機(jī),69,其缺點(diǎn)是油管與油路、組合元件很多且很復(fù)雜，油料泄漏的可能性相應(yīng)增多，維修的技術(shù)含量高。這種現(xiàn)象使油料損耗加大，易污染地面，并降低液壓傳動(dòng)的效率。,8.6 全液壓靜力壓樁機(jī),70,全液壓靜力壓樁機(jī)主要由長(zhǎng)船行走機(jī)構(gòu)、短船行走及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、支腿平臺(tái)機(jī)

45、構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)、配重鐵、操作室、導(dǎo)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(jī)的構(gòu)造,8.6 全液壓靜力壓樁機(jī),71,圖8.11 全液壓靜力壓樁機(jī)外形1—操縱室；2—電氣操縱室；3—液壓系統(tǒng)；4—導(dǎo)向架；5—配重鐵；6—夾持機(jī)構(gòu)；7—輔樁工作機(jī)；8—支腿平臺(tái)；9—短船行走及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；10—長(zhǎng)船行走機(jī)構(gòu),8.6 全液壓靜力壓樁機(jī),72,如圖8.12所示，全液壓靜力壓樁機(jī)工作時(shí)

46、由輔樁工作機(jī)將樁吊入夾持槽梁內(nèi)，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(dòng)作，將樁錘徐徐壓入地面。壓樁液壓缸的支承反力由樁機(jī)自重或配重鐵5來(lái)平衡。WJY160全液壓靜力壓樁機(jī)夾持力可達(dá)5000kN。,8.6.3 全液壓靜力壓樁機(jī)的工作原理,8.6 全液壓靜力壓樁機(jī),73,圖8.12 全液壓靜力壓樁機(jī)工作原理1—壓樁液壓缸；2—夾持液壓缸；3—預(yù)制樁；4—導(dǎo)向架；5—配重鐵；6—行走機(jī)構(gòu)；7—夾持槽梁,8.6

47、 全液壓靜力壓樁機(jī),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(dǎo)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(pán)上的打樁架。履帶底盤(pán)式打樁架又可分為懸掛式和三點(diǎn)式兩種。1.懸掛式履帶打樁架此打樁架是以履帶起重機(jī)為底盤(pán)，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(lèi),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(chē)體；7—吊臂,8.7 樁架,77,懸掛式的特點(diǎn)是樁架立柱在起重機(jī)吊臂端部，拆裝都非常方便，樁架拆掉后可作起重機(jī)使用。其缺點(diǎn)是縱向需增加配重，橫向承載能力較弱，不能打斜樁。2.三點(diǎn)式打樁架三點(diǎn)式打樁架是由兩個(gè)斜撐和下部托架三點(diǎn)所支持，如圖8.14所示。三點(diǎn)式也以履帶起重機(jī)為底盤(pán)。這種打樁架的特點(diǎn)是其穩(wěn)定性比懸掛式好，承受橫向荷載的能力較大。三點(diǎn)式樁架立柱可以?xún)A斜安裝，因此它可以

49、用來(lái)打斜樁。,8.7 樁架,78,圖8.14 三點(diǎn)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(chē)體；8—斜撐,8.7 樁架,79,多能樁架可在平面內(nèi)作360°回轉(zhuǎn)，立柱可水平伸縮和前后傾斜，整機(jī)可在軌道上行駛，而行駛方法可因其不同的底盤(pán)構(gòu)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(jié)構(gòu)部分、機(jī)械傳動(dòng)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(chē)；6—上平臺(tái)；7—下平臺(tái)；8—升降梯卷?yè)P(yáng)機(jī)；9—水平伸縮機(jī)構(gòu)；10—副吊樁卷?yè)P(yáng)機(jī)；11—雙蝸輪變速器；12—行走機(jī)構(gòu)；13—橫梁；14—吊錘卷?yè)P(yáng)機(jī)；15—主吊樁卷?yè)P(yáng)機(jī)；16—電氣設(shè)備；17—操縱室；18—斜撐,8.7 樁架,81,金屬結(jié)構(gòu)部分包括立柱3、上平臺(tái)6、下平臺(tái)7、橫梁13、斜撐18和水平伸縮小車(chē)5等。機(jī)

51、械傳動(dòng)部分包括工作裝置和綜合機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。電氣系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、控制器、動(dòng)力線、照明系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組等。,8.7 樁架,82,8.8 藻注樁成孔機(jī)械,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,83,在施工現(xiàn)場(chǎng)就地成孔，澆注鋼筋混凝土或素混凝土就稱(chēng)為灌注樁成孔，它是近年來(lái)廣泛采用的一種樁基礎(chǔ)形式。其施工工藝是：先利用成孔機(jī)在預(yù)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(diǎn)是施工

52、中鋼筋用量少，成本低；不用截樁和接樁；沒(méi)有噪音和振動(dòng)；以及不受地質(zhì)條件限制等。灌注樁施工的關(guān)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(jī)械,84,取土成孔的主要設(shè)備有很多，常用的有螺旋鉆機(jī)成孔、鉆擴(kuò)機(jī)成孔、沖抓成孔、回轉(zhuǎn)斗鉆孔、沖擊式鉆孔、套營(yíng)鉆機(jī)成孔、旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔、潛水鉆機(jī)成孔等。擠土成孔的機(jī)械有打樁錘和振動(dòng)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(shí)，活瓣管尖受到端部上壓力的作用緊緊閉合，拔管時(shí)活瓣管尖在管內(nèi)混凝土重力作用下開(kāi)啟，混凝土落入孔內(nèi)，一邊拔管一邊振動(dòng)，使孔內(nèi)的混凝土在灌注完畢后就得到了密實(shí)，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(jī)械,85,圖8.16 擠土成孔灌注樁1—振動(dòng)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(jī)械,86,對(duì)底部擴(kuò)大的樁基施工，也可在振動(dòng)

54、錘成孔后在孔底放置適量炸藥引爆后使孔底擴(kuò)大，然后注入一定量混凝土并放置鋼筋骨架。以下簡(jiǎn)要介紹常用于建筑業(yè)的幾種主要取土成孔機(jī)械。,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,87,螺旋鉆機(jī)成孔是鉆的下部有切削刀，切下來(lái)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(jī)在我國(guó)北方使用得較多。螺旋鉆孔機(jī)包括長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)（最大鉆深可達(dá)20m）、短螺旋鉆孔機(jī)（最大鉆深可達(dá)5m）、雙螺旋鉆擴(kuò)機(jī)（鉆深可達(dá)4～5m，

55、這種鉆機(jī)一般用于凍土地帶）三種。,8.8.1 螺旋鉆孔機(jī),8.8 灌注樁成孔機(jī)械,88,1.長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)如圖8.17所示，長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)整體構(gòu)造不復(fù)雜，成孔效率高，在灌注樁的成孔中應(yīng)用得較多。長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)按鉆桿結(jié)構(gòu)的不同有整體式和裝配式兩種，按其行走機(jī)構(gòu)的不同有履帶式和汽車(chē)式兩種。長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)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(zhǎng)螺旋鉆具配套，組成履帶式長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)，使用較為方便。,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,89,圖

56、8.17 履帶式長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)1—電動(dòng)機(jī)；2—減速器；3—鉆桿；4—鉆頭；5—鉆架；6—履帶式起重機(jī)底盤(pán),8.8 灌注樁成孔機(jī)械,90,長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)由電動(dòng)機(jī)1、減速器2、鉆桿3和鉆頭4等組成，整套鉆孔機(jī)通過(guò)滑車(chē)組懸掛在樁架上，鉆孔機(jī)的升架、就位由樁架控制。鉆具上的電機(jī)適合于在滿(mǎn)載的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)具有較好的過(guò)載保護(hù)裝置。減速器大都采用立式行星減速器。為保證鉆桿鉆進(jìn)時(shí)的穩(wěn)定性和初鉆時(shí)的準(zhǔn)確性，在鉆桿長(zhǎng)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(dòng)力頭上，并隨動(dòng)力頭沿樁架立柱上下移動(dòng)。 在鉆桿下部裝有導(dǎo)向圈，導(dǎo)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(zhǎng)螺桿的鉆桿多分段制作。,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,91,鉆孔時(shí)，孔底的土片沿著鉆桿的螺旋葉片上升，把土卸于鉆桿周?chē)耐恋厣?，或是通過(guò)出料斗卸在翻斗車(chē)等運(yùn)輸工具中運(yùn)走。長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)鉆孔的孔徑不大于1m，為適應(yīng)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(guó)外的

58、長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)多用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，液壓動(dòng)力由履帶樁架提供。液壓馬達(dá)自重輕，調(diào)速很方便。鉆孔機(jī)常用中空形，在鉆孔機(jī)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(zhì)量。,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,92,2.短螺旋鉆孔機(jī)如圖8.18所示，短螺旋鉆孔機(jī)的切土原理與長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)相同，但排土方法不一樣。短螺旋鉆孔機(jī)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?yè)P(yáng)機(jī)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(guò)地面，整個(gè)樁架平臺(tái)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，短螺旋鉆孔機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，將螺旋葉片上的碎土甩到地面上。故短螺旋鉆孔機(jī)鉆孔直徑可達(dá)2m，甚至更大。用伸縮鉆桿與短螺旋連接，鉆孔深度可達(dá)78m。,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,93,無(wú)論是鉆孔直徑與鉆孔深度，短螺旋鉆孔機(jī)都比長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)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(shè)計(jì)成雙頭螺紋形，以提高效率。短螺旋鉆桿有

60、兩種轉(zhuǎn)速，一種是轉(zhuǎn)速較低的鉆桿轉(zhuǎn)速，另一種是轉(zhuǎn)速高的甩土轉(zhuǎn)速。對(duì)不同類(lèi)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(zhǎng)度，還可傳遞扭轉(zhuǎn)，以保證鉆頭鉆進(jìn)的動(dòng)力需要。長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)性能參數(shù)見(jiàn)表8.4。短螺旋鉆孔機(jī)性能參數(shù)見(jiàn)表8.5。 （祥見(jiàn)課本198頁(yè)）,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,94,圖8.18 短螺旋鉆孔機(jī)1—螺旋葉片；2—液壓馬達(dá)；3—變速箱；4—加壓液壓缸；5—鉆桿護(hù)套,8.8

61、 灌注樁成孔機(jī)械,95,在施工中，對(duì)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(jī)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(shí)使套管擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，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(dòng)方法或旋轉(zhuǎn)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(jī)械,96,圖8.19 沖抓成孔機(jī)外形1—沖抓斗；2—脫鉤架；3—架頂橫梁；4—機(jī)架立柱；5—機(jī)

62、架底盤(pán)；6—卷?yè)P(yáng)機(jī)；7—走管；8—螺旋支腿,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,97,沖抓斗成孔機(jī)由樁架、沖抓斗、套管擺動(dòng)（或旋轉(zhuǎn)）裝置組成。套管由四個(gè)主要部件組成，其工作過(guò)程如下：沖抓斗的初始狀態(tài)是張開(kāi)狀態(tài)。放松卷?yè)P(yáng)機(jī)，沖抓斗以自由落體方式向套管內(nèi)落下切土。向上收縮專(zhuān)用鋼絲繩，提升滑輪，與動(dòng)滑輪相連接的連桿使抓斗片合攏。卷?yè)P(yáng)機(jī)繼續(xù)收縮，沖抓斗被提出套管。樁機(jī)回轉(zhuǎn)，松開(kāi)卷?yè)P(yáng)機(jī)。動(dòng)滑輪靠自重下滑，帶動(dòng)專(zhuān)用鋼繩向下，使抓斗片打開(kāi)卸土。,8.8 灌注樁

63、成孔機(jī)械,98,沖抓斗有兩瓣式和三瓣式兩種。兩瓣式適用于土質(zhì)松軟的場(chǎng)合，抓土較多；三瓣式適用于硬土層，抓土較少。鉆機(jī)所用的套管有不同的長(zhǎng)度，分別有1m、2m、3m、4m、5m、6m等。套管之間采用徑向的內(nèi)六角螺母聯(lián)接。,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,99,沖抓斗在使用時(shí)的特點(diǎn)是：（1）在一般地質(zhì)條件下都可施工，對(duì)地層的適用范圍廣；（2）振動(dòng)、噪音都較小。（3）可根據(jù)支持層的長(zhǎng)度自由確定樁長(zhǎng)；（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(nèi)選擇；（6）樁深最大可達(dá)50m，樁的承載能力比較高。其缺點(diǎn)是設(shè)備成孔的速度較慢，設(shè)備比較笨重。沖抓斗成孔機(jī)性能參數(shù)見(jiàn)表8.6。（祥見(jiàn)課本199頁(yè)）,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,100,回轉(zhuǎn)斗成孔機(jī)由履帶樁架、伸縮鉆桿、回轉(zhuǎn)斗和回轉(zhuǎn)斗驅(qū)動(dòng)裝置組成?；剞D(zhuǎn)斗成孔機(jī)外形 如圖8.20所示?；剞D(zhuǎn)斗鉆孔的主要裝置是一個(gè)直徑與樁徑相同的圓鉆斗，斗底裝有切土片，斗內(nèi)可容納一定量的土。用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鉆斗

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

66、斗成孔機(jī)1—履帶樁架；2—伸縮鉆桿；3—回轉(zhuǎn)斗；4—回轉(zhuǎn)斗驅(qū)動(dòng)裝置,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,103,潛水鉆機(jī)是一種深入地下水中鉆土的新型灌注樁成孔機(jī)械。潛水鉆機(jī)由潛水鉆主機(jī)、鉆桿、鉆頭、卷?yè)P(yáng)機(jī)、配電箱、電纜筒和樁架組成，如圖8.21所示。,8.8.4 潛水鉆機(jī),8.8 灌注樁成孔機(jī)械,104,潛水鉆機(jī)的動(dòng)力、變速機(jī)構(gòu)與鉆頭連在一起加以密封，由樁架吊樁定位，潛入孔內(nèi)地下水位以下進(jìn)行作業(yè)。它用正循環(huán)向孔內(nèi)送入泥漿，將土排出孔外。

67、潛水鉆機(jī)適用于地下水位高的地層，既可鉆淤泥、黏性土、砂質(zhì)土，也可鉆巖層。它輕便靈活，鉆進(jìn)速度快，可達(dá)0.5~2m/min，鉆孔深度可達(dá)50m，孔徑為600~800mm。我國(guó)KQ系列潛水鉆機(jī)（性能參數(shù)見(jiàn)表8.7）（祥見(jiàn)課本201頁(yè)）由潛水電動(dòng)機(jī)、行星減速箱、密封裝置等組成。由于潛水的主機(jī)是完全潛入水中，所以鉆機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵就取決于密封裝置是否可靠。,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,105,圖8.21 潛水鉆機(jī)1—樁架；2—卷?yè)P(yáng)機(jī)；3

68、—配電箱；4—護(hù)筒；5—防水電纜；6—鉆桿；7—潛水砂泵；8—潛水鉆主機(jī)；9—鉆頭,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,106,鉆桿是方形的，施工時(shí)將每節(jié)長(zhǎng)約5m的桿件用鋼銷(xiāo)聯(lián)接接長(zhǎng)。對(duì)不同性質(zhì)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(fēng)化層鉆進(jìn)時(shí)，用鑲硬質(zhì)合金刀頭的籠式鉆頭。,8.8 灌注樁成孔機(jī)械,107,潛水鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）設(shè)備簡(jiǎn)單，體積小，噪音低，適合于城市狹小場(chǎng)地施工。（2）動(dòng)力裝置在孔底工作