2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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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?!灸芰δ繕?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,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,樁的類型可分為預(yù)制樁和就地灌注樁兩大類。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)周圍建筑物有不同程度的影響;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(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;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—汽門桿;9—錘頭連桿;10—汽門控制器;11—導(dǎo)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(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)。樁體周圍的土壤顆粒在振動(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,樁周圍土顆粒的阻力減小,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)周圍建筑有不利影響,特別是強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與周圍建筑物產(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,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,將周圍的土壤擠開(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液壓油,中部充

39、滿氮?dú)?,油與氣之間有一浮動(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?,沖擊頭撞擊時(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Γ瑒t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上的打樁架。履帶底盤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,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(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。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)式樁架立柱可以傾斜安裝,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;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,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,把土卸于鉆桿周圍的土地上,或是通過(guò)出料斗卸在翻斗車等運(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;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

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