一级建造师市政公用工程管理与实务考试必备讲义汇编 城市桥梁篇六零

3/18/2023桩基础施工的关键在于成桩桩工机械主要有预制桩施工机械和灌注桩施工机械两类。桩按施工方法分：预制桩、灌注桩

§12—2灌注桩成孔机械

§12—1预制桩施工机械3/18/20232

§12—1预制桩施工机械预制桩施工主要有打入、振动沉入和压入三种施工方法一、柴油打桩机由履带起重机该换工作装置而成，在回转平台上固定有立柱，用斜撑调整成垂直位置。在立柱上装有柴油锤，并用起重滑轮组可使锤头升降。柴油锤产生的打击力，通过桩帽打击桩体，使之灌入土中。3/18/20231、柴油桩锤的工作原理实质上是一个单缸二冲程的柴油发动机，利用柴油燃烧释放的能量提升冲击体进行打桩。按桩锤的结构和动作特点不同分为：导杆式、汽缸式、筒式。筒式的结构和技术性能最为先进，为目前国内产品广泛采用。筒式柴油锤的汽缸固定，活塞往复运动。筒式柴油锤的工作循环可分为以下几个阶段：3/18/2023（a）扫气、喷油（b）压缩（c）冲击（d）爆发（e）排气（f）吸气（g）降落3/18/2023导杆式柴油锤工作原理图3/18/20232、柴油打桩机的特点和主要技术参数柴油锤的特点：结构简单、打桩能量大。本身既是原动机又是工作机，不需另设能源机器，工作过程自动化。打桩能量可随沉桩阻力自行增减调节。当外阻力大时，上活塞上跳高度大，打桩能量就大；阻力小时，桩下沉量大，打桩能量随之减小，对打桩工作非常有利。柴油锤的缺点：产生噪音、振动，污染空气柴油锤的主要参数：冲击部分质量W；行程H；每次冲击最大能量E；每分钟冲击次数n3/18/2023（1）冲击部分质量W筒式柴油锤为上活塞质量，是选锤的主要参数。（2）行程H上活塞跳起的高度（一般为2m-2.5m）。（3）每次冲击最大能量E（kg•m)E=1.2WH（4）每分钟冲击次数n3/18/2023二、蒸汽锤特点：可以向超大型发展，可以打斜桩甚至打水平桩，能在水下打桩，可在25%-100%的范围内无极调节冲击能量，对桩的损伤小，工作性能不受土层软硬和工作时间长短的影响，无废气污染。按照蒸汽对锤的作用方式不同，蒸汽锤分为：单动式、双动式、差动式。1、单动式工作原理：桩锤靠蒸汽的压力提升，当桩锤到达一定的高度后，蒸汽排出，压力下降，桩锤在自重作用下落下冲击桩头进行打桩。3/18/20233/18/20232、双动式-升锤和落锤都靠蒸蒸汽压力实现优点：落锤时，在蒸汽汽压力作用下，速速度增快，可适当当减小冲击部分上上升的行程，打桩桩频率和生产率都都得到提高。缺点：要有足够的的质量来平衡作用用在汽缸上盖内的的蒸汽压力（当锤锤下落时），所以以固定部分质量很很大，一般约占桩桩锤总质量的80%-90%。3、差动式同一活塞杆上装有有两个不同有效面面积的活塞，上活活塞的有效面积比比下活塞大，活塞塞杆下端与桩锤连连接在一起。3/15/2023工作原理：：高压蒸汽汽进入上下下两活塞之之间的空穴穴时，由于于上活塞面面积大于下下活塞，所所以产生的的压力差使使桩锤上升升，当桩锤锤上升到一一定的高度度，空穴中中的蒸汽排排出，压力力差消除，，桩锤落下下冲击桩头头进行打桩桩。3/15/2023三、自由落落锤打桩机机落锤冲击体体靠卷扬机机提升到一一定高度，，然后在重重力作用下下自由落下下冲击桩头头。一般锤锤重1kN-30kN，打击次数数每分钟10-12次，打桩效效率较低，，贯入能量量小。3/15/2023四、振动打打桩机-振动锤原理：共振振理论和振振动冲击理理论特点：沉桩桩效率高、、费用低、、不需辅助助设备、桩桩头不易损损坏、沉桩桩横向位移移小、桩体体变形小。。按工作原理理分：振动动式、振动动冲击式1、振动式振振动打桩机机原理：将振振动器的振振动通过夹夹桩器传给给桩体，使使桩产生振振动振动器工作作原理每个偏心块块产生的离离心力：m-偏心块质量量，kgr-偏心块质心心至回转中中心的距离离，mω-偏心块转动动的角速度度，rad/s3/15/2023振动器工作作原理垂直方向的的离心力叠叠加为：φ-位置角P-激振力，它它通过轴承承机壳、夹夹桩器传给给桩，使桩桩沿垂直方方向产生强强迫振动，，N由于两个偏偏心块质量量相等，对对称安装，，转向相反反，水平方方向的离心心力因方向向相反而抵抵消。(a)刚性式振动动打桩机-振动器与原原动机刚性性连接(b)柔性式振动动打桩机-振动器与原原动机用减减震弹簧分分开构造简单，，原动机寿寿命短构造复杂，，原动机寿寿命长3/15/20232、振动冲击击式打桩机机特点：具有有很大的振振幅和冲击击力，振动动器不带动动桩振动，，功率消耗耗少。缺点：噪音音大，能量量有损失，，电动机受受频繁振动动易损坏。。适合于粘土土层或硬土土层上打桩桩3/15/20233、振动打桩机的的主要性能参数数（1）偏心力矩M(N•m)-偏心块重W与其重心到回转中心的距离r的乘积的总和，即。有固定和可调两种。（2）激振力-使振动锤、桩身身及桩周围土体体整个振动体系系产生垂直振动动的力。各偏心心块回转时产生生的离心力的合合力。影响沉桩桩的主要因素之之一。（3）振动频率-以偏心块为振动动子的振动器，，其频率等于偏偏心块的转速（（r/min）。低频（5-11.67Hz）、中频（11.67-25Hz）、高频（25-50Hz）、超高频（≥≥100Hz）振动频率f取（0.85-0.9）fn。fn-振动系统（振动动锤、桩及周围围的土壤形成））固有频率（4）振幅-沉拔桩时，桩的的强制位移量。。桩下沉的主要要参数。3/15/2023β-阻力系数k-土壤的刚度系数数M-振动体的质量m-偏心块的质量r-偏心块的偏心距距f-振动锤的振动频频率沉桩速度与振幅幅基本上是成正正比变化。但振振幅太大，会使使机械工作不平平稳，消耗功率率也多，一般振振幅在12mm-20mm时嘴适宜于桩的的下沉。对不同的土壤可可通过调整偏心心块的偏心距r来改变振幅，以以使沉桩达到最最好效果。（5）电动机功率能能否否沉桩的关键因因素。3/15/2023§12—2灌注桩成孔机械械灌注桩：直接在在桩位上用机械械成孔或人工挖挖孔，在孔内安安放钢筋、灌注注混凝土而成型型的桩。与预制桩相比，，灌注桩具有不不受地层变化限限制，不需要接接桩和截桩，节节约钢材、振动动小、噪声小等特点。灌注桩成孔机械械分两大类：挤挤土成孔和取土土成孔机械。3/15/2023一、挤土成孔机机械利用振动打桩桩机或锤击式式打桩机将钢钢管桩（桩尖尖为活瓣或用用钢筋混凝土土预制桩尖））沉入地基土土中至设计要要求的深度后后，边拔管边边浇灌混凝土土的方法。适用于直径50mm以下的桩。3/15/2023二、取土成孔孔机械螺旋钻孔机适适用于地下水水位以上的施施工。长螺旋钻孔机机-连续排土，一一次完成钻进进深度短螺旋钻孔机机-周期性钻进、、排