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桩工机械

工程机械概论07_桩工机械

时间:2018-10-05 02:56作者:admin打印字号:

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  工程机械概论07_桩工机械_机械/仪表_工程科技_专业资料。工程机械概论 主讲: :姜华 ? ? E?MAIL:?? 第七章 桩工机械 第一节 第二节 第三节 第四节 桩工机械的功能与

  工程机械概论 主讲: :姜华 ? ? E?MAIL:?? 第七章 桩工机械 第一节 第二节 第三节 第四节 桩工机械的功能与类型 预制桩施工机械 桩架 灌注桩成孔机械 第一节 桩工机械的功能与类型 ? ? ? ① ② 桩工机械是进行桩基础工程施工的各种机械设备的总称 是进行桩基础工程施工的各种机械设备的总称。 桩基础组成:桩、承台,施工的关键在于 施工的关键在于:成桩 桩按施工方法的不同分为:预制桩、灌注桩 预制桩 预制桩施工:是将预制好的桩沉入设计要求的深度; 灌注桩施工:是先在地基上按设计要求的位置 是先在地基上按设计要求的位置、尺寸成孔, 然后在孔内置筋、灌注混凝土而成桩。 而成桩 一、预制桩施工机械 施工预制桩有三种方法:打入法 打入法、振动法、压入法 (1)打入法:是利用打桩机依靠桩锤冲击桩头 依靠桩锤冲击桩头,在冲击瞬间桩 头受到一个很大的力,而使桩身贯入土中的一种方法 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 振动沉拔桩机上的振动桩锤使桩身产生高 频振动,使桩尖处和桩身周围的阻力大大减小 使桩尖处和桩身周围的阻力大大减小,桩在自重或 稍加压力的作用下贯入土中。 。 (3)压入法:采用静力压拔桩机 静力压拔桩机对桩施加持续静压力,把桩压 入土中。这种施工方法噪声低 这种施工方法噪声低,桩头不受损坏。但是压桩机 本身比较笨重,组装迁移都较困难 组装迁移都较困难。 二、灌注桩施工机械 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 取土成孔法 ( 1)挤土成孔法:是把一根铁管打入土中 是把一根铁管打入土中,至设计深度后 将钢管拔出,即可成孔。这种施工方法常用 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 为振动桩锤既可将钢管打入,还可将钢管拔出,可使钢管 得以重复使用。 (2)取土成孔法:主要采用的成孔机械有 主要采用的成孔机械有:全套管钻孔机、 回转斗钻孔机、反循环钻机 反循环钻机、螺旋钻孔机、钻扩机等 p 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、 、静力压桩法、振动法、水冲法 法桩压力静 法击锤 法动振 锤击法:打桩设备包括桩锤、 、桩架和动力设备。 桩锤: ⑴ 落锤?——构造简单、施工方便 施工方便,锤重一般0.5~1.5t,用卷扬机拉 升施打,可随意调整落锤高度。 。速度慢、效率低、对桩身损伤大。 ⑵ 汽锤?——利用蒸汽或压缩空气为动力进行锤击。有单动和双动之 分,单动式汽锤锤重3~15t,锤击频率 锤击频率40~60次/min,落距短、速 度快、效率高、适宜打各类桩;双动式汽锤锤重 ; 0.6~3.5t,锤击频 率100~135次/min,可打斜桩、 、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 施工方便,有导杆 式和筒式两种,锤重2~7.2t,由于噪音 由于噪音、振动 和空气污染等公害,在城市施工日益受到限制 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? 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。 HHP系列液压打桩锤 桩锤的选择: 锤击法沉桩施工,桩锤选择是关键。首先应根据施工 条件选择桩锤的类型,然后决定锤重 然后决定锤重,一般锤重大于桩重 的1.5~2倍时效果较为理想( (桩重大于2t? 时可采用比桩轻? 的锤,但不宜小于桩重的75% 75%? )。 施工中应“重锤轻击 重锤轻击”(锤的重量大而 落距小),这样桩极易打入土中 这样桩极易打入土中,不会打 坏桩头,也不会产生桩身回跃 也不会产生桩身回跃(回弹); 桩锤过轻时, ,则会出现“轻锤高击”, 极易损坏桩头 极易损坏桩头,桩也难以打入土中。 一、柴油打桩锤 ? 利用桩锤的冲击部分(锤体)上下跳动所产生的冲 击力和柴油燃烧爆发的能量 击力和柴油燃烧爆发的能量,把桩打入地层的 机械称为柴油打桩锤打桩机 柴油打桩锤打桩机(简称柴油打桩 锤)。 ? 按桩锤的动作特点和结构的不同可分为 按桩锤的动作特点和结构的不同可分为:导杆 式、筒式 ① 导杆式:锤体沿两根导杆上下跳动 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 锤体在一个具有吸排气孔和喷油孔的钢 筒里上下跳动。 (一)构造组成? 1、导杆式柴油打桩锤 p 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 民用及工业建筑中常使用的小型柴油打桩锤。 根据柴油打桩锤冲击部分(汽缸)的质量可分为D? ? 1??600,?D? ?1200,?D? ?1? 1? 1? 800三种。 特点:整机质量轻,运输、安装方便 安装方便,可用于打木桩、板桩、钢板 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 也可用来打砂桩与混凝土桩的沉管。 导杆式柴油打桩锤由活塞、缸锤 缸锤、导杆、顶横梁、起落架、燃油系 统组成,如图11?1所示。? p p 2、筒式柴油打桩锤 图11?2所示为MH72B型筒式柴油打桩锤,它由锤体、燃油供应系统、 型筒式柴油打桩锤 润滑系统、冷却系统、起落架组成 组成。 (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 导杆式柴油打桩锤的工作原理基本上类似于 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。 ? 工作时卷扬机将气缸提起挂在顶横梁上 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 钩自动脱钩,气缸沿导杆下落套住活塞后 气缸沿导杆下落套住活塞后,压缩气缸内的气体,气 体温度迅速上升【图11?3? (a)】。当压缩到一定程度时,固定在缸锤 。? 4(图11?1)的撞击销11推动曲臂7旋转,推动燃油泵柱塞,使燃油? 从喷油嘴5喷到燃烧室12【图11?3? 3 (b)】。呈雾状的燃油与燃烧室内 的高压高温气体混合,立刻自燃爆炸 立刻自燃爆炸【图11?3 (c)】,一方面将活塞 下压,打击桩下沉;另一方面使气缸跳起 另一方面使气缸跳起,当气缸完全脱离活塞后, , 废气排除,同时新鲜空气进入【图11?3 (d)】 。当气缸再次下落时, 一个新的工作循环开始。 2、筒式柴油打桩锤的工作原理 筒式柴油打桩锤的工作原理 ? 如图11?4 (?a)所示,桩锤启动时 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 升的同时完成吸气和燃油泵的吸油。如图 11?4 (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 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、 高压状态;另一部分动能则转化成冲击的机械能 另一部分动能则转化成冲击的机械能,对下活塞进行 强力冲击,使桩下沉,与此同时 与此同时,下活塞顶部球碗中的燃油被冲 击成雾状。如图11?4 (c)所示 所示,雾化了的柴油与高温、高压空 气混合,自行燃烧、爆发膨胀, ,一方面下活塞再次受到冲击二次 打桩,另一方面推动上活塞上升 另一方面推动上活塞上升,增加其势能。 ? ? 如图11?4 (d)所示,上活塞继续上升越过进 上活塞继续上升越过进、排气口时,进、 排气口打开,排出缸内的废气, ,当上活塞跳越过燃油泵曲臂时, 燃油泵吸入一定量的燃油,以供下一工作循环向缸内喷油 以供下一工作循环向缸内喷油。如 图11?4 (c)所示,上活塞继续上行 上活塞继续上行,汽缸内容积增大,压力下 降,新鲜空气被吸入缸内。如图 图11?4 (f)所示,上活塞上升到 一定高度,失去动能,又靠自重自由下落 又靠自重自由下落,下落至进、排气口 前,将缸内空气扫出一部分至缸外 将缸内空气扫出一部分至缸外,然后继续下落,开始下一 个工作循环。 二、振动桩锤 激振力P:? P = 2mrv sin?j 式中:? j? ——离心力与水平线的夹角。 离心力与水平线? 振动法:是将振动锤吊至预制桩顶上,将桩头套入与振动箱 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 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 桩身带动土体振动,使土颗粒间的摩擦力大大减小 使土颗粒间的摩擦力大大减小,桩在自 重和机械力作用下沉入土中。 。振动法沉桩设备构造简单、使? 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。? DZM100? DZM100 液压振动锤 (三)构造组成 ? 利用高频振动(700~1800次/min?) /min?)? 所产生的力量,将桩沉 入土层的机械称为振动沉桩机(简称为振动桩锤) 振动沉桩机 。 ? 可以把桩沉入土层,也可以把桩从土层中拔起 也可以把桩从土层中拔起。 ? 振动桩锤主要由原动机(电动机、液压马达 电动机 )、激振器、? 支持器和减振器组成。北京赛车平台:图11?5 11? 所示为国产DZ?8?000型振 动桩锤。? 三、静力压桩机 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, 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 适用于软弱土层和邻近有怕振动的建(构)筑物的 情况。当存在厚度大于2m的中密砂夹层时,不宜采用静力压桩。 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。 静力压桩多采用分段预制、分 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。 静力压桩的分节压入、接长 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。 静力压桩施工现场 一、构造组成 ? 图11?6所示为YZY?500型静压桩机,它由支腿平台结构、 型静压桩机 行走机构、压桩架、配重块 配重块、起重机、操作室等部分 组成。 ? 图11?7所示为YZY?400型静压桩机,它与 型静压桩机 YZY?500型 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°。 ? 图11?8所示为江南造船厂技校研制的6000?kN静压桩机,它是目前国? 内级别最大的静压桩机,与YZY?? ?500型静压桩机的主要区别有以下 四点:? (1)?6000?kN静压桩机压桩油缸有四个,比 静压桩机压桩油缸有四个? YZY?500型静压桩机多两个。 (2)?6000?kN静压桩机在小船上增加了四个支撑液压缸。压桩时,不但 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 小船也可以由四个支撑液压缸升降使之着地,增加了压 桩机的支撑面,大大改善了压桩条件 大大改善了压桩条件。 ? (3)?6000?kN静压桩机增加了侧向车轮,横向力依靠滚动轮来克服,就 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。 形门式起重机的天车行走轮那样 ?? (4) 图11?9所示为6?000?kV静压桩机的夹持机构。当液压油进入液压 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,由于滑块的楔形斜面作用,斜 向下运动 槽中的滑块套筒12带动推动轴11向右移动。由于推动轴 向右移动 11与活动夹 头箱体4连为一体,故带动箱体4向右移动,和固定箱体一起将桩夹 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 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 活动杆做的功等于夹卡做的功,而活塞杆的 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 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。 压桩机的特殊设计 第三节 桩架 ? 桩架是桩工机械的重要组成部分,用来悬挂桩锤、吊桩 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 还可用来安装各种成孔装置,为成孔 装置导向。 ? 桩架的形式很多,选择桩架时 选择桩架时,应根据桩锤的种类、桩 的长度、施工现场的条件等决定 施工现场的条件等决定。 ? 桩架按其移动的方式,可分为 可分为:滚动式、轨道式、履带 式、步履式、轮胎式等几种 等几种。 ? 按桩架结构形式:三点支承式 三点支承式、悬挂式等 多功能桩架:由立柱、斜撑、回转工作台 回转工作台、底盘、传动机构组成。 优点:机动性 和适应性较大 ,水平方向可 作3600回转, 立柱可倾斜, 可适应各种预 制桩和灌注桩 ;缺点:机构 庞大,组装拆 迁较麻烦。 一、桩架的构造组成 桩架的构造组成 ? 步履式桩架 图11?10所示为步履式桩架,它主要由回转平台之上的上部架 它主要由回转平台之上的上部架 体、回转支承装置、行走步履装置等主要部分组成 行走步履装置等主要部分组成。 ? 履带式桩架 履带式桩架由主机、前托架、 、导向架、导向架顶部滑轮组、后 横梁、斜撑以及前后支腿组成 斜撑以及前后支腿组成,如图11?11所示。 1、三支点式履带桩架 p p 以履带起重机的车体作为主体, ,立柱靠下部的 托架7和上部左右分开的两个斜撑 斜撑2支持,故此 得名。 为了增加立柱侧向稳定性,要求两个斜撑的下 要求两个斜撑的下 支座有较大的间距,所以在车体后方设一横梁 所以在车体后方设一横梁, 并在横梁端部各装一个液压支腿8,作为斜撑 的下支座。 p p p 斜撑下部是超长油缸,用于调整立柱的 用于调整立柱的 垂直度或倾斜角。 立柱上有用于沉桩导向的导轨 导轨。为提高 立柱的利用率,一些立柱有内 一些立柱有内、外双层 导轨,间距分别为600mm和330mm。这 样便可悬挂各种级重的桩锤 样便可悬挂各种级重的桩锤。 为适应钻孔打入法施工的需求 为适应钻孔打入法施工的需求,发展了 双面型立柱,即将两种不同间距的导轨 即将两种不同间距的导轨 隔开90°焊接在主管上,可同时悬挂长 可同时悬挂长 螺旋钻孔机和柴油桩锤。 2、悬挂式桩架 p 以通用履带起重机为底盘,卸去吊钩 卸去吊钩,将吊 臂5顶端与桩架连接,桩架立柱底部有 桩架立柱底部有支撑 杆7与回转平台连接。 桩架立柱1可用圆筒形,也可用方形或矩形横 也可用方形或矩形横 截面的桁架。为了增加桩架作业时整体的稳 为了增加桩架作业时整体的稳 定性,在原有起重机底盘上,需附加配重 需附加配重。 底部支撑杆是可伸缩的杆件,调整底部支撑 调整底部支撑 杆的伸缩长度,立柱就可从垂直位置改变成 立柱就可从垂直位置改变成 倾斜位置,这样可满足打斜桩的需要 这样可满足打斜桩的需要。 由于这类桩架的侧向稳定性主要由起重机下 部的支撑杆保证,侧向稳定性较差 侧向稳定性较差,只能用 于小桩的施工。 p p 3、步履式桩架 p 步履式桩架是国内应用较为 普遍的桩架,在步履式桩架 上可配用长、短螺旋钻孔器、 柴油锤、液压锤和振动桩锤 等设备进行钻孔和打桩作业。 (1)组成 图为DZBl500型液压步履式钻 孔机组成示意图,它由短螺 旋钻孔器、步履式桩架组成。 步履式桩架包括:平台9、下转盘12、 步履靴11、前支腿14、后支腿10、卷扬 机构7、操作室6、电缆卷筒2、电气系 统和液压系统8组成。下转盘上有回转 滚道,上转盘的滚轮可在上面滚动,回 转中心轴一端与下转盘中心相连,另一 端与平台下部上转盘中心相连。? 1?钻机部分;? 2电缆卷筒;? 3臂架;? 4?斜撑?? 5?起架夜压缸?? 6操纵室;? 7?卷扬机;? 8?液压系统?? 9?平台?? 10?后支腿?? 11?步履靴?? 12?下转盘;? 13上转盘;? 14?前支腿 (2)工作原理 ? 回转和旋转 p p 回转时,前后支腿支起, 步履靴离地,回转液压缸 伸缩使下转盘与步履靴顺 时针或逆时针旋转。 如果前后支腿回缩,支腿 离地,步履靴支撑整机, 回转液压缸伸缩带动平台 整体顺时针或逆时针旋转。 。 ? 移位和行走 p p p p p 下转盘底面安装有行走滚轮,滚轮与步履靴相连接 滚轮与步履靴相连接。滚轮能在步 履靴内滚动。 移位时靠液压缸伸缩使步履靴前后移动。 使步履靴前后移动 行走时,前后支腿液压缸收缩, ,支腿离地,步履靴支撑整机,钻 架整个工作重量落在步履靴上, ,行走液压缸伸缩使整机前或后行 走一步。 然后让支腿液压缸伸出,步履靴离地 步履靴离地,行走液压缸伸缩使步履靴 回复到原来位置。 重复上述动作可使整个钻机行走到指定位置 重复上述动作可使整个钻机行走到指定位置。 臂架3的起落由液压缸5完成。在施工现场整机移动对位时,不 完成 用落下钻架。转移施工场地时, ,可以将钻架放下,安上行走轮胎。 ? 臂架的起落 第四节 为灌注桩成孔机。 灌注桩成孔机械 ? 在灌注桩桩基的施工中, ,预先在土层中成孔的机械称 ? 灌注桩成孔机械包括:螺旋钻孔机 螺旋钻孔机、回转斗钻孔机、 全套管钻机、转盘式钻孔机 转盘式钻孔机 本章结束 图11?1? 导杆式柴油打桩锤构造示意图 顶横梁 起落架 缸锤 活塞 导杆 返回 图11?2??MH72B型筒式柴油打桩锤构造示意图 返回 图11?3? 导杆式柴油打桩锤工作原理示意图 返回 图11?4? 筒式柴油打桩锤工作原理示意图 上活塞 进、排气孔 锤座 返回 图11?5? 国产DZ? DZ?8000型振动桩锤 返回 表11?4? 振动桩锤的型号及主要技术性能参数 返回 图11?6??YZY?500型静压桩机构造示意图 返回 图11?7??YZY?400型静压桩机构造示意图 返回 图11?8??6000kN 静压桩机构造示意图 返回

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