1、橋梁樁基礎(chǔ)施工機(jī)械的 分類及工作原理 現(xiàn)在建設(shè)橋的 樁基礎(chǔ)有兩種類型:預(yù)制樁和灌注樁.前者是用各種樁工機(jī)械將樁埋入土壤的 下層,以提高基礎(chǔ)的 承載;而后者則是用鉆孔機(jī)在土層上鉆出深孔,以供灌注混凝土.所以樁工機(jī)械也分為預(yù)制樁施工機(jī)械和灌注樁施工機(jī)械兩大類.1、 樁工機(jī)械的 分類1.1按樁基礎(chǔ)類型分類1.1.1預(yù)制樁施工機(jī)械預(yù)制樁施工主要有四種方法:打入法、振入法、射水法和壓入法,不同的 施工方法對應(yīng)不同的 施工機(jī)械.(1)打入法即利用沖擊能量沖擊樁頭,把樁打入土中,使用的 機(jī)械是各類錘.(2)振入法是利用高頻振動器在樁頭上施振,使樁在自重和振動器沖擊力的 作用下貫入土中.所采用的 機(jī)械是振動錘

2、.(3)射水法是利用高壓水泵通過射水管沿樁身沖擊其周圍的 土壤,減少土壤對樁身的 摩擦阻力,樁靠自重沉入土中.(4)壓入法是給樁頭施加強(qiáng)大的 靜壓力,把樁壓入土中.這種施工方法噪音極小,樁頭不受損壞.但使用的 壓樁機(jī)非常笨重,組裝遷移都比較困難.1.1.2灌注樁的 施工機(jī)械灌注樁的 施工關(guān)鍵在成孔,成孔的 方法有擠土成孔法和取土成孔法,不同的 施工方法對應(yīng)不同的 施工機(jī)械.(1)擠土成孔法是把一根鋼管打入土中,至設(shè)計深度 后將鋼管拔出,即可成孔.這種施工方法常用振動錘.(2)取土成孔法可分為沖擊成孔、沖抓成孔和回轉(zhuǎn)鉆削成孔等.采用的 機(jī)械主要有:沖擊式鉆孔機(jī)、循環(huán)式鉆孔機(jī)和螺旋鉆孔機(jī)等.1.

3、2按驅(qū)動的 方法分類 按驅(qū)動的 方法分有落錘、氣錘、柴油錘和電動錘四種. 1.2.1落錘它是將一 個重鐵塊,懸掛在樁架頂端定滑輪的 鋼絲繩上,由于其提升到一定的 高度 后再讓它自由落下,靠錘的 自重沖擊樁頭.這是一種古老的 設(shè)備,由于其效率過低,勞動強(qiáng)度 大,故目前基本上不在使用.1.2.2氣錘它是利用蒸汽或者壓縮空氣的 能量,使氣缸中的 活塞產(chǎn)生往復(fù)運動而沖擊樁頭.前者稱蒸汽錘,使用歷史比較悠久;后者是隨著制備壓縮空氣技術(shù)的 發(fā)展而采用的 .兩者的 結(jié)構(gòu)和工作原理相同.1.2.3柴油錘 它的 基本部分為一個特制的 二沖程柴油機(jī),它依靠柴油機(jī)在氣缸內(nèi)燃燒膨脹時所作的 功,將沖擊錘頭提升到一定的

4、 高度 ,然后再自由落下沖擊樁頭.它與氣錘相比,效率高,使用方便,易于遷移,故目前使用較廣泛.1.2.4電動錘它是利用電動機(jī)驅(qū)動一個振動器,使之在垂直方向產(chǎn)生 振動,然后將激振力傳給樁頭使之下沉,故它又稱為振動樁錘.它也適用拔樁.1. 3按錘頭的 沖擊動能分類 按錘頭的 沖擊動能分,有單作用式和雙作用式兩種.1.3.1單作用式錘頭的 沖擊動能,僅僅是依靠錘頭的 自重在自由下落時沖擊樁頭產(chǎn)生.如落錘、單動氣錘及柴油錘都屬于這種型式.1.3.2雙作用式錘頭的 沖擊動能,是由其自重及附加沖擊力兩種動能之和產(chǎn)生.如雙動氣錘的 沖擊錘頭升降都是靠氣力,錘頭下落沖擊樁頭時,其沖擊動能不但有錘頭的 自重,而

5、且還有作用于錘頭的 氣力所致.因此,它比單作用式?jīng)_擊動能大,生產(chǎn)效率高.1.4按操縱情況分類按操縱情況分,有人工操縱,半自動化操縱和自動化操縱三種.1.3. 1人工操縱式錘頭的 升降都是靠人工控制的 ,如落錘的 升降是利用人工通過絞車來控制的 .因其勞動強(qiáng)度 大,生產(chǎn)效率低,故目前基本上不再使用.1.4.2半自動化操縱式錘頭的 升降是靠人工控制的 ,而下落則自動控制.單動氣錘就是屬于半自動化操縱.氣缸的 上升是由于人工控制氣體從空心活塞桿進(jìn)入氣缸上腔,推動氣缸上移.氣缸下落則靠操縱機(jī)構(gòu)自動切斷進(jìn)氣通路,并打開氣缸上腔的 排氣道,使缸內(nèi)的 氣體排入大氣,于是氣缸就自行下落而沖擊樁頭.1.4. 3

6、自動化操縱式錘頭在工作中,其上下運動靠本身機(jī)構(gòu)自動控制的 .也就是說啟動時只要將錘頭升起,然后使其落下,啟動后的 錘頭升降就可以自動控制了 .如雙動氣錘頭在上下運動中,是通過配氣機(jī)構(gòu)自動配氣的 ,不再需要人工操縱.以上所介紹的 各種樁工機(jī)械樁錘都是安裝在打樁架上時打樁作業(yè)的 .打樁架有專用的 ,也有利用挖掘機(jī)、起重機(jī)的 長臂吊桿加裝一個龍門架改裝而成.后者移動方便,使用比較廣泛.2、預(yù)制樁施工機(jī)械2. 1柴油樁錘的 構(gòu)造及工作原理氣錘雖然經(jīng)過一 些改進(jìn),有良好的 技術(shù)性能.但由于其本身很笨重,加之在工作時還需要配備笨重的 鍋爐或者空氣壓縮機(jī),因此移動很不方便.為了 快速移動和迅速開工,常采用柴

7、油樁錘.柴油樁錘的 工作原理和二沖程柴油機(jī)大致相同,它不是依靠外來的 能量來工作,而是利用柴油機(jī)在氣缸內(nèi)燃燒的 爆炸力來抬升錘頭,然后自由落下沖擊樁頭.2.2振動樁錘的 構(gòu)造及工作原理振動沉樁法和沖擊沉樁法相比,其效率比較高,設(shè)備簡單、費用比較低、體積小、質(zhì)量輕、搬運方便、不容易損壞、沉樁時橫向位移小.還可用于拔樁.振動樁錘按其作用原理的 不同,有振動錘和振動沖擊錘兩種.2.2.1振動錘振動錘的 構(gòu)造及工作原理與振搗器基本相同.不過將振搗扳改為打樁用的 樁帽而已.它由振動器、電動機(jī)、樁帽以及三角皮帶或鏈傳動等主要部分組成.簡單的 振動器的 電動機(jī)螺栓,直接固定在振動器的 外殼的 上端面上,電動

8、機(jī)通過三角皮帶或鏈傳動將其動力傳至振動器的 兩根偏心軸上,使兩偏心軸反向同步回轉(zhuǎn).這樣,振動器就沿著樁的 軸線作定向運動,使樁體周圍上層的 摩擦阻力明顯的 下降,于是樁體借其自重而下沉.具有彈簧支撐的 振動錘,其電動機(jī)與振動器之間裝有螺旋彈簧,以作減震裝置.裝有減震裝置的 振動錘稱為柔性振動錘,而不裝減震裝置的 振動錘稱為剛性振動錘.柔性振動錘不容易損壞.可采用更換傳動皮帶輪的 辦法調(diào)整振動頻率.也有把偏心塊做成可調(diào)的 ,以適應(yīng)在不同的 土壤上打不同樁對激振力不同的 要求.2.2.2振動沖擊錘振動沖擊錘所產(chǎn)生的 振動,不是直接傳到樁體上,而是通過沖擊板作用在樁體上.它沉樁入土既靠振動,又靠沖擊

9、,故沉樁效率比振動錘高.適用于粘性土壤和堅硬的 土層上打樁和拔樁.它由殼體、電動機(jī)、偏心塊、沖擊板以及懸掛裝置等部分組成.振動器和沖擊板經(jīng)彈簧用螺栓相連.當(dāng)兩臺電動機(jī)帶著偏心塊作反向旋轉(zhuǎn)時,殼體便作垂直方向的 振動.它給予沖擊板一 連串快速的 沖擊,于是激振力和沖擊力通過沖擊板下面的 樁帽傳給樁體,使樁體以較快的 速度 下沉.振動沖擊錘具有較大的 振幅和沖擊力,功率消耗小.缺點是沖擊時噪音大,電動機(jī)由于受頻繁的 沖擊作用容易損壞.3、 灌注樁施工機(jī)械隨著基礎(chǔ)工程向大型化的 發(fā)展,采用現(xiàn)場鉆孔灌注混凝土的 施工技術(shù)應(yīng)用越廣泛.鉆孔灌注樁所用的 機(jī)械越來越先進(jìn).鉆孔法灌注混凝土施工包括下套管(或者

10、管柱)、除套管內(nèi)土壤、(鋼筋)混凝土灌注、拔套管等過程,所用的 機(jī)械比較多.下面僅介紹鉆孔(成孔)機(jī)械.鉆孔的 方法一般有沖抓成孔、沖擊成孔和回轉(zhuǎn)鉆削成孔三種.3.1沖抓成孔沖抓成孔是利用一 個懸掛在鉆架上的 沖抓斗,直接抓取套管內(nèi)已沖擊的 土石料,然后升起卸于孔外.它的 構(gòu)造和工作原理與抓斗挖掘機(jī)相似.這種沖抓斗可用來沖抓任何種類的 土壤和夾有鵝卵石的 地層.它配合下套管施工時,可在套管中央一直向下沖挖,套管內(nèi)壁的 土石料不斷向中央塌落,故套管能順利地向下壓.根據(jù)土質(zhì)的 不同,常用的 沖抓斗有雙瓣式和四瓣式兩種.瓣片有長有短,如沖抓軟土可用長的 雙瓣,而沖抓含砂,礫石的 土質(zhì)則可采用短雙瓣.

11、3. 2沖擊成孔沖擊成孔是在起重機(jī)的 長臂吊桿上懸掛一 個沖錐,利用沖錐上下往復(fù)的 沖擊動能,將孔中的 土石料沖碎,再由泥漿泵向孔內(nèi)灌入泥漿,使沖碎的 料渣浮起.然后用挖渣筒將漿渣掏出孔外卸之.沖擊成孔適用于粘性土,砂性土和砂礫等多種土質(zhì).它是克服堅硬地層及多種交錯地層行之有效的 方法 .所以在公路橋梁基礎(chǔ)的 施工中得到了 較廣泛的 應(yīng)用.它的 缺點是沖錐磨損較快.從而增加了 維修焊補(bǔ)的 工作量.沖錐有各種不同的 形狀,但其沖刃大多數(shù)為十字形.3.3回轉(zhuǎn)鉆削成孔回轉(zhuǎn)鉆削成孔是用鉆孔機(jī)驅(qū)動鉆桿和鉆頭進(jìn)行回轉(zhuǎn),同時向下施壓,鉆頭旋轉(zhuǎn)中切下的 土壤,混入泥漿中排出孔外.因此,鉆孔機(jī)的 基礎(chǔ)車上必須設(shè)

12、有驅(qū)轉(zhuǎn)鉆桿的 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu).鉆頭是鉆孔的 主要工具,它安裝在鉆桿的 下端.鉆頭視鉆孔的 土質(zhì)及施工方法的 不同有不同的 形狀,其切削刃也有許多不同的 形式,便于在鉆孔時合理選用.在回轉(zhuǎn)鉆孔的 作業(yè)中,需要將孔中的 渣漿不斷排出孔外.根據(jù)鉆孔時泥漿循環(huán)運動方向的 不同,可分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種方法.3.3.1正循環(huán)施工泥漿流動的 方向順著鉆孔的 方向形成正向循環(huán).即將清水從膠管順著鉆桿和鉆頭的 中心孔送向孔底.沖起的 渣漿沿孔壁向孔口溢出,然后流進(jìn)沉淀池.沉淀后的 清水再用水泵吸出,送入鉆桿和鉆頭的 中心孔.泥漿就這樣順著鉆孔方向形成反復(fù)的 正向循環(huán).3.3.2反循環(huán)施工泥漿流動的 方向逆于鉆孔方向,即水從泥漿池經(jīng)流槽流進(jìn)鉆桿外面