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1、第五章 桩工机械5.1概述桩基础由桩身和承台组成，桩身全部或部分埋入土中，顶部由承台连成一体，在承台上修筑上部建筑。桩基础是常用的基础形式，是深基础的一种。桩基础具有承载力高，沉降量小而均匀，沉降速度缓慢，能承担竖向力、水平力、上拔力、振动力等特点，因此在工业建筑高层民用建筑和构筑物以及地震设防建筑中应用广泛。5.1.1桩基础的种类根据桩的作用不同，桩可以分为承载桩与防护桩两大类。承载桩用以增强土壤的支承能力，如建筑物基础、桥梁或桥墩等荷载集中处，都要打桩；防护桩是使打入的桩形成桩墙，如给排水工程中开挖大型沟槽时，为防止塌方，两侧可以用木桩或钢板桩防护；建筑物基坑开挖前，周围现浇钢筋混凝土桩，
2、以保证顺利地进行施工。按桩的构造和材料的不同，桩可以分为土桩、钢桩和钢筋混凝土桩等多种形式。其中，钢筋混凝土桩因节省钢材、造价低又耐腐蚀，在基础工程中应用较多。啊桩的传力性质的不同，可以将桩分为端承桩和摩擦桩两种。端承桩是穿过软土层并将建筑物的荷载直接传递给坚硬土层的桩；摩擦桩是吧建筑物的荷载传到桩四周土中及桩靴下土中的桩，但其荷载的大部分靠桩四周表面与土的摩擦力来支撑。按桩的制作方式不同，可以将桩分为预制桩和灌筑桩两类。预制桩根据沉入土中的方法，又可以分为锤击法、水冲法、振动法和静力压桩法等。灌注桩按成孔方法的不同，有钻孔灌筑法、挖孔灌筑法、钻扩孔灌筑法、沉管（打拔管）灌筑法和爆扩灌筑法等。
3、根据桩的共同工作情况，还可以将桩分单桩和群桩。桩工机械就是应上述各种桩的施工要求而出现的工程施工机械，一般分为预制桩施工机械和灌筑桩施工机械两大类。近年来，桩工机械不断改进，瓶中逐渐增多，新工艺的出现又为桩基础的发展提供了有利条件。5.1.2桩工机械的类型。1预制桩施工机械施工桩预制主要有三种方法：打入发、振动法、和压入法。（1）打入法打入法使用桩锤冲击桩头，在冲击瞬间桩头受到一个很大的力，而使桩贯入土中。打入法使用的设备主要有以下四种：落锤。落锤是一种古老的桩工机械，构造简单，使用方便。但贯入能力低，生产效率低，对桩的损伤较大。柴油锤。柴油锤的工作原理类似柴油发动机，是常用的打桩设备，但公害
4、（噪声和空气污染）较重，不易在城市施工。气动锤。气动锤是蒸汽机驱动和压缩空气驱动两种型式。蒸汽机驱动已经被淘汰，以压缩空气驱动为动力的气动锤目前向大型方向发展，以满足大型基础施工的要求。气动锤对空气污染较小，但噪声较大。液压锤。液压锤是一种新型打桩机械，具有冲击频率高，冲击能量大，公害少等优点，但其构造复杂、造价高。（2）振动法振动法是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，桩在自重或稍加压力的作用下贯入土中。振动打桩的设备简单，工作效率高，不一定要设置导向桩架，主要起重机吊起即可工作，而且振动锤作业时不伤桩头、不排除有害气体，使用于打桩和拔桩，但振动锤靠电力驱动，必须要有电源，
5、而且工作时拖有电缆。（3）压入法压入法是给桩头施加强大的静压力，吧桩压入土中。这种施工方法噪声极小，桩头不受损坏。但压入法使用的压桩机本身非常笨重，组装与迁移都较困难。2.灌筑桩施工机械（1）挤土成孔法挤土成孔法所是哦那个的设备与施工预制桩的设备相同，该方法是把一根钢管打入土中，至设计深度后将钢管拔出，即可成孔。这种施工方法中常采用振动锤挤土成孔法一般使用于直径小于500mm的灌筑桩，对于大直径桩应采用取土成孔法。（2）取土成孔法取土成孔法可以采用多种程控机械，其中主要有：冲抓式成孔机。冲抓式成孔机是利用一个悬挂在钻架上的冲抓斗，对土石进行冲击后直接抓取、提卸于孔外，使用故土夹石、砂夹石和硬土
6、层的桩基成孔。回转斗钻孔机。回转斗钻孔机的挖土、取土装置是一个钻斗。钻斗下由切土刀，斗内可以装土。反循环钻机。反循环钻机的钻头只进行切土作业，其构造很简单。取土的方法是把土制成泥浆，用空气提升法或喷水提升法将泥浆取出。螺旋钻孔机。螺旋钻孔机的工作原理类似麻花钻，边钻边排屑，是目前我国施工小直径桩孔的主要设备。螺旋钻孔机又分为长螺旋和短螺旋两种。钻扩机。钻扩机是一种成型带扩大头桩孔的机械。5.2预制桩施工机械5.2.1桩架桩架是装由支撑打桩设备的导架及导架附件的机械地盘，其作用是支持桩身和桩锤，将桩吊到打桩位置，并在打入过程中引导桩的方向，保证桩锤沿着所要求方法冲击的打桩设备。桩架由履带式、步履
7、式、轨道式和滚管式等。履带式桩架使用最方便，应用最广，发展最快。轨道式桩架造价较低，但使用时需要铺设轨道，已被步履式桩架所取代。步履式桩架和滚管式桩架适用于中小桩基的施工。1.履带式桩架履带式桩架以履带为进行装置，机动性好，使用方便，由悬挂式桩架、三支点式桩架和多功能桩架三种。目前国内、外生产的液压履带式主机既可以作为起重机使用，也可以作为打桩架使用。（1）悬挂式桩架悬挂式桩架以通过履带起重机由地盘，卸去吊钩，将吊臂顶端与桩架连接，桩架立柱底部由支撑杆与回转平台连接。为了增加桩架作业时整体的稳定性，在原有起重机地盘商需附加配种。底部支撑架是可以伸缩的杆件，调整底部支撑杆的伸缩长度，立柱就可以从
8、垂直位置改变成倾斜位置，这样可以满足打斜桩的需要。由于这类桩架的侧向稳定性主要由起重机下部的支撑杆7保证，侧向稳定性较差，故只能由于小桩的施工。表5.2.1项目型号适应最大柴油锤型号导杆长度/(mm)锤机中心距/(mm)DJUIBDJU25DJU40DJT60DJUIOOD1821330D2524330D4027330D6033600330/6000D10033600330/600导杆倾斜范围前倾/()55555后倾/()18.518.5185导杆水平调整范围/(mm) 桩架负荷能力/(kN) 桩架行走速度/(km/h) 上平台回转速度/(r/min)2001000.512001600.512
9、002400.512003000.512005000.51履带运输时全宽/(mm)履带工作时外扩后宽/(mm)接地比压/(MPA)发动机功率/(kw)30000.09860-7530000.09897-120300039600.120134-179300039600.120134-179300039600.120134-179桩架作业时总质量/(kg)40000500006000080000100000 （2）三支点是履带桩架三支点是履带桩架为专用的桩架，也可以由履带起重机改装(平台部分改动较大)，主机的平衡重至回转中心的距离以及履带的长度的宽度比起重机主机的相应参数要大些，整机的稳定性好。桩
10、架的立柱上部由两个斜撑杆与机体连接，立柱下部与机体托架连接，因而称为三支点式桩架。斜撑杆支撑在横量的球座上，横梁下有液压支腿。图5.2.2为JUS100型三支点是履带桩架，采用液压传动，动力用柴油机。桩架由履带主机12、托架7、桩架立柱8、顶部滑轮组1、后横梁13、斜撑杆9以及前后支腿等组成。履带主机由平台总成、回转机构、卷扬机构、动力传动系统、行走机构和液压系统等组成。本机采用先导、超微控制，双导向立柱（导向架），立柱高33m，可以装8t以下各种规格的锤头，顶部滑轮组能摆动，可以装螺旋钻孔机和修理用的升降装置。托架7用四个销子和主机12相连，托架的上部有两个转向滑轮用于主、副吊钩起重干丝绳的
11、转向。导向架8和主机通过两根斜撑杆9支撑。后斜撑杆为管形杆与斜撑液压缸连接而成。斜撑液压缸的支座与后横梁13伸出部位相连，构成了三点式支撑结构。在后横梁13两侧有两个后支腿14，上面各有一个支腿液压缸，可以支撑导向架，使之不会前倾。（3）多功能履带桩架图5.2.3为意大利土力公司的R618型多功能履带桩架总体构造图。这种多功能履带桩架可以按桩回转斗、短螺旋钻孔器、长螺旋钻孔器、柴油锤、液压锤、振动锤和冲抓斗等多种工作装置，还可以配上全液压套管摆动装置，进行全套管施工作业。另外，该机还可以进行地下连续墙施工和逆循环钻孔，做到一机多用。这种多功能履带桩架自重65t，最大钻深60m，最大桩径2m，钻
12、进力矩172kN m，配上不同的工作装置可以设用于砂土、泥土、沙砾、卵石和岩石等的成孔作业。（2）步履式桩架步履式桩架是国内应用较为普通的桩架，在步履式桩架商可以配用长、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。图5.2.4（a）为DZB1500型液压步履式钻孔机的构造图，由短螺旋钻孔器和步履式桩架组成。转移施工场地时，可以将钻架放下，安上行走轮胎，形成如图5.2.4（b）所示的移动状态。一些步履式桩架的主要技术性能指示如表5.2.2所示。表5.2.2表5.2.2 适应最大柴油锤型号导杆长度/(mm)锤机中心距/(mm)DJB12DJB18DJB25DJB40DJB60D
13、JB100D1218330D2521330D4024330D6027600D10033600330/6005D6040600330/600导杆倾斜范围前倾/()555555后倾/()18.518.518518.5上平台回转角度/() 桩架负荷能力/(kN) 桩架行走速度/(km/h) 上平台回转速度/(r/min)120600.511201000.511201600.513602400.513603000.513605000.51履板导距/(mm)履板长度/(mm)接地比压/(MPA)300060000.098380060000.098440080000.120440080000.1206000100000.1206000100000.1205.2.2柴油打桩机柴油打桩机由桩架和柴油打桩锤组成柴油打桩锤的工作原理与柴油发动机相同，即利用柴油在气缸内燃烧时所产生的爆炸力将锤头顶起，然后再自由下落进行冲击沉桩。柴油锤分为筒式柴油锤和导杆式柴油锤两类。导杆锤的构造简单，与单缸柴油机相似，其冲击部分是汽缸沿导杆上下移动，导杆的下端是活塞、锤座与喷油嘴。导杆锤汽缸的形成可以通过给油量的变化来进行调节。由于导杆锤的打击能小，
