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1、C h i n a S c i e n c e & T e c h n o lo g y O v e r v i e w 工艺设计改造及检测检修 HK Z -6 0 0 A 夯扩桩机的研制 薛淑华 ( 沈阳钻探机械研制中心， 辽宁沈阳1 1 0 1 2 2 ) 【 摘 要】 现有的夯扩载体桩施工设备具有施工成桩效率低，施工工期长等缺点， 针对现场要求， 对夯扩桩机进行升级改进，研制T H K Z -6 0 0 A 夯 扩 桩 机 。 【 关键词l 夯扩桩机 夯扩载体桩 施工效率 研制 1研制背景 夯扩载体桩是由混凝土桩身和承载体构成的， 载体是由混凝土 夯扩填 充料 ， 挤密土体三部分构成的。
2、 夯扩填充料大都用建筑拆近 垃圾如 ： 砖头、 混凝土块、 毛石等 ， 通过三击贯入度等指标来控 制密 实度 ， 然后再夯填一定量的干性混凝土， 从而形成 载体 。 夯扩桩的承 载力主 要来 自载体 ， 由于地质条件的不同 ， 施工过程中， 下沉 护简 管是 比较费 时的， 同时， 成桩后的振捣质量的好坏人为因素起 很大 作用， 这都是造成施工效率低和质量保证不可靠的主要因素， 也是 现有夯扩桩机施工中普遍存在的问题。 2现存施工设备 的状况 ( 1 ) 现有夯扩桩机的施工范围是桩径 4 ) 4 0 0 mm， 桩长9 m以内， 比 较适合多层楼房建筑用基础、 旧房改造和要求承载力不高的基础中
3、。 ( 2 ) 桩机沉护筒管 的方式 ： 利用卷扬机反压力压人 ， 遇 到压人 困 难的地层利用重锤冲击带入， 这个过程有时重锤会将护筒管口打裂 或打涨 ， 导致更难沉管， 由于桩机总重较轻， 反压力明显不足。 ( 3 ) 桩机护筒提升是利用卷扬机直接提拔， 有时灌注完的混凝土 和钢筋笼会随护筒管的提升出现浮桩现象。 ( 4 ) 桩机护筒管的提升和压入共用一个卷扬机， 每次提升和压入 程序的互换都需要人工去卸绳和挂绳一次。 传统夯扩桩机的加压和 提升是用电动恒速双卷筒卷扬机中的两个卷简单独作用来完成。 一 是加压和提升换向操作不方便； 二是电动恒速加压对较硬或硬质等 复杂地层的施工中， 容易出
4、现加压过陕， 加压力过大， 从而将振动锤 闷住， 严重会烧坏振动锤电动机； 三是电动恒速提升对流塑性 比较 大的地层容易 出现缩径 、 断桩等缺 陷。 ( 5 ) 重锤提升卷扬机拉力为5 T， 绳速为1 6 m mi n， 由于卷扬机拉 力不足， 经常出现夹锤现象。 ( 6 ) 混凝土 的振捣需要人工操作 ， 质量不可靠。 ( 7 ) 施工效率低 ， 每 台班施工8 1 0 根桩。 3 HKz _ 6 0 0 A夯扩桩机的研制 图 1 1 、行走机构 2、底盘 3、加压滑轮组 4 、桩架5 、振 动锤 6、回转机构 7、卷扬机 8、液压系统 9、电气控制系 统1 0 、夯扩锤 1 1 、护简
5、通过现场考查， 征求广大用户的建议， 经归纳总结， 对现有的桩 机施工过程出现的弊端加以改进， 并充分考虑到施工现场的特殊性 和复杂 多变性 ， 在保证成桩质量的基础上提高施工效率， 施实如下措 施 ： 结构如图1 所示 ： 本机 由液压步履式行走机构 、 底盘 、 加压 滑轮 组、 门形臂架结构桩架、 中空电动变频调幅振动锤、 回转机构、 大直 径单排绳双 出绳卷扬机设备 、 液压系统、 电气控制系统、 夯扩锤及护 筒等组成。 所有机构都直接或间接通过底盘连接在一起。 ( 1 ) 随着建筑市场的发展， 大承载力的桩越来越多， 一柱一桩， 节 省材料。 HKz 6 0 0 A夯扩桩机施工范围，
6、 桩径不大于 6 0 0 mm， 桩 长不大于 1 l m， 采用液压步履式行走方式 ， 门式桩架 采用油缸折叠方 式， 较长伸缩行程的 四支腿油缸 ， 一条行走油缸以辅助行走及回转 ， 同时增加施工时的整机稳定性， 可自行起架、 行走及士1 8 0 度回转， 该 夯扩桩机在施工前后可 自行装车 、 卸车 ， 上下车不需吊机辅助， 实现 主机运输装卸 自动化。 经过改进后的设备， 扩大了施工范围。 ( 2 ) 桩机护筒管的压入和提升， 由中空电动变频调幅振动锤带 动 ， 通过一电动变频大卷筒、 双出绳、 单排绳卷扬机实现。 沉护筒管 时， 启动振动锤和卷扬正转， 在振动锤激振力和卷扬加压力的作
7、用 下， 护筒管会很快沉入预定深度， 提拔护筒管时， 启动振动锤和卷扬 机反转， 护筒管就会边提边振， 同时将管内混凝土振捣， 确保成桩质 量 。 对软土地 区 ， 内外双管结构可 以有效的克服桩身缩径 等问题 。 ( 3 ) 中空电动变频调幅振动锤， 是采用交流变频耐振三相异步电 动机 ， 通过变频来改变振动锤的激振力 ， 采用弹簧 自动复 位调 整静 偏心力矩的偏心块组结构， 通过变频 电机的频率来调整偏心块组的 动偏心力矩， 实现调幅功能。 在振动锤的启动和停止过程中， 为了减 轻共振现象， 防止桩机上电气元件损坏， 利用偏心块组小的静偏心 力矩和大的复位弹簧力来降低振动锤的振幅， 达到
8、 目的。 对于不同 的地质条件， 选择不同的振动频率来提高施工效率。 ( 4 ) 电动变频大卷筒双出绳单排绳卷扬机， 是通过交流变频电动 机实现无级调速的。 双出绳是 一绳用于提升 ， 一绳用于加压 。 通过控 制电动机的正反转实现。 根据不同的地质条件， 选择不同的提升和 加压速度， 特别是提升。 提升速度过快， 容易出现浮笼、 缩径等缺陷。 ( 5 ) 重锤提升卷扬机拉力为8 T， 绳速为2 2 m mi n ， 由于桩架高， 重 锤卷扬拉力增大， 加大了重锤上下移动的行程距离， 提高了重锤夯扩 冲击能量， 在振动锤的配合作用下， 大大降低了夹锤次数， 由于绳速提 高g t 2 2 m m
9、i n ， 所以提升了重锤每分钟冲击次数。 总之， 通过加大卷 扬机的拉力和提高绳速， 提高了夯扩成桩效率 ， 并且质量也得以保证。 4结语 HKZ - - 6 0 0 A夯扩桩机适用于粘土、 粉制砂土、 低饱和度的粘性 土、 杂填土等地层， 可以完成灰土桩、 渣土桩及碎石桩的成孔和夯实 作业 。 通 过施工 实践 ， 改进后的设备 ， 显示 出很强的优势 ， 达到了径 大桩深 ， 承载力高的要求 ， 适用范围广 ， 质量容易控制， 工期短 ， 施工 效率明显提高 ， 经济适用 ， 每 台班可施工 1 5 1 8 根桩 ， 现 已被 多家施 工单位使用并得到了用户的认 可。 参考文献： 1 夯扩桩机理与设计施工浅述 徐国栋 科技信息， 2 0 0 7 年第3 4 期 2 王俊林， 胡彩虹等 复合载体夯扩桩承载性状试验研究 岩土力学， 2 0 0 6 年1 2 月 3 夯扩桩扩大头形成机理和桩端承载力特性研究 贾建勋 山西电 力， 2 0 0 9 年 第A 0 1 期 作者简介： 薛淑华 ( 1 9 6 4 年) ， 女， 辽宁沈阳， 从事机械设计及制造工作， 高级工程师。 2 0 1 3 # - 1 2 , 1 下N 2 4 N总第1 8 0 期 1 0 5
