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地基处理与桩基工程7-2-3 桩基施工机械设备的选用

来源:尚佳旅游分享网
7-2-3 桩基施工机械设备的选用

7-2-3-1 桩锤的选用

桩锤有落锤、汽锤、柴油锤、振动锤等,其使用条件和适用范围可参考表7-45。桩锤目前多采用柴油锤,锤重可根据工程地质条件、桩的类型、结构、密集程度及现场施工条件参照表7-46选用。

桩锤适用范围参考表 表7-45

桩锤种类 落锤 (用人力或卷扬机拉起桩锤,然后自由下落,利用锤重夯击桩顶使桩入土) 单动汽锤 (利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举,然后自由下落冲击桩顶) 双动汽锤 (利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举及下冲,增加夯击能量) 柴油桩锤 (利用燃油爆炸,推动活塞,引起锤头跳动夯击桩顶) 振动桩锤 (利用偏心轮引起激振,通过刚性联结的桩帽传到桩上) 优缺点 构造简单,使用方便,冲击力大,能随意调整落距,但锤击速度慢(每分钟约6~20次),效率较低 结构简单,落距小,对设备和桩头不易损坏,打桩速度及冲击力较落锤大,效率较高 冲击次数多,冲击力大,工作效率高,但设备笨重,移动较困难 附有桩架、动力等设备,不需要外部能源,机架轻,移动便利,打桩快,燃料消耗少;但桩架高度低,遇硬土或软土不宜使用 适用范围 1.适于打细长尺寸的混凝土桩 2.在一般土层及粘土、含有砾石的土层中均可使用 1.适于打各种桩 2.最适于套管法打就地灌筑混凝土桩 1.适于打各种桩,并可用于打斜桩 2.使用压缩空气时,可用于水下打桩 3.可用于拔桩,吊锤打桩 1.最适于打钢板桩、木桩 2.在软弱地基打12m以下的混凝土桩 1.适于打钢板桩、钢管桩、长度沉桩速度快,适用性强,施在15m以内的打入式灌筑桩 工操作简易安全,能打各种2.适于粉质粘土、松散砂土、黄桩,并能帮助卷扬机拔桩;土和软土,不宜用于岩石、砾石但不适于打斜桩 和密实的粘性土地基 能用于坚硬土层,打桩效率高,桩不易损坏;但设备较多,当附近有建筑物时,水流易使建筑物沉陷;不能用于打斜桩 1.常用锤击法联合使用适于打大截面混凝土空心管桩 2.可用于多种土层,而以砂土、砂砾土或其他坚硬的土层最适宜 3.不能用于粗卵石、极坚硬的粘土层或厚度超过0.5m的泥炭层 射水沉桩 (利用水压力冲刷桩尖处土层,再配以锤击沉桩) 静力压桩 (系利用静力压桩机或利用桩架自重及附属设备的压桩无振动,对周围无干1.适于软土地基及打桩振动影响扰;不需打桩设备;桩配筋邻近建筑物或设备的情况 简单,短桩可接,便于运输,2.可压截面40cm×40cm以下的重量,通过卷扬机的牵引传至桩顶,将桩逐节压入土中) 节约钢材;但不能适应多种钢筋混凝土空心管桩、实心桩 土的情况,如利用桩架压桩,需要搭架设备,自重大,运输安装不便 锤重选择表 表7-46

锤型 冲击部分重(t) 锤的动力性能 总重(t) 冲击力(kN) 常用冲程(m) 适用的桩规格 预制方桩、预应力管桩的边长或直径(cm) 钢管桩直径(cm) 一般进入深度(m) 静力触探比贯入阻力ps平均值(MPa) 一般进入深度(m) 砂土 标准贯入击数N(未修正) 柴油锤(t) 2.0 2.0 4.5 2000 1.8~2.3 25~35 φ40 1~2 3 0.5~1 15~25 - 400~1200 2.5 2.5 6.5 2000~2501 1.8~2.3 35~40 φ40 1.5~2.5 4 0.5~1.5 20~30 2~3 800~1600 3.5 3.5 7.2 2500~400 1.8~2.3 40~45 φ40 2~3 5 1~2 30~40 - 4.5 4.5 9.6 1.8~2.3 45~50 φ60 2.5~3.5 >5 1.5~2.5 40~45 3~5 6.0 6.0 15.0 1.8~2.3 50~55 φ90 3~4 >5 2~3 45~50 4~8 7.2 7.2 18.0 1.8~2.3 55~60 φ90~φ100 3~5 >5 2.5~3.5 50 - 4000~5000 5000~7000 7000~10000 持粘性土 力粉土 层 持力层 锤的常用控制贯入度(cm/10击) 设计单桩极限承载力(kN) 注:1.本表仅供选锤用;

2500~4000 3000~5000 5000~7000 7000~10000 2.本表适用于20~60m长预制钢筋混凝土桩及40~60m长钢管桩,且桩尖进入硬土层有一定深度。

7-2-3-2 常用桩锤的技术性能

1.柴油锤

柴油锤又分导杆式和筒式两类,其中以筒式柴油锤使用较多,它是一种气缸固定活塞上下往复运动冲击的柴油锤,其特点是柴油在喷射时不雾化,只有被活塞冲击才雾化,其结构合理,有较大的锤击能力,工作效率高,还能打斜桩。国产常用导杆式和筒式柴油锤的技术性能见表7-47和表7-48。此外我国还从国外引进一批筒式柴油锤,以日本和德国生产的为主,如表7-49和表7-50所示。

导杆式柴油锤的技术性能 表7-47

项目 锤击部分重量 锤击部分最大行程 (kg) (mm) 桩锤型号 D1-600 600 1870 D1-1200 1200 1800 D1-1800 1800 2100 锤击次数 最大锤击能量 气缸直径 耗油量 燃油箱容量 桩的最大长度 桩的最大直径 卷扬机:起重量 电机型号 电机功率 电机转速 全机总重 (次/min) (kN·m) (mm) (L/h) (L) (m) (mm) (t) (kW) (r/min) (t) 50~70 11.2 200 3.1 11 8 300 1.5 JZ21-6 5 915 4.34×3.90×11.4 6.7 55~60 21.6 250 5.5 11.5 9 350 1.5 JZ21-6 5 915 5.4×4.2×12.45 7.5 45~50 37.8 290 6.9 22 12 400 3.0 JZ22-6 7.5 920 7.5×5.6×17.5 13.9 外形尺寸(m)长×宽×高 筒式柴油锤的技术性能 表7-48

国外筒式柴油锤的技术性能 表7-49

注:1.表中,日本神户制钢所型号系列中带A者,石川岛建机型号系列中带C者均为减烟型柴油锤。

2.神户制钢所型号系列中的KB型表示斜打型桩锤。

3.德尔马克公司生产的如D25-32/33型,在打45°斜桩时,桩锤长度要加长1m,其总重量也相应增加。

4.表中带C字母的表示减烟型柴油锤,带B字母的表示斜打型柴油锤;带*的表示水上型,其余均为陆上型。

日本三菱重工业株式会社筒式柴油锤的技术性能 表7-50

注:1.表中,日本神户制钢所型号系列中带A者,石川岛建机型号系列中带C者均为减烟型柴油锤。

2.神户制钢所型号系列中的KB型表示斜打型桩锤。

3.德尔马克公司生产的如D25-32/33型,在打45°斜桩时,桩锤长度要加长1m,其总重量也相应增加。

4.表中带C字母的表示减烟型柴油锤,带B字母的表示斜打型柴油锤;带*的表示水上型,其余均为陆上型。

2.汽锤

汽锤是以饱和蒸汽为动力,使锤体上下运动冲击桩头进行沉桩。具有结构简单,动力大,工作可靠,能打各种桩等特点,但需配备锅炉,移动较麻烦,目前已很少应用。

汽锤有单作用、双作用两类,双作用汽锤的技术性能如表7-51所示。

双作用蒸汽锤的技术性能 表7-51

性能指标 总锤重(kg) 冲击部分重量(kg) 冲程(mm) 冲击能(N·m) 冲击次数(次/min) 需压缩空气(m3/min) 锤的外形尺寸(高) (mm) (长) (宽) 型号 CCCM-703 2968 680 406 9060 123 12.74 2491 560 710 C-35 3767 614 450 10830 135 12.75 2375 650 710 C-32 4095 655 525 15880 125 17 2390 632 800 CCCM-742A 4450 1130 508 18170 105 17 2689 660 810 BP-28 6550 1450 500 25000 120 30 3190 650 1003 C-231 4450 1130 508 18000 105 17 2765 660 810 3.振动锤

振动锤有三种型式,即刚性振动锤、柔性振动锤和振动冲击锤,其中以刚性振动锤应用最多,效果最好。其常用技术性能如表7-52所示。

振动锤具有沉桩、拔桩两种作用,在桩基施工中应用较多,多与桩架配套使用,亦可不用桩架,起重机吊起即可工作,沉桩不伤桩头,无有害气体。

电动振动锤的技术性能 表7-52

型号 DZ15 DZ30 DZ40 DZ60 D290 DZ120 DZ150 DZF40Y 电机 偏心 偏心轴 功率 力矩 转速 (kW) (N·m) (r/min) 15 30 40 60 90 120 150 40 50~166 100~375 133~500 200~750 500~2400 700~2800 0~3180 600~1500 500~1500 500~1500 500~1500 400~1100 - 激振力 (kN) 67~125 104~251 139~335 209~503 501~828 644~947 14.5~25.6 空载 容许拔 桩锤 桩锤振 导向中 振幅 桩力 全高 动重力 心距 (>mm) (<kN) (≤mm) (≤kN) (mm) 3 3 4 4 5 8 8 13.5 0.60 0.80 1.00 1.60 2.40 3.00 3.00 1.00 1600 2000 2300 2700 3400 3800 4200 3100 22.00 30.00 36.00 50.00 70.00 90.00 110.00 34.00 330 330 330 330 330 600 600 - 400~1100 429~6975 1000~3600 400~1100 注:桩锤全高不包括夹桩器和钢丝绳悬挂式隔振装里;桩锤重量不包括夹桩器和配重。

7-2-3-3 桩架选用

桩架为打桩的专用起重和导向设备,其作用主要是起吊桩锤和桩或料斗、插桩,给桩导向,控制和调整沉桩位置及倾斜度,以及行走和回转方式移动桩位。按行走方式的不同,桩架可分为滚动式、轨道式、履带式、步履式、悬挂式等(图7-47和图7-48、图7-49)。桩架的选用主要根据所选定的桩锤的形式、质量和尺寸;桩的材料、材质、截面形式与尺寸、桩长和桩的连接方式;桩的种类、桩数、桩的布置方式;作业空间、打入位置;以及打桩的连续程度与工期要求等而定。

图7-47 轨道式打桩架

1-顶部滑轮组;2-立柱;3-锤和桩起吊用钢丝绳;4-斜撑; 5-吊锤和桩用卷扬机;6-操作室;7-配重;8-底盘;9-轨道

图7-48 步履式打桩架

1-顶部滑轮组;2-立柱;3-锤和桩起吊用钢丝绳;4-斜撑; 5-吊锤和桩用卷扬机;6-操作室;7-配重;8-步履式底盘

图7-49 悬挂式履带打桩架

1-顶部滑轮组;2-锤和桩起吊用钢丝绳;3-立柱;4-履带式起重机

桩架主要由底盘、导杆、斜杆、滑轮组和动力设备等组成。桩架的高度可按桩长需要分节组装,每节长3~4m。桩架的高度一般等于桩长+滑轮组高+桩锤长度+桩帽高度+起锤移位高度(取1~2m)。桩架的种类很多,应用较广的为万能桩架、履带式桩架和步履桩架,其常用型号及技术性能见表7-53、表7-54、表7-55、表7-56和表7-57。

国产万能轨道式打桩架 表7-53

型号 项目 适应最大柴油锤型号 适应最大振动沉拔桩锤型号 沉桩最大长度(m) 沉桩最大直径 预制桩 (mm) 沉管灌筑桩 沉桩时回转半径(m) 沉桩时最大加压力(kN) 最大拔桩力(kN) 起重能力(kN) 电动机功率(kW) 导杆允许前倾最大角度(°) 导杆允许后倾最大角度(°) 上平台回转角度(°) 上平台回转速度(r/min) 桩架行走速度(m/min) 轮距(mm) 打桩架总重量(kg) J-40 D25,D25/32 K25,K35,K45 DZ1-8000 VM4-10000 15 400×400 d273~d325 4.12 50 300 30 28 5 5 360 0.4 3.5 4000 32000 ZJA D1-1800 12 250×250 2.83 30 7.5 360 0.38 7.8 3200 6.8×4.4×17.3 47000 ZDJG40/4 D2-40 D2-35 DZ-40A 14 500×500 D-12 DJG25 D25 DZ60 18 5 18.5 0.3 4.8 4400 JZ-40 D40 DZ90 20 400 80 250 5 5 360 0.34 3 4000 33800 14×7.3×38.6 D2-25/32 D2-25 D2-40A 20 400×400 18 5 18.5 0.3 4.8 4400 44500 325(桩管长21.7m) 3.0 80 250 92 30 5 5 360 0.34 3,5 4000 33000 33000 外形尺寸(长×宽×高)(m) 9.5×4.5×23.2 注:J-40、ZJA型由北京桩工机械厂生产;ZDJG40/4由连云港机械厂生产;D12型由天津搅拌机厂生产;DJG25、JZ40型由建筑机械综合所生产。

国产DZ系列万能轨道式打桩架 表7-54

型号 项目 沉桩最大深度(m) 沉桩最大直径(mm) 最大加压力(kN) ZJ40J 18 400 120 ZJ601 25 500 200 DJ20J 20 400 100 DJ25J 25 500 160 最大拔桩力(kN) 配用振动锤最大功率(kW) 导杆允许前倾最大角度(°) 导杆允许后倾最大角度(°) 主卷扬机最大牵引力(kN) 主卷扬机功率(kW) 移架卷扬机最大牵引力(kN) 移架卷扬机功率(kW) 斜撑减速器最大轴向力(kN) 斜撑减速器功率(kW) 外形尺寸(长×宽×高)(m) 重量(不包括锤)(kg) 150 40 10 5 30 11 15 5.5 20 2×1 11×10×24 18000 250 60 10 5 50 18.5 20 5.5 30 2×2.2 11×12×30 26500 200 40 10 5 30 11 15 4.5 20 2×1 9.6×10×25 17500 300 60 10 5 50 17 15 4.5 20 2×1 10×10×50 20000 注:ZJ401、Z160J型由瑞安建机厂生产;DJ20J、DZ25J型由振中工程机械厂生产。

悬挂式履带桩架的技术性能 表7-55

型号 项目 适应最大柴油锤型号 导杆长度(mm) 锤轨中心距(mm) 导杆 倾斜范围 前倾(°) 后倾(°) DJU18 D18 21 330 5 18.5 200 ≥100 ≤0.5 <1 ≤3300 - <0.098 60~75 40000 DJU25 D25 24 330 5 18.5 200 ≥160 ≤0.5 <1 ≤3300 - <0.098 97~120 50000 DJU40 D40 27 330 5 18.5 200 ≥240 ≤0.5 <1 ≤3300 3960 <0.120 134~179 60000 DJU60 D60 33 600 330/600 5 - 200 ≥300 ≤0.5 <1 ≤3300 3960 <0.120 134~179 80000 DJU100 D100 33 600 330/600 5 - 200 ≥500 ≤0.5 <1 ≤3300 3960 <0.120 134~179 100000 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) 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) 桩架作业时总重量(kg) 步履式桩架主要技术性能 表7-56

型号 基本参数与尺寸 项目与单位 适用最大柴油锤型号 导杆长度A(m) 锤导轨中心口距(mm) 导杆 倾斜范围 前倾(°) 后倾(°) DJB12 12 18 330 5 18.5 ≥120 DJB18 18 21 330 5 18.5 ≥120 DJB25 25 24 330 5 18.5 120 DJB40 40 27 330 5 18.5 360 DJB60* 60 33 600 330/600 5 - 360 DJB100 100 40 600 330/600 5 - 360 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) 履板轨距C(mm) 履板长度X(mm) 接地比压(MPa) 桩架总重量(kg) 注:*为建议值。

≥60 ≥0.5 <1 3000 6000 <0.098 ≤14000 ≥100 ≤0.5 <1 3800 6000 <0.098 ≤24000 ≥160 ≥0.5 <1 4400 8000 <0.120 ≤36000 ≥240 ≤0.5 <1 4400 8000 <0.120 ≤48000 ≥300 ≤0.5 <1 6000 10000 <0.120 ≤70000 ≥500 ≤0.5 <1 6000 10000 <0.120 ≤120000 振动锤用DJ型打桩架技术性能 表7-57

项目 沉桩最大深度(m) 沉桩最大直径(m) 最大加压力(kN) 最大拔桩力(kN) 配用振动锤最大功率(kW) 立柱允许前倾最大角度(°) 立柱允许后倾最大角度(°) 主卷扬机最大牵引力(kN) 主卷扬机功率(kW) 重量(不包括锤)(t) DJ20J型 20 400 100 200 40 10 5 30 11 17.5 DJ25J型 25 500 160 300 60 10 5 50 17 10×10×30 20 DJB25型 20 500 - 250 5 5 - - 9.8×7.0×24.5 30 DJB60型 26 600 - 350 9 3 - - 13.5×6.1×35 60 外形尺寸(长×宽×高)(m) 9.6×10×25 注:DJ20J、DJ25J型由浙江振中机械厂生产;DJB25、DJB60型由甘肃兰州建筑通用机械总厂生产。

7-2-3-4 常用灌筑桩钻孔机械

按成孔方法不同分为长螺旋钻机、冲击式钻孔机、冲抓锥成孔机、螺栓钻孔机、转盘式(回转式)钻机)、潜水钻机等,常用灌筑桩钻孔机械型号及技术性能见表7-58~表7-62。

国产常用冲击钻机技术性能 表7-58

型号 性能指标 钻孔最大直径(mm) 钻孔最大深度(m) 冲击行程(mm) 冲击频率(次/min) 冲击钻重量(kg) 卷筒提升力(kN) SPC300H 700 80 500,650 25,50,72 - 30 GJC-40H 700 80 500,650 20~72 - 30 GJD-1500 2000(土层) 1500(岩层) 50 100~1000 0~30 2940 39.2 YKC-31 1500 CZ-22 800 CZ-30 1200 KCL-100 1000 150 350~1000 40,45,50 1500 20 120 150 180 600~1000 350~1000 500~1000 29,30,40,45,40,45,31 50 50 - 1500 2500 55 20 30 驱动动力功率(kW) 钻机重量(kg) 生产单位 118 15000 118 15000 63 20500 张家口探机厂 60 - 22 6850 40 13670 30 6100 天津探机厂 洛阳矿机厂 太原矿机厂 冲抓锥成孔机的规格与技术性能 表7-59

性能指标 成孔直径(mm) 最大成孔深度(m) 抓锥长度(mm) 抓片张开直径(mm) 抓片数(个) 提升速度(m/min) 卷扬机起重(t) 平均工效(孔/台班) 适应土质条件 型号 A-3型 480~600 10 2256 450 4 15 2.0 5~6(深5~8) 粘土夹石或砂卵石类土 A-5型 450~600 10 2365 430 4 18 2.5 5~6(深5~8) - 螺旋钻孔机规格与技术性能 表7-60

项目 LZ型 长螺旋钻 KL600型 螺旋钻机 ZKL400BZ-1型 BQZ型步 (ZKL600) 短螺旋钻 履式钻孔机 钻孔机 400(600) 12~16 22 80 - 30~55 - 400 8 9 85 1 22 8×4×12.5 DZ型步履 式钻孔机 1000~1500 30 - 38.5 0.2 22 6×4.1×16 钻孔最大直径(mm) 300、600 15 钻孔最大深度(m) - 钻杆长度(m) 63~116 钻头转速(r/min) 1.0 钻进速度(m/min) 40 电机功率(kw) 外形尺寸(m) (长×宽×高) - 400、500 300~800 15、15 8、11、8 - 18.3、18.8 50 45 - 3.1 40 50、55 - - 常用国产转盘式循环钻机技术性能 表7-61

型号 GPS-15 SPJT-300 SPC-500 QJ250 ZJ150-1 技术性能 钻孔直径800~150 (mm) 钻孔深度(m) 转盘扭矩(kN·m) 转盘转速(r/min) 钻孔方式 加压进给方式 驱动功率(kW) 重量(kg) 50 17.7 13~42 泵吸反循环 - 30 15000 G-4 BRM-1 红星BRM-4 GJD-1500 -400XF-33000 40~100 15~80 6~35 正反循环 配重 75 32000 500 300 17.7 40~128 正反循环 - 40 11000 500~350 600 - 42~203 正循环 - 75 25000 2500 100 68.6 12~40 正反循环 自重 95 13000 1500 70~100 3.5~19.5 22~120 正反循环 自重 55 1000 1000 50 20 10~80 正反循环 - 20 - 1250 40~60 3.3~12.1 9~52 正反循环 配重 22 9200 1500~2000 150050 39.2 6.3~30.6 正反循环冲击钻进 - 63 20500 50 40.0 12 正反循环自重40 7000潜水钻机的规格、型号及技术性能 表7-62

技术性能指标 钻孔深度(m) 钻孔直径(mm) 主轴转速(r/min) 最大扭矩(kN·m) 潜水电机功率(kW) 潜水电机转速(r/min) 钻进速度(m/min) 整机外形尺寸 长度(mm) 宽度(mm) 高度(mm) 型号 KQ-800 GZQ-800 KQ-1250A GZQ-1250A KQ-1500 GZQ-1500 KQ-2000 80 450~800 200 1.90 22 960 0.3~1.0 4306 3260 7020 0.55 50 800 200 1.07 22 960 0.3~1.0 4300 2230 6450 0.55 80 450~1250 45 4.60 22 960 0.3~1.0 5600 3100 8742 0.70 50 1250 45 4.76 22 960 0.16~0.20 5350 2220 8742 0.70 80 800~1500 38.5 6.87 37 960 0.06~0.16 6850 3200 10500 1.00 50 1500 38.5 5.57 22 960 0.02 5300 3000 8350 1.00 80 800~2000 21.3 13.72 44 960 0.03~0.10 7500 4000 11000 1.90 主机重量(t) 整机重量(t) 7.28 4.60 10.46 7.50 15.43 15.40 20.18 注:GZQ型由徐州海格力斯机械制造有限公司生产。

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