机械振动锤的种类及在工程施工中的选择应用

1、机械振动锤的种类及在工程施工中的选择应用一、振动锤的总体工作原理通过液压动力源使液压马达作机械旋转运动，从而实现振动箱内每组成对的偏心轮以相同的角速度反向转动；这两个偏心轮旋转产生的离心力，在转轴中心连线方向上的分量在同一时间内将相互抵消，而在转轴中 心连线垂直方向的分量则相互叠加，并最终形成沉桩激振力。二、常用振动锤的类型及具体参数根据振动锤能够达到的最高频率，分为低频（015Hz）、中频（1525Hz）、高频（2560Hz）、超高频（A 60Hz）。根据所产生激振力的大小，分为小型、中型、大型、联动型。目前国内常用的是中频，国外高频较多。1、小型分DZ-45、DZ-60、DZ-90三种，技

2、术参数分别如下:序号项目指标型号备注DZ-45DZ-60DZ-901功率KW4560902偏心力矩N*m2874875733激振力KN03800-49205794转速r/min01100096009605振幅mm06.20-706.66取人拔桩力KN1802152547尺寸（长*宽*高）m1.65*1.2*2.31.75*1.25*2.41.85*1.3*2.88重量Kg4000500058002、中型分DZJ-120、DZJ-135、DZJ-150三种,技术参数分别如下:序号项目指标型号备注DZJ-120DZJ-135DZJ-1501功率KW1201351502偏心力矩N*m75080694

3、13激振力KN0823088309504转速r/min0100001000010005振幅mm07.4508.208.956取人拔桩力KN3924204207尺寸（长*宽*高）m2.1*1.4*3.52.1*1.4*2.82.2*1.5*3.38重量Kg7000720086003、大型分DZJ-180、DZJ-200、DZJ-240、DZJ-300四种，技术参数分别如下:序号项目指标型号备注DZJ-180DZJ-200DZJ-240DZJ-3001功率KW1802002403002偏心力矩N*m9682388180421643激振力KN09770159201822021854转速r/min09

4、600780096009605振幅mm017.5016.7012.2018.76取人拔桩力KN4505885886867尺寸（长*宽*高）m2.2*1.8*3.52.2*1.8*3.52*2*3.52.3*2.3*3.78重里Kg110001260015000185004、联动型分DZJ-400、DZJ-480、DZJ-600三种，技术参数分别如下:序号项目指标型号备注DZJ-400DZJ-480DZJ-6001功率KW4004806002偏心力矩N*m4766360843283激振力KN0318403644043704转速r/min0780096009605振幅mm018.2033.5033

5、.56取人拔桩力KN75011764207尺寸（长*宽*高）m2.5*2.5*3.52.7*2.7*3.52.7*3.0*3.58重量Kg3100039000580005、夹具（X型、单、双型）三、振动沉（拔）桩的工作原理下沉过程中振动锤与待下沉的桩经过刚性连接形成一个振动体系。振动锤运行时，总数为偶数的偏心轮高速旋转产生振动力，这个力使桩体产生正弦波的垂直振动，强迫桩体的周围土壤产生液化、位移，由于土层移动，在桩体自身重量和振动锤重量的作用下，使桩体切入地层。当振动停止，土壤逐渐恢复原状。同样的作用原理，在施工中，通过起重机吊钩的吊力，也可将桩体拔出。四、振动锤选型及国内外不同计算方法分析比

6、较1、振动式沉桩适用的土质最适合进行振动法沉桩的土为非粘性土、砾石或砂，特别是饱水的非粘性土、砾石或砂。对于混合土或粘性土，只有当它们具有很高的含水量时，才可使用振动锤沉桩。对于干硬性的粘土或经过人工排水的砂中进行振动法沉桩，其沉桩阻力可能很大。2、选择振动锤型所选的振动锤需要满足以下三个基本条件：2.1 振动锤的激振力Po大于被振沉构件与土的动侧摩擦阻力T;2.2 振动锤系统的总重量Qo大于振沉构件的动端阻力R；2.3 振动锤系统的工作振幅A。大于振沉到要求深度所需最小振幅A。3、计算方法3.1 桩侧摩阻计算要求 P0T;其中 T=UETvi*HiU 为桩横断面周长，单位m ； Tvi 为第

7、 i 层土的极限动摩阻力，单位Kpa/m2; Hi为第i层土的厚度，单位 m。目前国内尚没有相应的设计规范，国外算法不同，具体比较如下：3.1.1 日本采用的经验计算方法：日本建机调查株式会社经验公式：对于砂性土 ： T=UE Hi*Ni/5;对于粘土 ： T=UE Hi*Ni/2。式中Ni为第i层土的标准贯人击数；其它符号同前公式。这种方法主 要是根据土壤标准贯入度试验所得到的。3.1.2 法国采用的经验计算方法：法国PTC公司的估算方法是基于汇集世界范围内58个工程的土壤数据，找出了土壤的标准贯入击数 N值与振动构件每平方米（以桩外表面积计算）的动侧摩阻力的关系，见下表所示标准贯入击数（S

8、PT）NT击动摩阻（t/m2）非粘性土粘性土05饱和O2很软0.61510松散土2-5软1.210-20松散510中硬1.320-30中密1020 硬1.530-40密20-30很硬1.640以上很密30以上极硬1.7注：动摩阻力值以外壁单位面积统计的内外壁动侧摩阻力的综合值。3.1.3 美国采用的经验计算方法：美国ICE公司的估算方法是美国ICE公司通过大量工程测试后的结论: 在高速振动时，桩的周围土壤产生液化效果，使桩侧极限静摩阻力减低率 产0.10.4,根据工程的具体土质，在0.10.4之间选取一个值计算。Tvi= T i ” 其中T i为第i层土层的极限静侧摩阻力，kN。3.1.4 欧

9、洲采用的经验计算方法：欧洲钢板桩技术协会的估算方法：在振沉钢板桩时，经大量工程的实 践总结，认为确定振动锤大小时，可采用以下公式：F0=15X (t+2G/100);其中F0为激振力,单位kN; t为沉桩深度，单 位m; G为桩的质量，单位Kg。3.1.5 国内常采用的计算方法：我国用桩静侧摩阻力系数推算动侧摩阻力系数时，主要是通过对振动 式沉桩资料的分析，认为随着振动频率的提高，动侧摩阻力系数将随之呈 曲线降低。于是，在地质报告没有提供桩动侧摩阻力的情况下，用桩侧静 摩阻力系数推算动侧摩阻力。压桩阻力估算方法为：P=uE Hi*fi+Ry*F;其中P为压桩阻力，单位kN; fi为压桩时各土层

10、对桩侧面单位面积上的动摩 阻力，单位kPa;其值可参照表2估算；Ry为压桩时桩尖处单位面积上的 阻力，Ry=(O.91.0)R R为单桩极限桩端阻力，单位 kPa; F为桩的横截面 面积，m2;其它符号同前公式。其中fi (压桩时各土层对桩侧面单位面积 上的动摩阻力)与Ti (第i层土的极限动摩阻力)之间的关系见下表。土质情况fi灵敏度为5左右的淤泥质粘土或淤泥质亚粘土0.170.2Ti中实和较坚实的粘土和亚粘土0.30.4Ti轻亚粘土和粉砂0.5Ti左右Ti和R由地质勘探报告给出压桩介于“静”与“振动”之间，从上表看出压桩系数大于振动摩阻力降低率w ,应列入土壤弹性系数，才能更符合振动式沉桩

11、工况。3.2 振动锤沉桩克服桩端动阻力的估算在计算出下沉至要求深度的动侧摩阻力后，即可根据计算公式初选或检验拟用振动锤型号，据此锤的性能资料和桩的类型、尺寸和土壤种类, 然后根据已知的参数检验该锤是否能克服桩端动阻力，下沉至要求的深 度。总体要求振动体系的重量应大于桩端动阻力。3.3 振动锤沉桩振动体系振幅A0估算振动体系的振幅(也叫工作振幅) A0能超过桩下沉时所需的振幅 A, 桩才能下沉到要求的深度。即 A0A。A0啕心力矩/振动重量=9、；式中振动质量Q包括桩的质量、夹桩器 质量、支承梁质量、振动锤振动部件质量，单位 kg; A为振沉桩到要求深 度所需最小振幅， A= (N/12.5) +3,单位mm。对于最小A的取值，有两种：3.3.1 美国ICE公司各类型的土质对最小振幅要求有所不同。在沙质的土壤里，振动造成 的液化程度较高，所以要求比较小，用ICE振动锤只要3mm。在粘土里， 由于土壤能跟随桩壁运动，振幅要求达到6mm才能摆脱土壤。在非常理想的情况下，如在水下的沙质土壤，2mm就足