桥梁桩基础施工机械简介

/桥梁桩基础施工机械简介现在建设桥的桩基础有两种类型：预制桩和灌注桩。前者是用各种桩工机械将桩埋入土壤的下层，以提高基础的承载;而后者则是用钻孔机在土层上钻出深孔，以供灌注混凝土。所以桩工机械也分为预制桩施工机械和灌注桩施工机械两大类。桩工机械的分类1.1按桩基础类型分类预制桩施工机械预制桩施工主要有四种方法：打入法、振入法、射水法和压入法，不同的施工方法对应不同的施工机械。（1）打入法即利用冲击能量冲击桩头，把桩打入土中，运用的机械是各类锤。（2）振入法是利用高频振动器在桩头上施振，使桩在自重和振动器冲击力的作用下贯入土中。所接受的机械是振动锤。（3）射水法是利用高压水泵通过射水管沿桩身冲击其四周的土壤，削减土壤对桩身的摩擦阻力，桩靠自重沉入土中。（4）压入法是给桩头施加强大的静压力，把桩压入土中。这种施工方法噪音微小，桩头不受损坏。但运用的压桩机特殊笨重，组装迁移都比较困难。灌注桩的施工机械 灌注桩的施工关键在成孔，成孔的方法有挤土成孔法和取土成孔法，不同的施工方法对应不同的施工机械。(1)挤土成孔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。这种施工方法常用振动锤。（2）取土成孔法可分为冲击成孔、冲抓成孔和回转钻削成孔等。接受的机械主要有：冲击式钻孔机、循环式钻孔机和螺旋钻孔机等。2按驱动的方法分类按驱动的方法分有落锤、气锤、柴油锤和电动锤四种。落锤它是将一个重铁块，悬挂在桩架顶端定滑轮的钢丝绳上，由于其提升到确定的高度后再让它自由落下，靠锤的自重冲击桩头。这是一种古老的设备，由于其效率过低，劳动强度大，故目前基本上不在运用。气锤它是利用蒸汽或者压缩空气的能量，使气缸中的活塞产生往复运动而冲击桩头。前者称蒸汽锤，运用历史比较悠久；后者是随着制备压缩空气技术的发展而接受的。两者的结构和工作原理相同。柴油锤它的基本部分为一个特制的二冲程柴油机，它依靠柴油机在气缸内燃烧膨胀时所作的功，将冲击锤头提升到确定的高度，然后再自由落下冲击桩头。它和气锤相比，效率高，运用便利，易于迁移，故目前运用较广泛。 电动锤它是利用电动机驱动一个振动器，使之在垂直方向产生振动，然后将激振力传给桩头使之下沉，故它又称为振动桩锤。它也适用拔桩。3按锤头的冲击动能分类按锤头的冲击动能分，有单作用式和双作用式两种。单作用式锤头的冲击动能，仅仅是依靠锤头的自重在自由下落时冲击桩头产生。如落锤、单动气锤及柴油锤都属于这种型式.双作用式锤头的冲击动能，是由其自重及附加冲击力两种动能之和产生。如双动气锤的冲击锤头升降都是靠气力，锤头下落冲击桩头时，其冲击动能不但有锤头的自重，而且还有作用于锤头的气力所致。因此，它比单作用式冲击动能大，生产效率高。1.4按操尽状况分类按操尽状况分,有人工操纵，半自动化操纵和自动化操纵三种。1人工操纵式锤头的升降都是靠人工限制的，如落锤的升降是利用人工通过绞车来限制的。因其劳动强度大，生产效率低，故目前基本上不再运用。半自动化操纵式锤头的升降是靠人工限制的，而下落则自动限制。单动气锤就是属于半自动化操纵。气缸的上升是由于人工限制气体从空心活塞杆进入气缸上腔，推动气缸上移。气缸下落则靠操纵机构自动切断进气通路，并打开气缸上腔的排气道，使缸内的气体排入大气，于是气缸就自行下落而冲击桩头。3自动化操纵式锤头在工作中，其上下运动靠本身机构自动限制的。也就是说启动时只要将锤头升起，然后使其落下，启动后的锤头升降就可以自动限制了。如双动气锤头在上下运动中，是通过配气机构自动配气的，不再须要人工操纵。以上所介绍的各种桩工机械桩锤都是安装在打桩架上时打桩作业的。打桩架有专用的，也有利用挖掘机、起重机的长臂吊杆加装一个龙门架改装而成。后者移动便利，运用比较广泛。2、预制桩施工机械1柴油桩锤的构造及工作原理气锤虽然经过一些改进，有良好的技术性能。但由于其本身很笨重，加之在工作时还须要配备笨重的锅炉或者空气压缩机，因此移动很不便利。为了快速移动和快速开工，常接受柴油桩锤。柴油桩锤的工作原理和二冲程柴油机大致相同，它不是依靠外来的能量来工作，而是利用柴油机在气缸内燃烧的爆炸力来抬升锤头，然后自由落下冲击桩头。2.2振动桩锤的构造及工作原理振动沉桩法和冲击沉桩法相比，其效率比较高，设备简洁、费用比较低、体积小、质量轻、搬运便利、不简洁损坏、沉桩时横向位移小。还可用于拔桩。振动桩锤按其作用原理的不同，有振动锤和振动冲击锤两种。振动锤振动锤的构造及工作原理和振捣器基本相同。不过将振捣扳改为打桩用的桩帽而已。它由振动器、电动机、桩帽以及三角皮带或链传动等主要部分组成。简洁的振动器的电动机螺栓，干脆固定在振动器的外壳的上端面上，电动机通过三角皮带或链传动将其动力传至振动器的两根偏心轴上，使两偏心轴反向同步回转。这样，振动器就沿着桩的轴线作定向运动，使桩体四周上层的摩擦阻力明显的下降，于是桩体借其自重而下沉。具有弹簧支撑的振动锤，其电动机和振动器之间装有螺旋弹簧，以作减震装置。装有减震装置的振动锤称为柔性振动锤，而不装减震装置的振动锤称为刚性振动锤。柔性振动锤不简洁损坏。可接受更换传动皮带轮的方法调整振动频率。也有把偏心块做成可调的，以适应在不同的土壤上打不同桩对激振力不同的要求。振动冲击锤振动冲击锤所产生的振动，不是干脆传到桩体上，而是通过冲击板作用在桩体上。它沉桩入土既靠振动，又靠冲击，故沉桩效率比振动锤高。适用于粘性土壤和坚硬的土层上打桩和拔桩。它由壳体、电动机、偏心块、冲击板以及悬挂装置等部分组成。振动器和冲击板经弹簧用螺栓相连。当两台电动机带着偏心块作反向旋转时，壳体便作垂直方向的振动。它赐予冲击板一连串快速的冲击，于是激振力和冲击力通过冲击板下面的桩帽传给桩体，使桩体以较快的速度下沉。振动冲击锤具有较大的振幅和冲击力，功率消耗小。缺点是冲击时噪音大，电动机由于受常见的冲击作用简洁损坏。灌注桩施工机械随着基础工程向大型化的发展，接受现场钻孔灌注混凝土的施工技术应用越广泛。钻孔灌注桩所用的机械越来越先进。钻孔法灌注混凝土施工包括下套管（或者管柱）、除套管内土壤、（钢筋）混凝土灌注、拔套管等过程，所用的机械比较多。下面仅介绍钻孔（成孔）机械。钻孔的方法一般有冲抓成孔、冲击成孔和回转钻削成孔三种。3.1冲抓成孔冲抓成孔是利用一个悬挂在钻架上的冲抓斗，干脆抓取套管内已冲击的土石料，然后升起卸于孔外。它的构造和工作原理和抓斗挖掘机相像。这种冲抓斗可用来冲抓任何种类的土壤和夹有鹅卵石的地层。它协作下套管施工时，可在套管中心始终向下冲挖，套管内壁的土石料不断向中心塌落，故套管能顺当地向下压。依据土质的不同，常用的冲抓斗有双瓣式和四瓣式两种。瓣片有长有短，如冲抓软土可用长的双瓣，而冲抓含砂，砾石的土质则可接受短双瓣。2冲击成孔冲击成孔是在起重机的长臂吊杆上悬挂一个冲锥，利用冲锥上下往复的冲击动能，将孔中的土石料冲碎，再由泥浆泵向孔内灌入泥浆，使冲碎的料渣浮起。然后用挖渣筒将浆渣掏出孔外卸之。冲击成孔适用于粘性土，砂性土和砂砾等多种土质。它是克服坚硬地层及多种交织地层行之有效的方法。所以在公路桥梁基础的施工中得到了较广泛的应用。它的缺点是冲锥磨损较快。从而增加了修理焊补的工作量。冲锥有各种不同的形态，但其冲刃大多数为十字形。3.3回转钻削成孔回转钻削成孔是用钻孔机驱动钻杆和钻头进行回转，同时向下施压，钻头旋转中切下的土壤，混入泥浆中排出孔外。因此，钻孔机的基础车上必需设有驱转钻杆的回转机构。钻头是钻孔的主要工具，它安装在钻杆的下端。钻头视钻孔的土质及施工方法的不同有不同的形态，其切削刃也有许多不同的形式，便于在钻孔时合理选用。在回转钻孔的作业中，须要将孔中的渣浆不断排出孔外。依据钻孔时泥浆循环运动方向的不同，可分为正循环和反循环两种方法。正循环施工泥浆流淌的方向顺着钻孔的方向形成正向循环。即将清水从胶管顺着钻杆和钻头的中心孔送向孔底。冲起的渣浆沿孔壁向孔口溢出，然后流进沉淀池。沉淀后的清水再用水泵吸出，送入钻杆和钻头的中心孔。泥浆就这样顺着钻孔方向形成反复的正向循环。反循环施工泥浆流淌的方向逆于钻孔方向，即水从泥浆池经流槽流进钻杆外面的钻孔中，