桩工机械及水工机械课件.ppt
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- 机械 水工 课件
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1、第七章第七章 桩工机械及水工机械桩工机械及水工机械第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械第二节第二节 桩架桩架第三节第三节 灌注桩成孔机械灌注桩成孔机械第四节第四节 水泵水泵第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 一、柴油打桩锤一、柴油打桩锤 利用桩锤的冲击部分利用桩锤的冲击部分(锤体锤体)上下跳动所产生的冲击力和柴上下跳动所产生的冲击力和柴油燃烧爆发的能量,把桩打入地层的机械称为柴油打桩锤打油燃烧爆发的能量,把桩打入地层的机械称为柴油打桩锤打桩机,通常简称柴油打桩锤。按桩锤的动作特点和结构的不桩机,通常简称柴油打桩锤。按桩锤的动作特点和结构的不同,它可分为导杆式和筒式。所谓导杆式,是
2、锤体沿两根导同,它可分为导杆式和筒式。所谓导杆式,是锤体沿两根导杆上下跳动杆上下跳动;所谓筒式,是锤体在一个具有吸排气孔和喷油孔所谓筒式,是锤体在一个具有吸排气孔和喷油孔的钢筒里上下跳动。的钢筒里上下跳动。下一页返回第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (一一)构造组成构造组成 1.导杆式柴导杆式柴:由打桩锤由打桩锤 导杆式柴油打桩锤是公路桥梁、民用及工业建筑中常使用导杆式柴油打桩锤是公路桥梁、民用及工业建筑中常使用的小型柴油打桩锤。根据柴油打桩锤冲击部分的小型柴油打桩锤。根据柴油打桩锤冲击部分(汽缸汽缸)的质量的质量可分为可分为D1-600,D1-1200,D1-1 800三种。它的特
3、点是整机质量三种。它的特点是整机质量轻,运输、安装方便,可用于打木桩、板桩、钢板桩及小型轻,运输、安装方便,可用于打木桩、板桩、钢板桩及小型钢筋混凝土桩,也可用来打砂桩与素混凝土桩的沉管。钢筋混凝土桩,也可用来打砂桩与素混凝土桩的沉管。导杆式柴油打桩锤由活塞、缸锤、导杆、顶横梁、起落架导杆式柴油打桩锤由活塞、缸锤、导杆、顶横梁、起落架和燃油系统组成,如和燃油系统组成,如图图7-1所示。所示。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 2.筒式柴筒式柴:由打桩锤由打桩锤 图图7-2所示为所示为MH72B型筒式柴油打桩锤,它由锤体、燃油型筒式柴油打桩锤,它由锤体、燃油供应系统、润滑
4、系统、冷却系统和起落架组成。供应系统、润滑系统、冷却系统和起落架组成。(二二)工作原理工作原理 1.导杆式柴油打桩锤的工作原理导杆式柴油打桩锤的工作原理 导杆式柴油打桩锤的工作原理基本上类似于二冲程柴油发导杆式柴油打桩锤的工作原理基本上类似于二冲程柴油发动机。动机。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 工作时卷扬机将气缸提起挂在顶横梁上,拉动脱钩杠杆的工作时卷扬机将气缸提起挂在顶横梁上,拉动脱钩杠杆的绳子,挂钩自动脱钩,气缸沿导杆下落套住活塞后,压缩气绳子,挂钩自动脱钩,气缸沿导杆下落套住活塞后,压缩气缸内的气体,气体温度迅速上升缸内的气体,气体温度迅速上升图图7-3 (
5、a)。当压缩到一。当压缩到一定程度时,固定在缸锤定程度时,固定在缸锤4(图图7-1)的撞击销的撞击销11推动曲臂推动曲臂7旋转,旋转,推动燃油泵柱塞,使燃油从喷油嘴推动燃油泵柱塞,使燃油从喷油嘴5喷到燃烧室喷到燃烧室12图图7-3(b)。呈雾状的燃油与燃烧室内的高压高温气体混合,立刻。呈雾状的燃油与燃烧室内的高压高温气体混合,立刻自燃爆炸自燃爆炸图图7-3(c),一方面将活塞下压,打击桩下沉一方面将活塞下压,打击桩下沉;另一另一方面使气缸跳起,当气缸完全脱离活塞后,废气排除,同时方面使气缸跳起,当气缸完全脱离活塞后,废气排除,同时新鲜空气进入新鲜空气进入图图7-3(d)。当气缸再次下落时,一个
6、新的。当气缸再次下落时,一个新的工作循环开始。工作循环开始。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 2.筒式柴油打桩锤的工作原理筒式柴油打桩锤的工作原理 如如图图7-4(a)所示,桩锤启动时,卷扬机将上活塞提起,在所示,桩锤启动时,卷扬机将上活塞提起,在提升的同时完成吸气和燃油泵的吸油。如提升的同时完成吸气和燃油泵的吸油。如图图7-4(b)所示,上所示,上活塞下落时一部分动能用于对缸内空气进行压缩,使其达到活塞下落时一部分动能用于对缸内空气进行压缩,使其达到高温、高压状态高温、高压状态;另一部分动能则转化成冲击的机械能,对下另一部分动能则转化成冲击的机械能,对下活塞进行强力
7、冲击,使桩下沉,与此同时,下活塞顶部球碗活塞进行强力冲击,使桩下沉,与此同时,下活塞顶部球碗中的燃油被冲击成雾状。如中的燃油被冲击成雾状。如图图7-4(c)所示,雾化了的柴油与所示,雾化了的柴油与高温、高压空气混合,自行燃烧、爆发膨胀,一方面下活塞高温、高压空气混合,自行燃烧、爆发膨胀,一方面下活塞再次受到冲击二次打桩,另一方面推动上活塞上升,增加其再次受到冲击二次打桩,另一方面推动上活塞上升,增加其势能。势能。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 如如图图7-4(d)所示,上活塞继续上升越过进、排气口时,进、所示,上活塞继续上升越过进、排气口时,进、排气口打开,排出缸内
8、的废气,当上活塞跳越过燃油泵曲臂排气口打开,排出缸内的废气,当上活塞跳越过燃油泵曲臂时,燃油泵吸入一定量的燃油,以供下一工作循环向缸内喷时,燃油泵吸入一定量的燃油,以供下一工作循环向缸内喷油。如油。如图图7-4(c)所示,上活塞继续上行,汽缸内容积增大,所示,上活塞继续上行,汽缸内容积增大,压力下降,新鲜空气被吸入缸内。如压力下降,新鲜空气被吸入缸内。如图图7-4(f)所示,上活塞上所示,上活塞上升到一定高度,失去动能,又靠自重自由下落,下落至进、升到一定高度,失去动能,又靠自重自由下落,下落至进、排气口前,将缸内空气扫出一部分至缸外,然后继续下落,排气口前,将缸内空气扫出一部分至缸外,然后继
9、续下落,开始下一个工作循环。开始下一个工作循环。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (三三)性能指标性能指标 紫油打桩锤有以下性能指标紫油打桩锤有以下性能指标:(1)总质量。表示包括起落架装置,但除去燃油、润滑油、总质量。表示包括起落架装置,但除去燃油、润滑油、冷却水后的质量。冷却水后的质量。(2)活塞质量。活塞的质量规定是仅装有活塞环的状态,而活塞质量。活塞的质量规定是仅装有活塞环的状态,而在装有导向环的情况下,则应包括导向环的质量。在活塞顶在装有导向环的情况下,则应包括导向环的质量。在活塞顶部没有润滑油室的场合,应除去润滑油的质量。部没有润滑油室的场合,应除去润滑油
10、的质量。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (3)冲击能量。指一个循环内使冲击体获得的最大能量。冲冲击能量。指一个循环内使冲击体获得的最大能量。冲击能量用于求桩的动态支撑力,一般可利用桩停止贯入时的击能量用于求桩的动态支撑力,一般可利用桩停止贯入时的实际质量和活塞冲程来确定。实际质量和活塞冲程来确定。(4)活塞冲程。指活塞相对气缸移动的距离。冲程越高,获活塞冲程。指活塞相对气缸移动的距离。冲程越高,获得的能量越大。但冲程过大,容易将桩打坏,并使气缸构造得的能量越大。但冲程过大,容易将桩打坏,并使气缸构造复杂化,加工也困难,同时还会使冲击频率减少,降低打桩复杂化,加工也困
11、难,同时还会使冲击频率减少,降低打桩效率。筒式打桩锤的最大冲程都限制在效率。筒式打桩锤的最大冲程都限制在2.5m以内。以内。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (5)冲击频率。指活塞每分钟冲击的次数。冲击次数随活塞冲击频率。指活塞每分钟冲击的次数。冲击次数随活塞冲程而变化,冲程越高,则冲击次数越少。冲程与冲击次数冲程而变化,冲程越高,则冲击次数越少。冲程与冲击次数的关系随机型而异。如果把活塞看成自由下落体,通过计算的关系随机型而异。如果把活塞看成自由下落体,通过计算求出冲击次数的数值,可用下式表示求出冲击次数的数值,可用下式表示:式中式中 N每分钟冲击次数每分钟冲击次数
12、(min-1);H活塞冲程活塞冲程(m);g重力加速度重力加速度(9.8 m/s2)o下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (6)极限贯入度。是指活塞一次冲击使桩贯入量允许的最小极限贯入度。是指活塞一次冲击使桩贯入量允许的最小值。极限贯入度的控制是保护活塞避免因冲击而导致损坏的值。极限贯入度的控制是保护活塞避免因冲击而导致损坏的极限值。如果桩的贯入量在极限贯入度以下,则应停止锤击。极限值。如果桩的贯入量在极限贯入度以下,则应停止锤击。极限贯入度的数值有的定为极限贯入度的数值有的定为10击击10 mm,有的则定为,有的则定为10击击5mm,应以说明书上规定值为准。,应以说明
13、书上规定值为准。(7)打斜桩时容许最大角度。是指以铅垂线为基准,桩锤能打斜桩时容许最大角度。是指以铅垂线为基准,桩锤能够连续运转的最大倾斜度。通常,前后倾斜为同一角度。够连续运转的最大倾斜度。通常,前后倾斜为同一角度。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 打斜桩时,桩锤的冲击能量由于上活塞的实际冲击小于名打斜桩时,桩锤的冲击能量由于上活塞的实际冲击小于名义冲程以及气缸间的磨损增大,因而和打直桩相比时有所下义冲程以及气缸间的磨损增大,因而和打直桩相比时有所下降。打斜桩时的冲击能量和打直桩时的冲击能量相比的效率降。打斜桩时的冲击能量和打直桩时的冲击能量相比的效率可用下式表示可
14、用下式表示:式中式中 和打直桩时相比冲击能量的效率和打直桩时相比冲击能量的效率;斜桩角,以铅垂线为基准的角度斜桩角,以铅垂线为基准的角度;摩擦系数。摩擦系数。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (四四)安全操作要点安全操作要点 (1)柴油打桩锤使用规定配合比的燃油,作业前,应将燃油柴油打桩锤使用规定配合比的燃油,作业前,应将燃油箱注满,并将出油阀门打开。箱注满,并将出油阀门打开。(2)作业前,应打开放气旋塞,排出油路中的空气,并检查作业前,应打开放气旋塞,排出油路中的空气,并检查和试验燃油泵,从清扫孔中观察喷油情况和试验燃油泵,从清扫孔中观察喷油情况;发现不正常时,应发
15、现不正常时,应予调整。予调整。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (3)作业前,应使用起落架将上活塞提起至稍高于上气缸,作业前,应使用起落架将上活塞提起至稍高于上气缸,打开贮油室油塞,按规定加满润滑油。对自动润滑的桩锤,打开贮油室油塞,按规定加满润滑油。对自动润滑的桩锤,应采用专用油泵向润滑油管路加入润滑油,并应排除管路中应采用专用油泵向润滑油管路加入润滑油,并应排除管路中的空气。的空气。(4)对新启用的桩锤,应预先沿上活塞一周浇入对新启用的桩锤,应预先沿上活塞一周浇入0.5L润滑油,润滑油,并应用油枪对下活塞加注一定量的润滑油。并应用油枪对下活塞加注一定量的润滑油。(
16、5)应检查所有紧固螺栓,并应重点检查导向板的固定螺栓,应检查所有紧固螺栓,并应重点检查导向板的固定螺栓,不得在松动及缺件情况下作业。不得在松动及缺件情况下作业。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (6)应检查并确认起落架各工作机构安全可靠,启动钩与上应检查并确认起落架各工作机构安全可靠,启动钩与上活塞接触线在活塞接触线在510 mm之间。之间。(7)提起桩锤脱出砧座后,其下滑长度不宜超过提起桩锤脱出砧座后,其下滑长度不宜超过200 mm。超过时应调整桩帽绳扣。超过时应调整桩帽绳扣。(8)应检查导向板磨损间隙,当间隙超过应检查导向板磨损间隙,当间隙超过7 mm时,应予以更
17、时,应予以更换。换。(9)应检查缓冲胶垫,当砧座和橡胶垫的接触面小于原面积应检查缓冲胶垫,当砧座和橡胶垫的接触面小于原面积2/3时,或下气缸法共与砧座间隙小于时,或下气缸法共与砧座间隙小于7 mm时,均应更换橡时,均应更换橡胶垫。胶垫。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (10)对水冷式桩锤,应将水箱内的水加满。冷却水必须使对水冷式桩锤,应将水箱内的水加满。冷却水必须使用软水。冬期应加温水。用软水。冬期应加温水。(11)桩锤启动前,应使桩锤、桩帽和桩在同一轴线上,不桩锤启动前,应使桩锤、桩帽和桩在同一轴线上,不得偏心打桩。得偏心打桩。(12)在桩贯入度较大的软土层启动桩
18、锤时,应先关闭油门在桩贯入度较大的软土层启动桩锤时,应先关闭油门冷打,待每击贯入度小于冷打,待每击贯入度小于100 mm时,再开启油门启动桩锤。时,再开启油门启动桩锤。(13)锤击中,上活塞最大起跳高度不得超过出了说明书规锤击中,上活塞最大起跳高度不得超过出了说明书规定。目视测定高度宜符合出了说明书上的目测表或计算公式。定。目视测定高度宜符合出了说明书上的目测表或计算公式。当超过规定高度时,应减少油门,控制落距。当超过规定高度时,应减少油门,控制落距。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (14)当上活塞下落而柴油打桩锤未燃爆时,上活塞可发生当上活塞下落而柴油打桩锤未燃爆
19、时,上活塞可发生短时间的起伏,此时起落架不得落下,以防撞击碰坏。短时间的起伏,此时起落架不得落下,以防撞击碰坏。(15)打桩过程中,应有专人负责拉好曲臂上的控制绳打桩过程中,应有专人负责拉好曲臂上的控制绳;在意在意外情况下,可使用控制绳紧急停锤。外情况下,可使用控制绳紧急停锤。(16)当上活塞与启动钩脱离后,应将起落架继续提起,且当上活塞与启动钩脱离后,应将起落架继续提起,且应使它与上气缸达到或超过应使它与上气缸达到或超过2 m的距离。的距离。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (17)作业中,应重点观察上活塞的润滑油是否从油孔中泄作业中,应重点观察上活塞的润滑油是否从
20、油孔中泄出。当下气缸为自动加油泵润滑时,应经常打开油管头,检出。当下气缸为自动加油泵润滑时,应经常打开油管头,检查有无油喷出查有无油喷出;当无自动加油泵时,应每隔当无自动加油泵时,应每隔15 min向下活塞润向下活塞润滑点注人润滑油。当一根桩打进时间超过滑点注人润滑油。当一根桩打进时间超过15 min时,则应在时,则应在打完后立即加注润滑油。打完后立即加注润滑油。(18)作业中,当桩锤冲击达到最大能量时,其最后作业中,当桩锤冲击达到最大能量时,其最后10锤的锤的贯入值不得小于贯入值不得小于5mm。(19)桩帽中的填料不得偏斜,作业中应保证锤击桩帽中心。桩帽中的填料不得偏斜,作业中应保证锤击桩帽
21、中心。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (20)作业中,当水套的水由于蒸发而低于下气缸吸排气口作业中,当水套的水由于蒸发而低于下气缸吸排气口时,应及时补充,严禁无水作业。时,应及时补充,严禁无水作业。(21)停机后,应将桩锤放到最低位置,盖上气缸盖和吸排停机后,应将桩锤放到最低位置,盖上气缸盖和吸排气孔塞子,关闭燃料阀,将操作杆置于停机位置,起落架升气孔塞子,关闭燃料阀,将操作杆置于停机位置,起落架升至高于桩锤至高于桩锤1m处,锁住安全限位装置。处,锁住安全限位装置。(22)长期停用的桩锤,应从桩机上卸下,放掉冷却水、燃长期停用的桩锤,应从桩机上卸下,放掉冷却水、燃油
22、及润滑油,将燃烧室及上、下活塞打击面清洗干净,并应油及润滑油,将燃烧室及上、下活塞打击面清洗干净,并应做好防腐措施,盖上保护套,入库保存。做好防腐措施,盖上保护套,入库保存。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械二、振动桩锤二、振动桩锤 (一一)构造组成构造组成 利用高频振动利用高频振动(7001 800次次/min)所产生的力量,将桩沉入所产生的力量,将桩沉入土层的机械称为振动沉桩机,通常简称为振动桩锤。它可以土层的机械称为振动沉桩机,通常简称为振动桩锤。它可以把桩沉入土层,也可以把桩从土层中拔起。把桩沉入土层,也可以把桩从土层中拔起。振动桩锤主要由原动机振动桩锤主要由原
23、动机(电动机、液压马达电动机、液压马达)、激振器、支、激振器、支持器和减振器组成。持器和减振器组成。图图7-5所示为国产所示为国产DZ-8 000型振动桩锤。型振动桩锤。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 (二二)性能指标性能指标 1.激振力激振力 对圆桩对圆桩 对钢板桩对钢板桩下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械式中式中 P激振力激振力(N);M振动器静偏心距振动器静偏心距(N cm);G偏心块重力偏心块重力(N);r偏心块重心至回转中心距偏心块重心至回转中心距(cm);偏心块回转角速度,即频率偏心块回转角速度,即频率(1/s);R桩体下沉到最大
24、深度时桩体破坏土层的阻力桩体下沉到最大深度时桩体破坏土层的阻力(N);i土层按深度排列序数土层按深度排列序数;n土层总层数土层总层数;下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 hi土层每层厚度土层每层厚度(m);S圆桩周长圆桩周长(m);土的单位破坏阻力值,见土的单位破坏阻力值,见表表7-1;X系数,近似地考虑土的弹性影响。对低频系数,近似地考虑土的弹性影响。对低频(=3060 1/s)用于下沉重型钢筋混凝土桩和沉井建议取用用于下沉重型钢筋混凝土桩和沉井建议取用0.60.8;而对于高频如振动下沉钢板桩、木桩等,建议取用用而对于高频如振动下沉钢板桩、木桩等,建议取用用1。当。当
25、用调频低频振动沉桩时,允许降低到用调频低频振动沉桩时,允许降低到0.40.5。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 2.振幅振幅 可采用下列近似公式计算振幅可采用下列近似公式计算振幅:式中式中 A振幅振幅(cm);Q总重总重(桩重及桩锤重桩重及桩锤重)(N);侧向摩擦力侧向摩擦力(N)。下一页返回上一页第一节第一节 预制桩施工机械预制桩施工机械 3.沉桩条件沉桩条件 沉桩条件为沉桩条件为:式中式中 F桩的横截面积桩的横截面积(cm2);P0桩上必要压力,为起始压力值的桩上必要压力,为起始压力值的1.21.5倍,一倍,一般可按般可按表表7-2的值选用的值选用;系数,见系数,
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