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。

1、桩工机械的分类

1.1按桩基础类型分类

1.1.1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，使用的机械是各类锤。

（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。所采用的机械是振动锤。

（3）射水法是利用高压水泵通过射水管沿桩身冲击其周围的土壤，减少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。这种施工方法噪音极小，桩头不受损坏。但使用的压桩

机非常笨重，组装迁移都比较困难。

1.1.2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。采用的机械主要有：冲击式钻孔机、循环式钻孔机和螺旋钻孔机等。

1.2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。

1.2.1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，由于其提升到一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，故目前基本上不在使用。

1.2.2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，使用历史比较悠久；后者是随着制备压缩空气技术的发展而采用的。两者的结构和工作原理相同。

1.2.3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，将冲击锤头提升到一定的高度，然后再自由落下冲击桩头。它与气锤相比，效率高，使用方便，易于迁移，故目前使用较广泛。

1.2.4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。

1.3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。

1.3.1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.

1.3.2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按操纵情况分类

按操纵情况分,有人工操纵，半自动化操纵和自动化操纵三种。

1.3.1人工操纵式

锤头的升降都是靠人工控制的，如落锤的升降是利用人工通过绞车来控制的。因其劳动强度大，生产效率低，故目前基本上不再使用。

1.4.2半自动化操纵式

锤头的升降是靠人工控制的，而下落则自动控制。单动气锤就是属于半自动化操纵。气缸的上升是由于人工控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。

1.4.3自动化操纵式

锤头在工作中，其上下运动靠本身机构自动控制的。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控制了。如双动气锤头在上下运动中，是通过配气机构自动配气的，不再需要人工操纵。

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。后者移动方便，使用比较广泛。

2、预制桩施工机械

2.1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，加之在工作时还需要配备笨重的锅炉或者空气压缩机，因此移动很不方便。为了快速移动和迅速开工，常采用柴油桩锤。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，设备简单、费用比较低、体积小、质量轻、搬运方便、不容易损坏、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。

2.2.1振动锤

振动锤的构造及工作原理与振捣器基本相同。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。

简单的振动器的电动机螺栓，直接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，使桩体周围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，其电动机与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。柔性振动锤不容易损坏。可采用更换传动皮带轮的办法调整振动频率。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。

2.2.2振动冲击锤

振动冲击锤所产生的振动，不是直接传到桩体上，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。它给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，电动机由于受频繁的冲击作用容易损坏。

3、灌注桩施工机械

随着基础工程向大型化的发展，采用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