振动锤选型计算书(精制实操)

附件1

柬埔寨Stueng Trang-Kouch Chhmar

湄公河大桥工程 振动锤选型计算书

1 计算依据

a 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

b 《港口工程荷载规范》（JTS 144-1-2010）

c 《港口工程桩基规范》（JTJ254-99）

2计算内容

2.1设备选型

2.2振动锤沉桩可行性验算 2.3振沉深度计算

2.1设备选型

现初步拟定主墩钢护筒参数如下：

墩 护筒顶标高 泥面标高 护筒底标高 护筒长度 护筒重量 备注

13# +15m -2m -26m 41m 44.9t 护筒外径

2.3m ，壁厚18mm 14# +15m -8m -30m 45m 49t 15# +15m -11m -34m 49m 5

3.174t 16# +15m

-10m

-34m

49m

53.174t

现选取180KW 型振动锤，技术参数如下：

项目 单位 参数 电动机功率 kW 180 静偏心力矩 N.m 1500 激振力

KN 0~1240 最大振动频率 （转速）

r/min 1000 空载振幅

mm

17.4

空载加速度g 11

允许拔桩力t 60

振动质量kg 13320 所选振动锤需满足以下三个基本条件，方可沉桩成功：

1、振动锤的激振力F

max 大于被振构件与土的动侧摩阻力Q st

；

2、振动系统的工作振幅A大于振沉到要求深度所需的最小振幅；

3、振动系统的总质量Q

大于振沉构件的动端阻力R。

2.2振动锤沉桩可行性验算

2.2.1激振力验算

根据日本经验公式，振动锤沉桩所需满足的条件如下：

F max≥Q st=μQ s

μ=μmin+（1-μmin）e-βη

式中η为振动加速度比

根据经验推荐：砂质土：μmin=0.15，淤泥质黏土：μmin=0.06，黏土：μmin=0.13，钢材的β值为0.52。

根据DZJ180型振动锤技术参数，可计算

μ=μmin+（1-μmin）e-βη=0.1508

按照15#墩最长钢护筒计算动侧摩阻力值为

则Q st=0.1508*3.14*2.3*（35*2.4+40*12.7+45*6.7+50*2.89）

=1130.46KN＜F max=1240KN

结论：180KW振动锤激振力满足振动沉桩要求。

2.2.2振幅验算

当激振器振幅很小时，沉入并不发生，只有当振幅超过某一定值时，才可实现沉桩，这一A0称为起始振幅。在水下的砂质土壤中，起始振幅达到2mm可以实现振沉。

工作振幅A=偏心力矩/振动质量

=1500*103/53.174*104=2.82mm＞A0=2mm

结论：180KW振动锤工作振幅满足振动沉桩要求。

2.2.3动端阻力验算

振动锤系统的总重量Q0需大于振沉构件的动端阻力R

钢护筒外径2.3m，端部设置加强抱箍，管体及抱箍厚度均为18mm。则护筒端部横截面积为

3.14*2.318*0.018=0.13㎡

动端阻力为

R=0.1508*0.13*200=3.92KN

振动锤系统总质量

Q0=11t=110KN＞R=3.92KN

结论：180KW振动锤动端阻力小于振动系统质量，满足振动沉桩要求。

综上所述，13~16#墩钢护筒长度分别为41m、45m、49m、49m，即承台底以下长度较原图纸减少5m，选用180KW振动锤情况下，可满足施工需要，将钢护筒振沉到位。

2.3沉桩深度计算

以15#墩为例计算。

2.3.1以激振力计算振沉深度

15#墩地质资料如下：

岩土名称层底标高

（m）

层底深度

（m）

层厚（m）

承载力推荐值

地基承载力基本

容许值

[fa0](kPa)

钻孔灌注桩桩侧

的摩阻力标准值

q ik(kPa)

细砂-14.11 2.4 2.4 140 35 细砂-24.41 12.70 12.70 160 40 粗砂-31.11 19.4 6.7 180 45

含砂粉质

-42.81 31.1 11.7 200 50 黏土

180KW振动锤最大激振力为1390KN，若将护筒完全沉设到位，则

F max=Q st=μQ s

可计算得护筒极限静侧摩阻力为

Q s=8222.8KN

根据15#墩钻孔地质资料可计算得护筒底标高为-36m，即承台底以下45m，

结合护筒顶标高+15m，则钢护筒长度达到51m。

2.3.2以振幅计算振沉深度

工作振幅A=偏心力矩/振动质量

即当A=A0时，振沉深度最大，

即护筒重量Q=1500/2=750KN=75t，

根据钢护筒结构，可计算得护筒总长度大于51m。

因护筒动端阻力较小，不在另行计算。

由2.3.1及2.3.2条计算可得，180KW振动锤理论可振沉护筒至底标高-36m，

即较原设计减少3m长度，最大护筒长度为51m。

同时本计算书为纯理论计算，实际振沉深度可能不能达到理论计算深度，

故我方仍建议将主墩护筒减少5m长度，即护筒底标高为-34m，承台底以下长

度为43m。