柴油打桩锤的选型

柴油打桩锤的选择

柴油锤爆发力强，锤击能量大，工效高，锤击作用时间比自由落锤作用时间长，因此锤击应力相对低一些，冲击体冲击距离（落距）随沉桩阻力的大小而自动调整，比拟适合于管桩的施打。柴油锤分导杆式和筒式两种。筒式柴油锤是利用芯（上活塞或冲击体）往复运动进行锤击打桩；二导杆式柴油锤是活塞固定、缸体往复运动作为冲击体进行锤击打桩，因其锤击能量、使用寿命短已逐渐被淘汰。现在广泛应用的是筒式柴油打桩锤。特殊是近几年生产的筒式柴油锤，供油油门分4档，1档最小，4档最大，打桩时一般启用2~3档，操作者轻易把握，捶击能量也比拟容易估算。有关筒式柴油打桩锤的构造原理及性能参见是一章的打桩锤一节内容。

1．打桩锤的抉择是个复杂的问题，需要考虑多方面的因素。衡量打桩锤抉择的合理性，主要标记是：

1．1能保证装的承载力满意设计要求；

1．2能顺利或基本顺利地将桩下沉到设计深度；

1．3打桩的破损率能控制在1%左右，最多不超过3%；

1．4满足设计要求的最后贯入度最好为20~40mm/10击；

1．5每根桩的锤击数宜在1500击以内，最多不超过2000~2500集。

2．国外有实验结果表明：28天强度为49MPa的混凝土，当锤击压应力为混凝土强度的75%（37MPa）时，锤击819次破坏；当锤击应力为混凝土强度的45%~57%（22~28MPa），时锤击2400次破坏；当锤击应力为35%~50%

（17~24MPa）时，锤击2670次破坏；当锤击应力为27%~33%（13~16MPa）时，锤击3400次破坏。实际打桩时，一般要求打桩压盈利控制在混凝土极限强度的50%以内，锤击1500次左右不会发生疲惫破坏，超过2500次就有可能发生疲劳破坏，所以打桩时锤击次数不宜超过2000（PC桩）~2500（PHC桩）次。同样的理由，对最后贯入度控制值也不能认为越小越好。贯入度定的太小，锤击数必然增多，还会降低柴油锤的使用寿命。实践表明：达到设计承载力的最后贯入度控制值为20~40mm/10击时，桩锤的抉择是比拟理想的。一般来说，假如最后贯入度控制值超过60mm/10击就能达到设计承载力的要求说明选用的柴油锤过大。

3．抉择柴油锤主要应考虑：

3．1要保证单桩承载力能达到设计要求；

3．2要考虑桩的入土深度即桩桩自重大小；

3．3要根据土质、岩性和布桩状况来抉择锤型；

3．4要保证冲击压应力不超过桩身混凝土极限强度的50%。

4．根据各地经验，每个型号的柴油锤，其最大的成桩能力（单桩竖向极限承载力）约为100倍的型号数（KN），如D45柴油锤，最多可打继承承载力4500KN 的桩。所以要打设极限承载力为4000KN的Ф500mm预应力管桩，首先可排除D25和D35柴油锤，只有D40及D40以上的柴油锤可以考虑选用。但D40以上的柴油锤型号是多种的，有D45、D50、D60（62）、D80等，此时有的工程师凭经验按锤重与桩重的比例来进一步选锤：一般土质情况下，柴油锤冲击体重量与成桩桩重之比可取0.5，若软土较厚，可取0.4。如估计Φ500mm壁厚100的管桩入土深度肯达32m，则桩重约为WP=3.33KN/m×32m=106KN则锤重应

≥0.5WP=0.5×106=53KN故应采用D60或D62型柴油锤。

5．柴油锤的型号尚可根据高应变动测法配合测试的试打桩结果进行抉择，大致做法如下：

5．1根据经验方法初步选定柴油锤型号作为试打桩时采用的柴油锤；

5．2现场试打桩，用高应变动测法配合测试，获得各种需要的打桩信息，如最大的锤击压应力、拉应力、每米沉桩锤击数、总锤击数、单桩竖向极限承载力、达到极限承载力时的贯入度、桩尖持力层及进入持力层深度等；

5．3根据试打桩时获得的打桩信息，再根据本节上例标记，分析初选打桩锤是否合理，必要时可适当调整。

二施打管桩注重事项

除合理选锤和准确确定收锤标准这两点外，尚应强调：

1. 要重视桩帽及垫层的设置

桩帽的结构、尺寸以及垫层的厚薄、软硬，对打桩施工的顺利与否、工程质量的好坏关系十分密切，必须引起高度重视。

桩帽应有足够的强度、刚度和耐打性。桩帽宜做成圆筒型，套桩头用的筒体深度宜为35~40cm，内径应比管桩外径大2~3cm，因为套筒深度太浅，桩帽容易从桩头处脱离；套筒深度太深，若桩身或桩帽稍有倾斜，套筒下沿口的铁板会磕伤桩头处的混凝土。若套筒与管桩之间的空隙太小，套筒套入装头比拟困难，特

殊是当套筒套入桩头后，只要桩身有一点倾斜，桩头处混凝土就容易被挤坏；若套筒与管桩的间隙太大，桩帽中央与桩身中心不易重合，打桩时容易发生偏心锤击。所以桩帽的结构、尺寸做得是否合理，对打桩质量的影响较大。

桩帽的垫层有“桩垫”和“锤垫”之分：“锤垫”设在桩帽的上部，与柴油锤的下冲击体接触，其保护柴油锤和桩头的作用，“锤垫”一般用坚纹硬木或盘圆层叠的钢丝绳制作，厚度宜取15~20cm。“桩垫”设在桩帽的下部套筒里面，与管桩桩顶面相接触，一般是用麻袋、硬纸板、水泥纸袋、胶合板凳材料制作。桩垫厚度应均匀，软硬相宜，经锤击压实后的厚度不宜小于12cm。软厚适宜的桩垫，可以延长锤击作用时间，降低锤击应力，起到保护桩头的作用。由于柴油锤冲击力大，桩垫很容易被打碎，所以在打桩期间应常常检查，及时更换补充。有些打桩操作工人，在桩帽中不放垫层，或者只放一层薄薄的垫层，结果桩头被打烂；有些工地，垫层长期不更换，垫层结块变形，高低不平，失去弹性，庄头也很容易被打坏。

2. 要自始至终保持桩身垂直，力戒打偏

建筑中使用的管桩，大多数是直桩。施打直桩时，要求桩身在施打过程中自始至终保持铅锤状态，这不仅是为了保证成桩的垂直度，也是防止管桩受偏心锤击而被击碎的一条重要施工控制措施，因此打桩时桩锤、桩帽和桩身中心线应重合，也就是说三体中心线保持在同一铅垂线上，如有偏差应随时纠正，特别是第一节管桩的垂直度偏差对整根桩的成桩质量起着重要作用，故要十分重视第一节桩的插设工作。规范规定，预制桩的成桩垂直度偏差不得大于1%，而第一节底桩的垂直度偏差不得大于0.5%，说明第一节底桩锤制度控制要严格，一般来说，第一节底桩沉入土中的垂直度偏差小，整根桩的垂直度偏差也不会太大，同时，打桩的破损率也会减小，因为桩身一倾斜，桩顶端面与打桩锤的接触面就减少，应力集中，锤击偏心。预制方桩桩身倾斜，多数情况下，桩顶与打桩锤的接触点成一条线，而预应力管桩桩身倾斜，桩顶与打桩锤的接触仅仅是一个点，所以桩身倾斜时打桩，管桩比方桩更容易被打坏。

3. 要保证管桩接头的焊接质量

接头质量好坏关系得到整根桩质量的好坏，从我国各地生产的管桩产品来看，几乎全是电焊接桩。电焊接桩时，可用手工电弧焊或粉芯焊丝自保护板自动焊，目前我国极大多数工地的管桩焊接采用手工电弧焊。选用焊条直径应能满足焊透坡口根部的要求，焊接坡口根部时应选用Φ3.2焊条，其余部分可选用Φ4~Φ5焊条。焊接时电流强度应与所用的焊机和焊条向匹配，施焊应对称，分层、均匀、连续进行，焊缝应连续饱满。若在大风天和雨天施工，应有可靠的防风、防雨措施。在冬季0℃以下天气中施工，应采取防风和预热措施，预热可用氧乙炔火焰均匀烘烤的方法，使母材温度达到36℃以上才进行施焊。焊接后应进行外观检