振动沉拔桩机的简单介绍

振动沉拔桩机的简单介绍

振动，从狭义上讲，其含义是物体在一定位置附近的往返运动；从广义上讲，其指的是任何一个物理量在某一量值附近发生周期性的变化。振动这一现象所涉及的有关技术与工业生产及人类生活联系十分密切，好好利用这一现象能为社会创造重大的经济效益和社会效益，能为人类生活提供极大的方便和良好的服务。振动沉拔桩机就是利用振动原理所制成的机械设备。

一组成和分类

振动沉拔桩机（如图1）广泛应用于基础工程中各类钢板桩，钢管桩，混凝土桩的沉拔施工。其一般由振动桩锤和通用桩架组成。振动桩锤是利用机械振动法使桩沉入或拔出。按振动频率分为低、中、高和超高频等四种型式；按作用原理分为振动式和振动冲击式两种；按动力装置与振动器连接方式分为刚性式和柔软性式两种。按动力源分为电动式和液压式两种。

图1 振动沉拔桩机实物图

二振动桩锤工作原理

振动桩锤主要装置为振动器，利用振动器所产生的激振力，使桩身产生高频振动。这时桩在其自重或很小的附加压力作用下沉入土中，或是在较小的提升力作用下而拔出土。具体实物见图2。

图2 振动桩锤

振动器产生激振力的方法如下：振动器都是采用机械式振动器，是由两根装有偏心块的轴组成(如图3所示)。这两根轴上装有相同的偏心块，但两根轴相向转动。这是两根轴上的偏心块所产生的离心力，在水平方向上的分力互相抵消，而其垂直方向上的分力则迭加起来。

图3 振动原理图

三电动式振动沉拔桩机

电动式振动沉拔桩机是将振动器产生的振动，通过与振动器联成一体的夹桩器传给桩体，使桩体产生振动。桩体周围的土壤由于受到振动作用，摩擦阻力明

显下降，桩就在振动沉桩机和自重作用下沉入土中。在拔桩时，振动可使拔桩阻力显著减小，只需较小的提升力就能把桩拔出。

电动式振沉拔桩机由振动器、夹桩器、电动机等组成。电动机2与振动器1刚性连接的，称为刚性振动锤(如图4-a所示)。电动机4与振动器1之间装有螺旋弹簧则称为柔性振动锤（如图4-b所示）。

图4 振动沉拔桩机的型式

振动器的偏心块可以用电动机以三角胶带驱动，振动频率可调节，以适应不用土壤上打不同桩对激振力的不同要求。夹桩器用来连接桩锤。分液压式、气压式、手动(杠杆或液压)式和直接(销接或圆锥)式等。

如图4-c所示为振动冲击式振动桩锤。它沉桩即靠振动又靠冲击。振动器和冲击板经由弹簧相连。两个偏心块在电动机带动下，同步反向旋转时，在振动器1作垂直方向振动的同时，给予冲击凸块以快速的一连串的冲击，就使桩迅速下沉。

这种振动冲击式桩锤，具有很大的振幅和冲击力，其功率消耗也较少，适用在粘性土壤或坚硬的土层上打桩。其缺点是冲击时噪音大，电动机受到频繁的冲击作用易损坏。

四液压式振动沉拔桩机

液压式振动沉拔桩机的原动力采用液压马达驱动。液压马达驱动能无级调节振动频率，还有启动力矩小、外形尺寸小、质量轻、不需要电源等优点。但其传动效率低，结构复杂，维修困难，价格高。下面主要介绍美国ICE公司生产的液压振动沉拔桩机的相关结构特点和使用性能。

ICE液压振动沉拔桩机由振动锤和动力柜两个部分组成。其中振动锤的主要组成部分是：振动箱，抑振器，夹桩器。振动箱是振动锤的振源。振动箱内装有四条平行的偏心块回转轴，轴间通过相啮合的同步齿轮相连，由两个轴向柱塞马达通过减速齿轮驱动，整个传动机构全部密封在振动箱内。

抑振器是起重机吊钩与振动锤之间的一个弹性悬挂装置，它主要由16块或者24块合成橡胶块及连接板组成。夹桩器由挂梁及液压钳组成，它的作用是使振动锤与桩身刚性连接，传递激振力。挂梁有一字形和H形两种，分别适用于两点夹桩和四点夹桩。使用时液压钳套在挂梁上，根据桩径调整好夹口间距后拧紧锁紧螺栓使楔形滑块顶紧，确保液压钳与挂梁紧固连接。使用单点夹桩时，不装挂梁，液压钳直接用螺栓紧固在振动箱底板上。动力柜主要为振动锤提供压力油。它主要由柴油发动机和液压油泵，液压油箱及其控制系统组成。液压油通过五条液压油管传输到振动锤。动力柜底架由中空的柜形钢焊成，其空箱为发动机的燃油箱。

其工作原理为：该振动沉拔桩机由柴油发动机驱动液压油泵，液压油泵泵出口高压油经液压控制系统，输油管道驱动振动箱的油马达，油马达通过齿轮副带动偏心块回转轴旋转，使振动锤产生正弦波壮的垂直振动。振动力通过液压钳传递给桩身，桩身在其离心力和自重作用下沉入土中。而振动箱与起动机之间的振动力则由抑振器的弹性装置吸收削弱。抑振器的橡胶连接块体弹性大，韧性高，不仅隔振效果好，而且能承受较大的拔桩载荷。抑振器上还可以根据需要加装门形配重块，他们不参加振动，但其重量通过橡胶块体及连接板作用在桩身上，给桩身一定的附加载荷，有助于桩的下沉。

ICE液压振动沉拔桩机具有强度高，体积小，重量轻等优点，而且其振动频率可以无级调节，对于不同地基的地质条件, 需要不同的振动频率方可取得最佳沉桩效果, 变频对于电动式振动锤就比较复杂, 但对于液压式振动锤就十分简便了。密封性好，可靠性高，适用于多种场合。液压振动锤的振动箱是全密封的, 所以能适应各种恶劣工况的施工作业, 包括水下振动作业。