浅析建筑施工手册系列之地基处理与桩基工程桩基施工机械设备的选用.doc

7-2-3 桩基施工机械设备的选用7-2-3-1 桩锤的选用桩锤有落锤、汽锤、柴油锤、振动锤等，其使用条件和合用范围可参考表7-45。桩锤目前多采用柴油锤，锤重可根据工程地质条件、桩的类型、结构、密集限度及现场施工条件参照表7-46选用。桩锤合用范围参考表 表7-45桩锤种类优缺陷合用范围落锤（用人力或卷扬机拉起桩锤，然后自由下落，运用锤重夯击桩顶使桩入土）构造简朴，使用方便，冲击力大，能随意调整落距，但锤击速度慢（每分钟约620次），效率较低1适于打细长尺寸的混凝土桩2在一般土层及粘土、具有砾石的土层中均可使用单动汽锤（运用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举，然后自由下落冲击桩顶）结构简朴，落距小，对设备和桩头不易损坏，打桩速度及冲击力较落锤大，效率较高1适于打各种桩2最适于套管法打就地灌筑混凝土桩双动汽锤（运用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举及下冲，增长夯击能量）冲击次数多，冲击力大，工作效率高，但设备笨重，移动较困难1适于打各种桩，并可用于打斜桩2使用压缩空气时，可用于水下打桩3可用于拔桩，吊锤打桩柴油桩锤（运用燃油爆炸，推动活塞，引起锤头跳动夯击桩顶）附有桩架、动力等设备，不需要外部能源，机架轻，移动便利，打桩快，燃料消耗少；但桩架高度低，遇硬土或软土不宜使用1最适于打钢板桩、木桩2在软弱地基打12m以下的混凝土桩振动桩锤（运用偏心轮引起激振，通过刚性联结的桩帽传到桩上）沉桩速度快，合用性强，施工操作简易安全，能打各种桩，并能帮助卷扬机拔桩；但不适于打斜桩1适于打钢板桩、钢管桩、长度在15m以内的打入式灌筑桩2适于粉质粘土、松散砂土、黄土和软土，不宜用于岩石、砾石和密实的粘性土地基射水沉桩（运用水压力冲刷桩尖处土层，再配以锤击沉桩）能用于坚硬土层，打桩效率高，桩不易损坏；但设备较多，当附近有建筑物时，水流易使建筑物沉陷；不能用于打斜桩1常用锤击法联合使用适于打大截面混凝土空心管桩2可用于多种土层，而以砂土、砂砾土或其他坚硬的土层最适宜3不能用于粗卵石、极坚硬的粘土层或厚度超过0.5m的泥炭层静力压桩（系运用静力压桩机或运用桩架自重及附属设备的重量，通过卷扬机的牵引传至桩顶，将桩逐节压入土中）压桩无振动，对周边无干扰；不需打桩设备；桩配筋简朴，短桩可接，便于运送，节约钢材；但不能适应多种土的情况，如运用桩架压桩，需要搭架设备，自重大，运送安装不便1适于软土地基及打桩振动影响邻近建筑物或设备的情况2可压截面40cm40cm以下的钢筋混凝土空心管桩、实心桩锤重选择表 表7-46锤型柴油锤（t）2.02.53.54.56.07.2锤的动力性能冲击部分重（t）2.02.53.54.56.07.2总重（t）4.56.57.29.615.018.0冲击力（kN）20232023250125004004000500050007000700010000常用冲程（m）1.82.31.82.31.82.31.82.31.82.31.82.3合用的桩规格预制方桩、预应力管桩的边长或直径（cm）253535404045455050555560钢管桩直径（cm）404040609090100持力层粘性土粉土一般进入深度（m）121.52.5232.53.53435静力触探比贯入阻力ps平均值（MPa）345555持力层砂土一般进入深度（m）0.510.51.5121.52.5232.53.5标准贯入击数N（未修正）1525203030404045455050锤的常用控制贯入度（cm/10击）-23-3548-设计单桩极限承载力（kN）40012008001600250040003000500050007000700010000注：1本表仅供选锤用；2本表合用于2060m长预制钢筋混凝土桩及4060m长钢管桩，且桩尖进入硬土层有一定深度。7-2-3-2 常用桩锤的技术性能1柴油锤柴油锤又分导杆式和筒式两类，其中以筒式柴油锤使用较多，它是一种气缸固定活塞上下往复运动冲击的柴油锤，其特点是柴油在喷射时不雾化，只有被活塞冲击才雾化，其结构合理，有较大的锤击能力，工作效率高，还能打斜桩。国产常用导杆式和筒式柴油锤的技术性能见表7-47和表7-48。此外我国还从国外引进一批筒式柴油锤，以日本和德国生产的为主，如表7-49和表7-50所示。导杆式柴油锤的技术性能 表7-47项目桩锤型号D1-600D1-1200D1-1800锤击部分重量（kg）60012001800锤击部分最大行程（mm）187018002100锤击次数（次/min）507055604550最大锤击能量（kNm）11.221.637.8气缸直径（mm）200250290耗油量（L/h）3.15.56.9燃油箱容量（L）1111.522桩的最大长度（m）8912桩的最大直径（mm）300350400卷扬机：起重量（t）1.51.53.0电机型号JZ21-6JZ21-6JZ22-6电机功率（kW）557.5电机转速（r/min）915915920外形尺寸（m）长宽高4.343.9011.45.44.212.457.55.617.5全机总重（t）6.77.513.9筒式柴油锤的技术性能 表7-48国外筒式柴油锤的技术性能 表7-49注：1表中，日本神户制钢所型号系列中带A者，石川岛建机型号系列中带C者均为减烟型柴油锤。2神户制钢所型号系列中的KB型表达斜打型桩锤。3德尔马克公司生产的如D25-32/33型，在打45斜桩时，桩锤长度要加长1m，其总重量也相应增长。4表中带C字母的表达减烟型柴油锤，带B字母的表达斜打型柴油锤；带*的表达水上型，其余均为陆上型。日本三菱重工业株式会社筒式柴油锤的技术性能 表7-50注：1表中，日本神户制钢所型号系列中带A者，石川岛建机型号系列中带C者均为减烟型柴油锤。2神户制钢所型号系列中的KB型表达斜打型桩锤。3德尔马克公司生产的如D25-32/33型，在打45斜桩时，桩锤长度要加长1m，其总重量也相应增长。4表中带C字母的表达减烟型柴油锤，带B字母的表达斜打型柴油锤；带*的表达水上型，其余均为陆上型。2汽锤汽锤是以饱和蒸汽为动力，使锤体上下运动冲击桩头进行沉桩。具有结构简朴，动力大，工作可靠，能打各种桩等特点，但需配备锅炉，移动较麻烦，目前已很少应用。汽锤有单作用、双作用两类，双作用汽锤的技术性能如表7-51所示。双作用蒸汽锤的技术性能 表7-51性能指标型号CCCM-703C-35C-32CCCM-742ABP-28C-231总锤重（kg）296837674095445065504450冲击部分重量（kg）680614655113014501130冲程（mm）406450525508500508冲击能（Nm）90601083015880181702500018000冲击次数（次/min）123135125105120105需压缩空气（m3/min）12.7412.7517173017锤的外形尺寸（高）249123752390268931902765（mm） （长）560650632660650660（宽）71071080081010038103振动锤振动锤有三种型式，即刚性振动锤、柔性振动锤和振动冲击锤，其中以刚性振动锤应用最多，效果最佳。其常用技术性能如表7-52所示。振动锤具有沉桩、拔桩两种作用，在桩基施工中应用较多，多与桩架配套使用，亦可不用桩架，起重机吊起即可工作，沉桩不伤桩头，无有害气体。电动振动锤的技术性能 表7-52型号电机功率（kW）偏心力矩（Nm）偏心轴转速（r/min）激振力（kN）空载振幅（mm）允许拔桩力（kN）桩锤全高（mm）桩锤振动重力（kN）导向中心距（mm）DZ15155016660015006712530.60160022.00330DZ3030100375500150010425130.80202330.00330DZ4040133500500150013933541.00230036.00330DZ6060200750500150020950341.60270050.00330D2909050024004001100429697552.40340070.00330DZ1201207002800400110050182883.00380090.00600DZ15015010003600400110064494783.004200110.00600DZF40Y4003180-14.525.613.51.00310034.00-注：桩锤全高不涉及夹桩器和钢丝绳悬挂式隔振装里；桩锤重量不涉及夹桩器和配重。7-2-3-3 桩架选用桩架为打桩的专用起重和导向设备，其作用重要是起吊桩锤和桩或料斗、插桩，给桩导向，控制和调整沉桩位置及倾斜度，以及行走和回转方式移动桩位。按行走方式的不同，桩架可分为滚动式、轨道式、履带式、步履式、悬挂式等（图7-47和图7-48、图7-49）。桩架的选用重要根据所选定的桩锤的形式、质量和尺寸；桩的材料、材质、截面形式与尺寸、桩长和桩的连接方式；桩的种类、桩数、桩的布置方式；作业空间、打入位置；以及打桩的连续限度与工期规定等而定。图7-47 轨道式打桩架1-顶部滑轮组；2-立柱；3-锤和桩起吊用钢丝绳；4-斜撑；5-吊锤和桩用卷扬机；6-操作室；7-配重；8-底盘；9-轨道图7-48 步履式打桩架1-顶部滑轮组；2-立柱；3-锤和桩起吊用钢丝绳；4-斜撑；5-吊锤和桩用卷扬机；6-操作室；7-配重；8-步履式底盘图7-49 悬挂式履带打桩架1-顶部滑轮组；2-锤和桩起吊用钢丝绳；3-立柱；4-履带式起重机桩架重要由底盘、导杆、斜杆、滑轮组和动力设备等组成。桩架的高度可按桩长需要分节组装，每节长34m。桩架的高度一般等于桩长滑轮组高桩锤长度桩帽高度起锤移位高度（取12m）。桩架的种类很多，应用较广的为万能桩架、履带式桩架和步履桩架，其常用型号及技术性能见表7-53、表7-54、表7-55、表7-56和表7-57。国产万能轨道式打桩架 表7-53型号项目J-40ZJAZDJG40/4D-12DJG25JZ-40适应最大柴油锤型号D25，D25/32K25，K35，K45D1-1800D2-40D2-35D2-25/32D2-25D25D40适应最大振动沉拔桩锤型号DZ1-8000VM4-10000DZ-40AD2-40ADZ60DZ90沉桩最大长度（m）15121420181820沉桩最大直径（mm）预制桩400400250250500500400400沉管灌筑桩d273d325325（桩管长21.7m）400沉桩时回转半径（m）4.122.833.0沉桩时最大加压力（kN）508080最大拔桩力（kN）300250250起重能力（kN）303092电动机功率（kW）287.530导杆允许前倾最大角度（）55555导杆允许后倾最大角度（）5518.518.55上平台回转角度（）360360360360上平台回转速度（r/min）0.40.380.340.30.30.34桩架行走速度（m/min）3.57.83,54.84.83轮距（mm）400032004000440044004000打桩架总重量（kg）320234700044500330003300033800外形尺寸（长宽高）（m）9.54.523.26.84.417.3147.338.6注：J-40、ZJA型由北京桩工机械厂生产；ZDJG40/4由连云港机械厂生产；D12型由天津搅拌机厂生产；DJG25、JZ40型由建筑机械综合所生产。国产DZ系列万能轨道式打桩架 表7-54型号项目ZJ40JZJ601DJ20JDJ25J沉桩最大深度（m）18252025沉桩最大直径（mm）400500400500最大加压力（kN）120200100160最大拔桩力（kN）150250200300配用振动锤最大功率（kW）40604060导杆允许前倾最大角度（）10101010导杆允许后倾最大角度（）5555主卷扬机最大牵引力（kN）30503050主卷扬机功率（kW）1118.51117移架卷扬机最大牵引力（kN）15201515移架卷扬机功率（kW）5.55.54.54.5斜撑减速器最大轴向力（kN）20302020斜撑减速器功率（kW）2122.22121外形尺寸（长宽高）（m）1110241112309.61025101050重量（不涉及锤）（kg）18000265001750020230注：ZJ401、Z160J型由瑞安建机厂生产；DJ20J、DZ25J型由振中工程机械厂生产。悬挂式履带桩架的技术性能 表7-55型号项目DJU18DJU25DJU40DJU60DJU100适应最大柴油锤型号D18D25D40D60D100导杆长度（mm）2124273333锤轨中心距（mm）330330330600330/600600330/600导杆倾斜范围前倾（）55555后倾（）18.518.518.5-导杆水平调整范围（mm）200200200200200桩架负荷能力（kN）100160240300500桩架行走速度（km/h）0.50.50.50.50.5上平台回转速度（r/min）11111履带运送时全宽（mm）33003300330033003300履带工作时外扩后宽（mm）-396039603960接地比压（MPa）0.0980.0980.1200.1200.120发动机功率（kW）607597120134179134179134179桩架作业时总重量（kg）40000500006000080000100000步履式桩架重要技术性能 表7-56型号基本参数与尺寸项目与单位DJB12DJB18DJB25DJB40DJB60*DJB100合用最大柴油锤型号1218254060100导杆长度A（m）182124273340锤导轨中心口距（mm）330330330330600330/600600330/600导杆倾斜范围前倾（）555555后倾（）18.518.518.518.5-上平台回转角度（）120120120360360360桩架负荷能力（kN）60100160240300500桩架行走速度（km/h）0.50.50.50.50.50.5上平台回转速度（r/min）111111履板轨距C（mm）300038004400440060006000履板长度X（mm）60006000800080001000010000接地比压（MPa）0.0980.0980.1200.1200.1200.120桩架总重量（kg）1400024000360004800070000120230注：*为建议值。振动锤用DJ型打桩架技术性能 表7-57项目DJ20J型DJ25J型DJB25型DJB60型沉桩最大深度（m）20252026沉桩最大直径（m）400500500600最大加压力（kN）100160-最大拔桩力（kN）200300250350配用振动锤最大功率（kW）4060立柱允许前倾最大角度（）101059立柱允许后倾最大角度（）5553主卷扬机最大牵引力（kN）3050-主卷扬机功率（kW）1117-外形尺寸（长宽高）（m）9.610251010309.87.024.513.56.135重量（不涉及锤）（t）17.5203060注：DJ20J、DJ25J型由浙江振中机械厂生产；DJB25、DJB60型由甘肃兰州建筑通用机械总厂生产。7-2-3-4 常用灌筑桩钻孔机械按成孔方法不同分为冲击式钻孔机、冲抓锥成孔机、螺栓钻孔机、转盘式（回转式）钻机）、潜水钻机等，常用灌筑桩钻孔机械型号及技术性能见表7-58表7-62。国产常用冲击钻机技术性能 表7-58型号性能指标SPC300HGJC-40HGJD-1500YKC-31CZ-22CZ-30KCL-100钻孔最大直径（mm）7007002023（土层）1500（岩层）150080012001000钻孔最大深度（m）808050120150180150冲击行程（mm）500，650500，65010010006001000350100050010003501000冲击频率（次/min）25，50，72207203029，30，3140，45，5040，45，5040，45，50冲击钻重量（kg）-2940-150025001500卷筒提高力（kN）303039.255203020驱动动力功率（kW）1181186360224030钻机重量（kg）150001500020500-6850136706100生产单位天津探机厂张家口探机厂洛阳矿机厂太原矿机厂冲抓锥成孔机的规格与技术性能 表7-59性能指标型号A-3型A-5型成孔直径（mm）480600450600最大成孔深度（m）1010抓锥长度（mm）22562365抓片张开直径（mm）450430抓片数（个）44提高速度（m/min）1518卷扬机起重（t）2.02.5平均工效（孔/台班）56（深58）56（深58）适应土质条件粘土夹石或砂卵石类土-螺旋钻孔机规格与技术性能 表7-60项目LZ型长螺旋钻KL600型螺旋钻机BZ-1型短螺旋钻ZKL400（ZKL600）钻孔机BQZ型步履式钻孔机DZ型步履式钻孔机钻孔最大直径（mm）300、600400、500300800400（600）40010001500钻孔最大深度（m）1515、158、11、81216830钻杆长度（m）-18.3、18.8-229-钻头转速（r/min）631165045808538.5钻进速度（m/min）1.0-3.1-10.2电机功率（kw）4050、554030552222外形尺寸（m）（长宽高）-8412.564.116常用国产转盘式循环钻机技术性能 表7-61型号技术性能GPS-15SPJT-300SPC-500QJ250ZJ150-1G-4BRM-1BRM-4GJD-1500红星-400XF-3GJC-400HF钻孔直径（mm）8001505005003502500150010001250300015002023150010001500钻孔深度（m）503006001007010050406040100505040转盘扭矩（kNm）17.717.7-68.63.519.5203.312.1158039.240.014.0转盘转速（r/min）1342401284220312402212010809526356.330.6122047钻孔方式泵吸反循环正反循环正循环正反循环正反循环正反循环正反循环正反循环正反循环冲击钻进正反循环正反循环加压进给方式-自重自重-配重配重-自重-驱动功率（kW）30407595552022756340116重量（kg）150001100025000130001000-92003202320500700015000潜水钻机的规格、型号及技术性能 表7-62技术性能指标型号KQ-800GZQ-800KQ-1250AGZQ-1250AKQ-1500GZQ-1500KQ-2023钻孔深度（m）80508050805080钻孔直径（mm）45080080045012501250800150015008002023主轴转速（r/min）200200454538.538.521.3最大扭矩（kNm）1.901.074.604.766.875.5713.72潜水电机功率（kW）22222222372244潜水电机转速（r/min）960960960960960960960钻进速度（m/min）0.31.00.31.00.31.00.160.200.060.160.020.030.10整机外形尺寸长度（mm）4306430056005350685053007500宽度（mm）3260223031002220320030004000高度（mm）702064508742874210500835011000主机重量（t）0.550.550.700.701.001.001.90整机重量（t）7.284.6010.467.5015.4315.4020.18注：GZQ型由河北新河钻机厂生产。