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施工工藝第二章施工機械與各種形式的樁基施工有什麽區別?

在建樁基有預制樁和灌註樁兩種。前者是利用各種打樁機械在下層土中埋樁,提高地基承載力;後者是用鉆孔機在土裏鉆壹個很深的洞,用來澆築混凝土。因此,打樁機械也分為預制樁施工機械和灌註樁施工機械兩大類。

1,打樁機械的分類

1.1按樁基類型分類。

1.1.1預制樁施工機械

預制樁施工主要有四種方法:打入法、振搗法、註水法、壓入法,不同的施工方法對應不同的施工機械。

(1)打樁法是利用沖擊能沖擊樁頭,將樁打入土中。用的機器都是各種錘子。

(2)振入法是用高頻振動器振動樁頭,使樁在自重和振動器沖擊力的作用下深入土中。使用的機械是振動錘。

(3)射水法是利用高壓水泵通過射水管沖擊樁周圍的土,以減少土對樁的摩擦阻力,樁靠自重沈入土中。

(4)壓樁法是在樁頭施加強大的靜壓力,將樁壓入土中。這種施工方法噪音小,不損傷樁頭。但是使用的打樁機很重,組裝和移動都很困難。

1.1.2灌註樁施工機械

鉆孔灌註樁施工的關鍵是成孔。成孔方法有擠土法和取土法,不同的施工方法對應不同的施工機械。

(1)擠土成孔法是將鋼管打入土中,達到設計深度後拔出,從而成孔。這種施工方法經常使用振動錘。

(2)取土成孔方法可分為沖擊成孔、沖孔成孔和旋挖成孔。使用的機械主要有:沖擊鉆機、圓形鉆機、螺旋鉆機。

1.2按駕駛方法分類

驅動方式有落錘、空氣錘、柴油錘、電錘四種。1.2.1落錘

它在樁架頂部的天車鋼絲繩上懸掛壹個重鐵塊。提升到壹定高度後,讓其自由下落,錘的重量沖擊樁頭。這是壹種古老的設備。由於其效率低,勞動強度大,目前基本不使用。

1.2.2空氣錘

它利用蒸汽或壓縮空氣的能量,使氣缸內的活塞往復運動,沖擊樁頭。前者叫蒸汽錘,使用歷史悠久;隨著壓縮空氣制備技術的發展,采用了後者。兩者具有相同的結構和工作原理。

1.2.3柴油錘

它的基本部分是壹個特殊的二沖程柴油機,依靠柴油機在氣缸內燃燒膨脹時所做的功將沖擊錘提升到壹定高度,然後自由落下沖擊樁頭。與空氣錘相比,效率高,使用方便,易遷移,目前應用廣泛。

1.2.4電錘

它是用電機帶動振動器使其在垂直方向振動,然後將激振力傳遞給樁頭使其下沈,所以又叫振動樁錘。也適合拔樁。

1.3按錘頭沖擊動能。

根據錘頭的沖擊動能,有單作用和雙作用兩種

1.3.1單動公式

錘頭的沖擊動能僅依靠錘頭自由下落時的自重來沖擊樁頭。如落錘、單動空氣錘、柴油錘都屬於這種類型。

1.3.2雙效配方

錘頭的沖擊動能是其自重和附加沖擊能量之和。比如雙作用氣動錘的沖擊錘就是靠力量升降的。當錘落下沖擊樁頭時,其沖擊動能除了由錘的重量引起外,還有作用在錘上的力量。因此比單作用沖擊具有更大的動能和更高的生產效率。

1.4按手法分類。

根據操縱情況,有手動操縱、半自動操縱和自動操縱三種。

1.3.1手動控制型

手動控制液壓錘的提升。例如,落錘的提升通過絞盤手動控制。由於其勞動強度大,生產效率低,目前基本不使用。

1.4.2半自動控制型

錘子的提升由手動控制,而下落由自動控制。單作用空氣錘屬於半自動操作。氣缸上升是由於手動控制氣體從中空活塞桿進入氣缸上腔,推動氣缸上升。當氣缸下落時,進氣通道被操作機構自動切斷,氣缸上腔的排氣通道打開,使氣缸內的氣體排入大氣,然後氣缸自動下落沖擊樁頭。

1.4.3自動控制型

當錘子工作時,它的上下運動由它自己的機構自動控制。也就是說,啟動時,只要將錘頭擡起再放下,就可以自動控制啟動的錘頭的升降。比如雙作用氣動錘上下運動時,通過配氣機構自動配氣,不再需要人工操作。

上述各種打樁錘安裝在打樁架上用於打樁。有專門的打樁架,也有通過在挖掘機和起重機的長臂上加龍門架改裝的。後者便於移動,應用廣泛。

2、預制樁施工機械

2.1柴油打樁錘的結構及工作原理

空氣錘雖有改進,但技術性能良好。但是因為很重,工作時需要配備很重的鍋爐或者空壓機,移動起來很不方便。為了快速移動,快速開工,經常使用柴油打樁錘。柴油樁錘的工作原理與二沖程柴油機基本相同。它不依靠外部能量工作,而是利用柴油機在氣缸內燃燒的爆炸力將錘頭托起,然後自由下落沖擊樁頭。

2.2振動樁錘的結構和工作原理

與沖擊沈樁法相比,振動沈樁法具有效率高、設備簡單、成本低、體積小、重量輕、搬運方便、損傷小、沈樁時側向位移小等優點。也可以用來拔樁。振動樁錘根據其作用原理的不同可分為振動錘和振動沖擊錘。

2.2.1振動錘

振動錘的結構和工作原理與振動器基本相同。而振動扳手換成樁帽打樁。它由振動器、電機、樁帽、三角帶或鏈傳動等主要部件組成。

簡易振動器電機螺栓直接固定在振動器殼體的上端面,電機通過V帶或鏈傳動將其動力傳遞給振動器的兩個偏心軸,使兩個偏心軸同步反方向轉動。這樣,振動器沿樁的軸線定向運動,使樁身周圍上層的摩阻力明顯下降,樁身靠自重下沈。壹種帶彈簧支撐的振動錘,在其電機和振動器之間裝有壹個螺旋彈簧作為阻尼裝置。帶阻尼裝置的振動錘稱為柔性振動錘,不帶阻尼裝置的振動錘稱為剛性振動錘。柔性振動錘不易損壞。振動頻率可以通過更換驅動皮帶輪來調整。還有可調節的偏心塊,以滿足針對不同激振力在不同土壤上打入不同樁的不同要求。

2.2.2振動沖擊錘

振動沖擊錘產生的振動不是直接傳遞給樁身,而是通過沖擊板作用在樁身上。它是靠振動和沖擊打入土中的,所以打入效率比振動錘高。適用於粘性土和硬土層的打樁和拔樁。

它由外殼、電機、偏心塊、沖擊板和懸掛裝置組成。振動器和沖擊板通過彈簧用螺栓連接。當兩個電機帶著偏心塊反向旋轉時,殼體垂直振動。它給予沖擊板壹系列快速沖擊,於是激振力和沖擊力通過沖擊板下的樁承臺傳遞給樁,使樁以更快的速度下沈。該振動沖擊錘振幅大、沖擊力大、功耗低。缺點是沖擊時噪音大,頻繁沖擊容易損壞電機。

3、灌註樁施工機械

隨著大型基礎工程的發展,采用現場鉆孔灌註混凝。

土建築技術的應用越廣。鉆孔樁使用的機械越來越先進。

鉆孔法澆築混凝土的施工包括下套管(或管柱)、套管內取土、混凝土澆築(加固)、拔套管等工序,使用的機械較多。下面只描述鉆孔(成孔)機。鉆孔方法壹般有三種:沖抓式、沖擊式和旋挖式。

3.1打孔和抓孔

沖孔抓孔是利用鉆機上懸掛的沖孔抓具直接抓住套筒進行的。

然後,管內被沖擊的土石方被提升並排出孔外。其結構和工作原理與抓鬥挖掘機相似。這種抓鬥可以用來抓取任何種類的土壤和帶有卵石的地層。配合下套管使用時,可在套管中心向下挖,套管內壁的土石不斷向中心坍塌,因此可順利下壓套管。

根據土質的不同,常用的沖擊抓鬥有兩種:雙瓣式和四瓣式。花瓣有長有短。例如,長花瓣可用於軟土,短花瓣可用於沙土和礫石土。

3.2影響孔隙形成

沖擊鉆孔是在起重機的吊臂上懸掛壹個沖錐,利用沖錐的沖擊動能上下往復運動,將孔內的土石方破碎,然後泥漿泵將孔內灌滿泥漿,將破碎後的礦渣浮起。然後用挖渣筒將泥漿拉出孔外排出。

沖擊成孔適用於粘性土、砂土、礫石等各種土壤。是克服堅硬巖層和各種交錯巖層的有效方法。因此在公路橋梁基礎建設中得到了廣泛的應用。它的缺點是沖錐磨損快。從而增加了維護和焊補的工作量。沖壓錐有各種形狀,但它們的沖壓邊大多是十字形的。

3.3旋轉鉆孔

利用旋轉鉆進帶動鉆桿和鉆頭旋轉,同時施加向下的壓力,使鉆頭旋轉過程中切下的土與泥漿混合排出孔外。因此,鉆機的底車必須裝有回轉機構來驅動鉆桿。鉆頭是鉆孔的主要工具,安裝在鉆桿的下端。鉆頭根據鉆孔的土質和施工方法有不同的形狀,其切削刃也有多種不同的形式,便於鉆孔時合理選擇。

在旋挖鉆進作業中,需要不斷地將孔內的渣漿排出孔外。根據鉆井過程中泥漿循環方向的不同,可分為正循環和反循環兩種方法。

3.3.1正循環施工

泥漿流動的方向沿著鉆孔方向形成壹個正循環。也就是說,幹凈的水從軟管沿著鉆桿和鉆頭的中心孔被送到孔的底部。沖洗後的渣漿沿孔壁溢流至孔口,然後流入沈澱池。沈澱後的清水由水泵吸出,送至鉆桿和鉆頭的中心孔。這樣,泥漿沿鉆井方向形成反復的正循環。

3.3.2反循環施工

泥漿流動方向與鉆孔方向相反,即水從泥漿池經溜槽流入鉆桿外的鉆孔,沖洗後的渣漿由泥漿泵從鉆桿中心孔吸出,經軟管排入沈澱池。沈澱後的水流入泥漿池供進壹步使用。這樣,泥漿就形成了反鉆井方向的反復反循環。

以上兩種循環施工方法所用的成套設備,除泵的形式不同(清水泵和泥漿泵)外,基本相同。它們都適用於粘土、軟土、硬粘土、淤泥、粗砂,甚至礫石和卵石。但當卵石粒徑超過鉆桿孔徑且含量較高時,由於管線原因難以反循環。