建筑桩基施工机械设备的选用.docx

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建筑桩基施工机械设备的选用

桩基施工机械设备的选用

1.桩锤的选用

桩锤有落锤、汽锤、柴油锤、振动锤等，其使用条件和适用范围可参考表1-1。

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、密集程度及现场施工条件参照表1-2选用。

表1-1桩锤适用范围参考表

桩锤种类

优缺点

适用范围

落锤

（用人力或卷扬机拉起桩锤，然后自由下落，利用锤重夯击桩顶使桩入土）

构造简单，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6～20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、含有砾石的土层中均可使用

单动汽锤

（利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）

结构简单，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

（利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举及下冲，增加夯击能量）

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

（利用燃油爆炸，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

（利用偏心轮引起激振，通过刚性联结的桩帽传到桩上）

沉桩速度快，适用性强，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

（利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

（系利用静力压桩机或利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，对周围无干扰；不需打桩设备；桩配筋简单，短桩可接，便于运输，节约钢材；但不能适应多种土的情况，如利用桩架压桩，需要搭架设备，自重大，运输安装不便

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40cm×40cm以下的钢筋混凝土空心管桩、实心桩

表1-2锤重选择表

锤型

柴油锤（t）

2.0

2.5

3.5

4.5

6.0

7.2

锤的动力性能

冲击部分重（t）

2.0

2.5

3.5

4.5

6.0

7.2

总重（t）

4.5

6.5

7.2

9.6

15.0

18.0

冲击力（kN）

2000

2000～2501

2500～4000

4000～5000

5000～7000

7000～10000

常用冲程（m）

1.8～2.3

适用的桩规格

预制方桩、预应力管桩的边长或直径（cm）

25～35

35～40

40～45

45～50

50～55

55～60

钢管桩直径（cm）

φ40

φ60

φ90

φ90～φ100

持力层

粘性土

粉土

一般进入深度（m）

1～2

1.5～2.5

2～3

2.5～3.5

3～4

3～5

静力触探比贯入阻力ps平均值（MPa）

＞5

持力层

砂土

一般进入深度（m）

0.5～1

0.5～1.5

1～2

1.5～2.5

2～3

2.5～3.5

标准贯入击数N（未修正）

15～25

20～30

30～40

40～45

45～50

锤的常用控制贯入度（cm/10击）

2～3

3～5

4～8

设计单桩极限承载力（kN）

400～1200

800～1600

2500～4000

3000～5000

5000～7000

7000～10000

注：

1．本表仅供选锤用；

2．本表适用于20～60m长预制钢筋混凝土桩及40～60m长钢管桩，且桩尖进入硬土层有一定深度。

2.常用桩锤的技术性能

2.1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2-1和表2-2。

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2-3和表2-4所示。

表2-1导杆式柴油锤的技术性能

项目

桩锤型号

D1-600

D1-1200

D1-1800

锤击部分重量（kg）

600

1200

1800

锤击部分最大行程（mm）

1870

1800

2100

锤击次数（次/min）

50～70

55～60

45～50

最大锤击能量（kN·m）

11.2

21.6

37.8

气缸直径（mm）

200

250

290

耗油量（L/h）

3.1

5.5

6.9

燃油箱容量（L）

11.5

桩的最大长度（m）

桩的最大直径（mm）

300

350

400

卷扬机：

起重量（t）

1.5

3.0

电机型号

JZ21-6

JZ22-6

电机功率（kW）

7.5

电机转速（r/min）

915

920

外形尺寸（m）长×宽×高

4.34×3.90×11.4

5.4×4.2×12.45

7.5×5.6×17.5

全机总重（t）

6.7

7.5

13.9

筒式柴油锤的技术性能表2-2

表2-3国外筒式柴油锤的技术性能

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型表示斜打型桩锤。

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，其总重量也相应增加。

4．表中带C字母的表示减烟型柴油锤，带B字母的表示斜打型柴油锤；带*的表示水上型，其余均为陆上型。

表2-4日本三菱重工业株式会社筒式柴油锤的技术性能

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型表示斜打型桩锤。

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，其总重量也相应增加。

4．表中带C字母的表示减烟型柴油锤，带B字母的表示斜打型柴油锤；带*的表示水上型，其余均为陆上型。

2.2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。

具有结构简单，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2-5所示。

表2-5双作用蒸汽锤的技术性能

性能指标

型号

CCCM-703

C-35

C-32

CCCM-742A

BP-28

C-231

总锤重（kg）

2968

3767

4095

4450

6550

4450

冲击部分重量（kg）

680

614

655

1130

1450

1130

冲程（mm）

406

450

525

508

500

508

冲击能（N·m）

9060

10830

15880

18170

25000

18000

冲击次数（次/min）

123

135

125

105

120

105

需压缩空气（m3/min）

12.74

12.75

外形尺寸

（mm）

（高）

2491

2375

2390

2689

3190

2765

（长）

560

650

632

660

650

660

（宽）

710

800

810

1003

810

2.3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，效果最好。

其常用技术性能如表2-6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。

表2-6电动振动锤的技术性能

型号

电机

功率

（kW）

偏心

力矩

（N·m）

偏心轴

转速

（r/min）

激振力

（kN）

空载

振幅

（＞mm）

容许拔

桩力

（＜kN）

桩锤

全高

（≤mm）

桩锤振

动重力

（≤kN）

导向中

心距

（mm）

DZ15

50～166

600～1500

67～125

0.60

1600

22.00

330

DZ30

100～375

500～1500

104～251

0.80

2000

30.00

330

DZ40

133～500

500～1500

139～335

1.00

2300

36.00

330

DZ60

200～750

500～1500

209～503

1.60

2700

50.00

330

D290

500～2400

400～1100

429～6975

2.40

3400

70.00

330

DZ120

120

700～2800

400～1100

501～828

3.00

3800

90.00

600

DZ150

150

1000～3600

400～1100

644～947

3.00

4200

110.00

600

DZF40Y

0～3180

14.5～25.6

13.5

1.00

3100

34.00

注：

桩锤全高不包括夹桩器和钢丝绳悬挂式隔振装里；桩锤重量不包括夹桩器和配重。

3.桩架选用

桩架为打桩的专用起重和导向设备，其作用主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3-1和图3-2、图3-3）。

桩架的选用主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；以及打桩的连续程度与工期要求等而定。

图3-1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3-2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3-3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

桩架主要由底盘、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3～4m。

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1～2m）。

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3-1、表3-2、表3-3、表3-4和表3-5。

表3-1国产万能轨道式打桩架

型号

项目

J-40

ZJA

ZDJG40/4

D-12

DJG25

JZ-40

适应最大柴油锤型号

D25，D25/32

K25，K35，K45

D1-1800

D2-40

D2-35

D2-25/32

D2-25

D25

D40

适应最大振动沉拔桩锤型号

DZ1-8000

VM4-10000

DZ-40A

D2-40A

DZ60

DZ90

沉桩最大长度（m）

沉桩最大直径

（mm）

预制桩

400×400

250×250

500×500

400×400

沉管灌筑桩

d273～d325

325（桩管长21.7m）

400

沉桩时回转半径（m）

4.12

2.83

3.0

沉桩时最大加压力（kN）

最大拔桩力（kN）

300

250

起重能力（kN）

电动机功率（kW）

7.5

导杆允许前倾最大角度（°）

导杆允许后倾最大角度（°）

18.5

上平台回转角度（°）

360

上平台回转速度（r/min）

0.4

0.38

0.34

0.3

0.34

桩架行走速度（m/min）

3.5

7.8

3,5

4.8

轮距（mm）

4000

3200

4000

4400

4000

打桩架总重量（kg）

32000

47000

44500

33000

33800

外形尺寸（长×宽×高）（m）

9.5×4.5×23.2

6.8×4.4×17.3

14×7.3×38.6

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。

表3-2国产DZ系列万能轨道式打桩架

型号

项目

ZJ40J

ZJ601

DJ20J

DJ25J

沉桩最大深度（m）

沉桩最大直径（mm）

400

500

400

500

最大加压力（kN）

120

200

100

160

最大拔桩力（kN）

150

250

200

300

配用振动锤最大功率（kW）

导杆允许前倾最大角度（°）

导杆允许后倾最大角度（°）

主卷扬机最大牵引力（kN）

主卷扬机功率（kW）

18.5

移架卷扬机最大牵引力（kN）

移架卷扬机功率（kW）

5.5

4.5

斜撑减速器最大轴向力（kN）

斜撑减速器功率（kW）

2×1

2×2.2

2×1

外形尺寸（长×宽×高）（m）

11×10×24

11×12×30

9.6×10×25

10×10×50

重量（不包括锤）（kg）

18000

26500

17500

20000

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。

表3-3悬挂式履带桩架的技术性能

型号

项目

DJU18

DJU25

DJU40

DJU60

DJU100

适应最大柴油锤型号

D18

D25

D40

D60

D100

导杆长度（mm）

锤轨中心距（mm）

330

600

330/600

600

330/600

导杆

倾斜范围

前倾（°）

后倾（°）

18.5

导杆水平调整范围（mm）

200

桩架负荷能力（kN）

≥100

≥160

≥240

≥300

≥500

桩架行走速度（km/h）

≤0.5

上平台回转速度（r/min）

＜1

履带运输时全宽（mm）

≤3300

履带工作时外扩后宽（mm）

3960

接地比压（MPa）

＜0.098

＜0.120

发动机功率（kW）

60～75

97～120

134～179

桩架作业时总重量（kg）

40000

50000

60000

80000

100000

表3-4步履式桩架主要技术性能

型号

基本参数与尺寸

项目与单位

DJB12

DJB18

DJB25

DJB40

DJB60*

DJB100

适用最大柴油锤型号

100

导杆长度A（m）

锤导轨中心口距（mm）

330

600

330/600

600

330/600

导杆

倾斜范围

前倾（°）

后倾（°）

18.5

上平台回转角度（°）

≥120

120

360

桩架负荷能力（kN）

≥60

≥100

≥160

≥240

≥300

≥500

桩架行走速度（km/h）

≥0.5

≤0.5

≥0.5

≤0.5

上平台回转速度（r/min）

＜1

履板轨距C（mm）

3000

3800

4400

6000

履板长度X（mm）

6000

8000

10000

接地比压（MPa）

＜0.098

＜0.120

桩架总重量（kg）

≤14000

≤24000

≤36000

≤48000

≤70000

≤120000

注：

*为建议值。

表3-5振动锤用DJ型打桩架技术性能

项目

DJ20J型

DJ25J型

DJB25型

DJB60型

沉桩最大深度（m）

沉桩最大直径（m）

400

500

600

最大加压力（kN）

100

160

最大拔桩力（kN）

200

300

250

350

配用振动锤最大功率（kW）

立柱允许前倾最大角度（°）

立柱允许后倾最大角度（°）

主卷扬机最大牵引力（kN）

主卷扬机功率（kW）

外形尺寸（长×宽×高）（m）

9.6×10×25

10×10×30

9.8×7.0×24.5

13.5×6.1×35

重量（不包括锤）（t）

17.5

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。

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4-1～表7-62。

表4-1国产常用冲击钻机技术性能

型号

性能指标

SPC300H

GJC-40H

GJD-1500

YKC-31

CZ-22

CZ-30

KCL-100

钻孔最大直径（mm）

700

2000（土层）

1500（岩层）

1500

800

1200

1000

钻孔最大深度（m）

120

150

180

150

冲击行程（mm）

500，650

100～1000

600～1000

350～1000

500～1000

350～1000

冲击频率（次/min）

25，50，72

20～72

0～30

29，30，31

40，45，50

冲击钻重量（kg）

2940

1500

2500

1500

卷筒提升力（kN）

39.2

驱动动力功率（kW）

118

钻机重量（kg）

15000

20500

6850

13670

6100

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

表4-2冲抓锥成孔机的规格与技术性能

性能指标

型号

A-3型

A-5型

成孔直径（mm）

480～600

450～600

最大成孔深度（m）

抓锥长度（mm）

2256

2365

抓片张开直径（mm）

450

430

抓片数（个）

提升速度（m/min）

卷扬机起重（t）

2.0

2.5

平均工效（孔/台班）

5～6（深5～8）

适应土质条件

粘土夹石或砂卵石类土

表4-3螺旋钻孔机规格与技术性能

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、600

400、500

300～800

400（600）

400

1000～1500

钻孔最大深度（m）

15、15

8、11、8

12～16

钻杆长度（m）

18.3、18.8

钻头转速（r/min）

63～116

38.5

钻进速度（m/min）

1.0

3.1

0.2

电机功率（kw）

50、55

30～55

外形尺寸（m）

（长×宽×高）

8×4×12.5

6×4.1×16

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