振動(dòng)樁錘是基礎(chǔ)施工中應(yīng)用廣泛的一種沉樁設(shè)備。沉樁工作時(shí)，利用振動(dòng)樁錘產(chǎn)生的周期性激振力，使樁周邊的土壤液化，減小了土壤對(duì)樁的摩阻力，達(dá)到使樁下沉的目的。振動(dòng)錘不但可以沉預(yù)制樁，也可作灌注樁施工。它既可用于沉樁，也可用于拔樁。
圖2-14 振動(dòng)錘
1.分類(lèi)及表示方法
振動(dòng)樁錘按工作原理可分為振動(dòng)式和振動(dòng)沖擊式；按動(dòng)力裝置與振動(dòng)器連接方式可分成剛性振錘與柔性振錘；按振動(dòng)頻率可分成低頻（１５～２０Ｈｚ），中頻（２０～６０Ｈｚ），高頻（１００～１５０Ｈｚ）與超高頻（１５００Ｈｚ以上）；若按原動(dòng)機(jī)還可分成電動(dòng)式、氣動(dòng)式與液壓式。按構(gòu)造分為振動(dòng)式和中心孔振動(dòng)式。振動(dòng)錘的型號(hào)編號(hào)用字母ＤＺ表示，后面的數(shù)值表示振動(dòng)錘的功率（ｋＷ）。
2.基本構(gòu)造
（1）電動(dòng)式振動(dòng)樁錘的構(gòu)造
ＤＺ３０型振動(dòng)錘，主要由扁擔(dān)梁１、電動(dòng)機(jī)２、減振器３、傳動(dòng)裝置４、激振器５、夾持器６和液壓泵站等組成。
圖2-15 ＤＺ３０振動(dòng)錘的構(gòu)造
１扁擔(dān)梁；２電動(dòng)機(jī)；３減振裝置；４傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；５激振器；６夾樁器
1）電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)與激振器多用剛性連接，電動(dòng)機(jī)在強(qiáng)烈振動(dòng)狀態(tài)下工作，為了防止電動(dòng)機(jī)損壞，常用耐振電機(jī)。
2）激振器
激振器是振動(dòng)錘的振源，一般均采用機(jī)械式定向激振器。常用的是兩軸激振器。大功率的振動(dòng)錘也有采用四軸甚至八軸激振器。
雙軸激振器結(jié)構(gòu)(圖2-16)：箱體有兩根裝有偏心塊的軸，每個(gè)軸上裝有兩組偏心塊。每組偏心塊由一個(gè)固定塊和一個(gè)活動(dòng)塊組成。兩個(gè)偏心塊的相互位置通過(guò)定位銷(xiāo)軸固定。調(diào)整兩者的相互位置可改變偏心力矩，也就是改變激振器所產(chǎn)生的激振力，這樣可以適應(yīng)各種沉樁和拔樁的要求。
振動(dòng)樁錘的激振力與頻率有關(guān)，頻率越高，激振力越大。激振力與頻率的平方成正比。對(duì)于低頻錘（１５～２０Ｈｚ），通過(guò)強(qiáng)迫振動(dòng)與土體共振達(dá)到使樁下沉的目的，主要用于鋼管樁與鋼筋混凝土管樁的下沉。中頻（２０～６０Ｈｚ）振動(dòng)。激振加速度很大，但振幅較小，對(duì)黏土層，樁下沉很困難，適應(yīng)在松散的沖積層與松散砂土中沉樁。高頻（１００～１５０Ｈｚ），利用樁的彈性波對(duì)土壤進(jìn)行高能沖擊迫使樁下沉，主要用于硬土層。
圖2-16 激振器構(gòu)造圖
１ 皮帶輪；２、５、６ 固定偏心塊；３、４ 可調(diào)整活動(dòng)偏心塊；７ 偏心塊傳動(dòng)軸
3）夾樁器
夾樁器為振動(dòng)樁錘與樁剛性連接的夾具，可以無(wú)滑動(dòng)地將力傳給樁，使樁與振動(dòng)錘連成一體，一起振動(dòng)。夾持器有液壓式、氣動(dòng)式和直接式。目前最常用的是液壓式，液壓夾樁器夾緊力大，操作方便，構(gòu)造簡(jiǎn)單。
ＤＺ３０型振動(dòng)錘的夾樁器由液壓缸１、杠桿３和夾鉗等組成(圖2-17)。液壓缸活塞向前推行時(shí)，杠桿３繞著杠桿銷(xiāo)軸４轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊銷(xiāo)軸５將力傳給滑塊６，夾鉗將樁板夾緊。該夾樁器適用于夾持型鋼樁和板樁。
樁的形狀改變時(shí)，夾樁器就應(yīng)相應(yīng)的變換。振動(dòng)樁錘用作灌注樁施工時(shí)，樁管用法蘭以螺栓和振動(dòng)樁錘連接，不用夾樁器。
１液壓缸；２液壓缸銷(xiāo)軸；３杠桿；４杠桿銷(xiāo)軸；５滑塊銷(xiāo)軸；６滑動(dòng)塊
圖2-17 液壓夾樁器
4）減振裝置
減振裝置由幾組組合彈簧與起吊扁擔(dān)構(gòu)成，防止激振器的振動(dòng)傳到懸吊它的樁架或起重機(jī)上去。
除大型振動(dòng)樁錘外，多數(shù)振動(dòng)樁錘既可用于沉樁，也可用于拔樁。拔樁時(shí)在吊鉤與激振器之間有一組減振彈簧可大大削弱傳到吊鉤上的振動(dòng)力。
（2）中孔振動(dòng)樁錘的構(gòu)造
中孔振動(dòng)樁錘是近幾年新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。在振動(dòng)樁錘的中間有一個(gè)上下貫通的孔，該孔與樁管內(nèi)孔同心，可用來(lái)在灌注樁中放入鋼筋籠，也可從上面向孔中放進(jìn)落錘，落錘由卷?yè)P(yáng)機(jī)操縱。當(dāng)振動(dòng)樁錘沉樁遇到地層阻力較大，無(wú)法沉入時(shí)，可從振動(dòng)錘的中間孔用落錘擊打，以克服土壤端部阻力，提高樁管貫入能力。另外，當(dāng)沉樁到預(yù)定深處，可以加入一定量的干性混凝土，接著稍微提起樁管，利用落錘錘擊，使樁底部形成擴(kuò)大頭，增加灌注樁的承載能力。中孔振動(dòng)錘為了便于整體布置，一般都用四個(gè)偏心軸，由兩個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。偏心軸之間有同步齒輪連接。振動(dòng)樁錘有導(dǎo)向裝置。由四只導(dǎo)向輪按一定距離對(duì)稱(chēng)安裝在激振器箱體的后面。四個(gè)導(dǎo)向輪在樁架的導(dǎo)軌上滾動(dòng)，起垂直導(dǎo)向作用。中孔振動(dòng)錘主要用于沉樁。對(duì)于拔樁作業(yè)，中孔的作用不大。
 
１ 減振系統(tǒng)；２ 動(dòng)力傳動(dòng)裝置；３ 加壓滑輪；４ 激振器；５ 導(dǎo)向裝置
圖2-18 中孔震動(dòng)錘（尺寸單位：ｍｍ）
（3）液壓振動(dòng)樁錘的構(gòu)造
液壓振動(dòng)樁錘是一種可以方便地改變振動(dòng)頻率的振動(dòng)樁錘。它和電動(dòng)振動(dòng)樁錘最主要的不同點(diǎn)就是將電機(jī)驅(qū)動(dòng)改成了液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)無(wú)級(jí)地改變液壓馬達(dá)的供油量，可以無(wú)級(jí)地改變液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到無(wú)級(jí)地改變振動(dòng)頻率。
液壓振動(dòng)樁錘一般由動(dòng)力裝置、振動(dòng)樁錘、液壓夾頭三部分組成。動(dòng)力裝置與樁錘，液壓夾頭之間在工作時(shí)用液壓軟管相連接，如圖所示。
  
圖2-19液壓振動(dòng)樁錘
１ 動(dòng)力裝置；２ 液壓軟管；３ 軟管彈性懸掛裝置；４ 隔振器；５ 液壓馬達(dá)；６ 偏心塊；７ 振動(dòng)箱；８ 液壓夾頭；９ 樁
圖2-20 液壓振動(dòng)樁錘的組成
液壓振動(dòng)樁錘的振動(dòng)箱和電動(dòng)振動(dòng)樁錘的振動(dòng)箱基本相同。都是由偏心軸上成對(duì)的偏心塊相對(duì)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生振動(dòng)；不同的是液壓振動(dòng)樁錘是由液壓馬達(dá)取代電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。液壓振動(dòng)樁錘的振動(dòng)箱下部，一般都預(yù)留有安裝多種液壓夾頭的安裝孔，用于選裝不同的液壓夾頭。
隔振器是用于在樁錘和懸掛它的樁架或吊車(chē)之間隔離振動(dòng)的。由于液壓振動(dòng)樁錘一般功率都比較大，其所允許的最大拔樁力也大，而且液壓振動(dòng)樁錘振動(dòng)頻率可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故一般金屬螺旋彈簧很難滿足隔振器的要求。國(guó)外液壓振動(dòng)樁錘的隔振器大都采用橡膠塊隔振器。液壓振動(dòng)樁錘的液壓夾頭用于夾持樁進(jìn)行施工，液壓夾頭的夾緊力比較大，有的高達(dá)數(shù)千千牛。對(duì)于樁錘來(lái)說(shuō)，液壓夾頭的夾緊力和夾頭與樁的靜摩擦系數(shù)的乘積必須大于樁錘的最大拔樁力。否則拔樁時(shí)夾頭可能打滑或滑脫。由于樁有多種形式和規(guī)格，所以液壓夾頭也有多種不同的形式。ＰＶＥ系列液壓振動(dòng)錘采用的兩種液壓夾頭結(jié)構(gòu)圖。一種采用螺栓與振動(dòng)錘固定，另一種采用燕尾槽與振動(dòng)錘固定。
ａ）螺栓固定式；ｂ）燕尾槽固定式
圖2-21 ＰＶＥ系列液壓振動(dòng)錘兩種液壓夾頭結(jié)構(gòu)
液壓夾頭與樁錘的連接根據(jù)樁的形狀和尺寸不同有多種連接形式，圖2-22是液壓夾頭與樁錘常用的幾種連接形式。
圖2-22 液壓夾頭與樁錘連接形式
動(dòng)力裝置一般由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵（一般有多臺(tái)液壓泵）、液壓控制閥、油箱等組成。驅(qū)動(dòng)振動(dòng)樁錘液壓馬達(dá)的主泵為一臺(tái)或多臺(tái)，小型樁錘一般用一臺(tái)主泵，大型樁錘則用兩臺(tái)或三臺(tái)泵并聯(lián)供油。主泵有的為定量泵，有的為變量泵。可通過(guò)改變主泵工作臺(tái)數(shù)或?qū)ψ兞勘眠M(jìn)行變量等方式改變對(duì)樁錘液壓馬達(dá)的供油量，使液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，從而改變樁錘的振動(dòng)頻率，以取得在不同土質(zhì)條件下的最佳工作效果。
動(dòng)力裝置上還有一臺(tái)小油泵專(zhuān)用于給液壓夾頭供油。為了防止液壓夾頭在工作中松脫，必須保證液壓夾頭的油缸維持足夠的壓力。有的樁錘上用壓力繼電器來(lái)控制，當(dāng)油缸壓力達(dá)到要求值時(shí)，壓力繼電器控制電磁換向閥動(dòng)作，將油泵的壓力油排回油箱；當(dāng)油缸壓力低于某一值時(shí)，壓力繼電器又控制電磁換向閥動(dòng)作，將油泵的壓力油輸往油缸。如此反復(fù)，從而將液
壓夾頭的壓力控制在一個(gè)給定的范圍內(nèi)。另外，有些樁錘也有采用溢流閥來(lái)保持液壓夾頭的壓力。這時(shí)小油泵通過(guò)換向閥持續(xù)地向液壓夾頭的油缸供油，當(dāng)壓力超過(guò)額定壓力時(shí)，溢流閥開(kāi)啟，多余的壓力油從溢流閥流回油箱。
液壓振動(dòng)樁錘和電動(dòng)振動(dòng)樁錘相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：
１）液壓振動(dòng)樁錘能夠在工作中隨時(shí)方便地?zé)o級(jí)調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，使液壓振動(dòng)樁錘可以在不同的土質(zhì)條件下取得最佳的沉樁和拔樁效果。如果配合無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)偏心力矩，使這種效果更加明顯。
２）液壓振動(dòng)樁錘由柴油機(jī)直接提供動(dòng)力，起動(dòng)方便，其柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一般只略大于樁錘的功率。
３）液壓振動(dòng)樁錘噪聲低。通過(guò)對(duì)振動(dòng)頻率和偏心力矩的適當(dāng)調(diào)節(jié)，可以減輕振動(dòng)和噪聲對(duì)周邊的影響，因而可以降低公害。
４）液壓振動(dòng)樁錘操作使用比較方便。由于液壓振動(dòng)樁錘所具有的上述優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外應(yīng)用已相當(dāng)普遍。
（4）振動(dòng)樁錘的技術(shù)參數(shù)
振動(dòng)樁錘的主要技術(shù)參數(shù)為功率、激振力、振幅和頻率等。 |
