振动锤资料.docx

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振动锤资料

振动锤资料

振动锤设备的性能研究及选择计算

一、振动锤的总体工作原理

通过液压动力源使液压马达作机械旋转运动，从而实现振动箱内每组成对的偏心轮以相同的角速度反向转动；这两个偏心轮旋转产生的离心力，在转轴中心连线方向上的分量在同一时间内将相互抵消，而在转轴中心连线垂直方向的分量则相互叠加，并最终形成沉桩激振力。

二、常用振动锤的类型及具体参数

根据振动锤能够达到的最高频率，分为低频（≤15Hz）、中频（15~25Hz）、高频（25~60Hz）、超高频（≥60Hz）。

根据所产生激振力的大小，分为小型、中型、大型、联动型。

目前国内常用的是中频，国外高频较多。

1、小型

分DZ-45、DZ-60、DZ-90三种，技术参数分别如下：

序号

项目指标

型号

备注

DZ-45

DZ-60

DZ-90

1

功率KW

45

60

90

2

偏心力矩N*m

287

487

573

3

激振力KN

0~380

0~492

0~579

4

转速r/min

0~1100

0~960

0~960

5

振幅mm

0~6.2

0~7

0~6.6

6

最大拔桩力KN

180

215

254

7

尺寸（长*宽*高）m

1.65*1.2*2.3

1.75*1.25*2.4

1.85*1.3*2.8

8

重量Kg

4000

5000

5800

2、中型

分DZJ-120、DZJ-135、DZJ-150三种，技术参数分别如下：

序号

项目指标

型号

备注

DZJ-120

DZJ-135

DZJ-150

1

功率KW

120

135

150

2

偏心力矩N*m

750

806

941

3

激振力KN

0~823

0~883

0~950

4

转速r/min

0~1000

0~1000

0~1000

5

振幅mm

0~7.45

0~8.2

0~8.95

6

最大拔桩力KN

392

420

420

7

尺寸（长*宽*高）m

2.1*1.4*3.5

2.1*1.4*2.8

2.2*1.5*3.3

8

重量Kg

7000

7200

8600

3、大型

分DZJ-180、DZJ-200、DZJ-240、DZJ-300四种，技术参数分别如下：

序号

项目指标

型号

备注

DZJ-180

DZJ-200

DZJ-240

DZJ-300

1

功率KW

180

200

240

300

2

偏心力矩N*m

968

2388

1804

2164

3

激振力KN

0~977

0~1592

0~1822

0~2185

4

转速r/min

0~960

0~780

0~960

0~960

5

振幅mm

0~17.5

0~16.7

0~12.2

0~18.7

6

最大拔桩力KN

450

588

588

686

7

尺寸（长*宽*高）m

2.2*1.8*3.5

2.2*1.8*3.5

2*2*3.5

2.3*2.3*3.7

8

重量Kg

11000

12600

15000

18500

4、联动型

分DZJ-400、DZJ-480、DZJ-600三种，技术参数分别如下：

序号

项目指标

型号

备注

DZJ-400

DZJ-480

DZJ-600

1

功率KW

400

480

600

2

偏心力矩N*m

4766

3608

4328

3

激振力KN

0~3184

0~3644

0~4370

4

转速r/min

0~780

0~960

0~960

5

振幅mm

0~18.2

0~33.5

0~33.5

6

最大拔桩力KN

750

1176

420

7

尺寸（长*宽*高）m

2.5*2.5*3.5

2.7*2.7*3.5

2.7*3.0*3.5

8

重量Kg

31000

39000

58000

5、夹具（X型、单、双型）

三、振动沉（拔）桩的工作原理

下沉过程中振动锤与待下沉的桩经过刚性连接形成一个振动体系。

振动锤运行时，总数为偶数的偏心轮高速旋转产生振动力，这个力使桩体产生正弦波的垂直振动，强迫桩体的周围土壤产生液化、位移，由于土层移动，在桩体自身重量和振动锤重量的作用下，使桩体切入地层。

当振动停止，土壤逐渐恢复原状。

同样的作用原理，在施工中，通过起重机吊钩的吊力，也可将桩体拔出。

四、振动锤选型及国内外不同计算方法分析比较

1、振动式沉桩适用的土质

最适合进行振动法沉桩的土为非粘性土、砾石或砂，特别是饱水的非粘性土、砾石或砂。

对于混合土或粘性土，只有当它们具有很高的含水量时，才可使用振动锤沉桩。

对于干硬性的粘土或经过人工排水的砂中进行振动法沉桩，其沉桩阻力可能很大。

2、选择振动锤型

所选的振动锤需要满足以下三个基本条件：

2.1振动锤的激振力P0大于被振沉构件与土的动侧摩擦阻力T；

2.2振动锤系统的总重量Q0大于振沉构件的动端阻力R；

2.3振动锤系统的工作振幅A。

大于振沉到要求深度所需最小振幅A。

3、计算方法

3.1桩侧摩阻计算

要求P0＞T；其中T=U∑Tvi*Hi

U为桩横断面周长，单位m；Tvi为第i层土的极限动摩阻力，单位Kpa/m2;Hi为第i层土的厚度，单位m。

目前国内尚没有相应的设计规范，国外算法不同，具体比较如下：

3.1.1日本采用的经验计算方法：

日本建机调查株式会社经验公式：

对于砂性土：

T=U∑Hi*Ni/5；对于粘土：

T=U∑Hi*Ni/2。

式中Ni为第i层土的标准贯人击数；其它符号同前公式。

这种方法主要是根据土壤标准贯入度试验所得到的。

3.1.2法国采用的经验计算方法：

法国PTC公司的估算方法是基于汇集世界范围内58个工程的土壤数据，找出了土壤的标准贯入击数N值与振动构件每平方米（以桩外表面积计算）的动侧摩阻力的关系，见下表所示。

标准贯入击数（SPT）N／击

动摩阻（t／m2）

非粘性土

粘性土

0~5饱和

O~2很软

0.6~1

5~10松散土

2~5软

1.2

10~20松散

5~10中硬

1.3

20~30中密

10~20硬

1.5

30~40密

20~30很硬

1.6

40以上很密

30以上极硬

1.7

注：

动摩阻力值以外壁单位面积统计的内外壁动侧摩阻力的综合值。

3.1.3美国采用的经验计算方法：

美国ICE公司的估算方法是美国ICE公司通过大量工程测试后的结论：

在高速振动时，桩的周围土壤产生液化效果，使桩侧极限静摩阻力减低率μ=0.1~0.4，根据工程的具体土质，在0.1～0.4之间选取一个值计算。

Tvi=Ti*μ，其中Ti为第i层土层的极限静侧摩阻力，kN。

3.1.4欧洲采用的经验计算方法：

欧洲钢板桩技术协会的估算方法：

在振沉钢板桩时，经大量工程的实践总结，认为确定振动锤大小时，可采用以下公式：

F0=15×（t+2G/100）；其中F0为激振力，单位kN；t为沉桩深度，单位m；G为桩的质量，单位Kg。

3.1.5国内常采用的计算方法：

我国用桩静侧摩阻力系数推算动侧摩阻力系数时，主要是通过对振动式沉桩资料的分析，认为随着振动频率的提高，动侧摩阻力系数将随之呈曲线降低。

于是，在地质报告没有提供桩动侧摩阻力的情况下，用桩侧静摩阻力系数推算动侧摩阻力。

压桩阻力估算方法为：

P=u∑Hi*fi+Ry*F；其中P为压桩阻力，单位kN；fi为压桩时各土层对桩侧面单位面积上的动摩阻力，单位kPa；其值可参照表2估算；Ry为压桩时桩尖处单位面积上的阻力，Ry=（O.9~1.0）R，R为单桩极限桩端阻力，单位kPa；F为桩的横截面面积，m2；其它符号同前公式。

其中fi（压桩时各土层对桩侧面单位面积上的动摩阻力）与Ti（第i层土的极限动摩阻力）之间的关系见下表。

土质情况

fi

灵敏度为5左右的淤泥质粘土或淤泥质亚粘土

0.17~0.2Ti

中实和较坚实的粘土和亚粘土

0.3~0.4Ti

轻亚粘土和粉砂

0.5Ti左右

Ti和R由地质勘探报告给出

压桩介于“静”与“振动”之间，从上表看出压桩系数大于振动摩阻力降低率μ，应列入土壤弹性系数，才能更符合振动式沉桩工况。

3.2振动锤沉桩克服桩端动阻力的估算

在计算出下沉至要求深度的动侧摩阻力后，即可根据计算公式初选或检验拟用振动锤型号，据此锤的性能资料和桩的类型、尺寸和土壤种类，然后根据已知的参数检验该锤是否能克服桩端动阻力，下沉至要求的深度。

总体要求振动体系的重量应大于桩端动阻力。

3.3振动锤沉桩振动体系振幅A0估算

振动体系的振幅（也叫工作振幅）A0能超过桩下沉时所需的振幅A，桩才能下沉到要求的深度。

即A0＞A。

A0=偏心力矩/振动重量=K/Q；式中振动质量Q包括桩的质量、夹桩器质量、支承梁质量、振动锤振动部件质量，单位kg；A为振沉桩到要求深度所需最小振幅，A=（N/12.5）+3，单位mm。

对于最小A的取值，有两种：

3.3.1美国ICE公司

各类型的土质对最小振幅要求有所不同。

在沙质的土壤里，振动造成的液化程度较高，所以要求比较小，用ICE振动锤只要3mm。

在粘土里，由于土壤能跟随桩壁运动，振幅要求达到6mm才能摆脱土壤。

在非常理想的情况下，如在水下的沙质土壤，2mm就足够。

3.3.2法国PTC公司

标准贯入度

（SPT）N／击

在非粘聚性土壤中干振

在粘聚性土壤中干振

在有水的情况或借助于其它方法时的非粘聚性土壤中干振

0~5

2

3

1

5~10

2.25

3.25

1.5

10~15

3

3.5

2

15~30

3.5

3.75

2.5

30~40

4

4.25

2.75

40~50

4.5

4.75

3.75