震动锤是利用共振理论设计的。当桩的强迫振动频率与土壤颗粒的振频率一致时,土壤颗粒产生共振,此时,土壤颗粒有***的振幅,足够的振动速度和加速度能迅速破坏桩和土壤间的粘合力,使桩身与土壤从压紧状态过渡到瞬间分离状态,沉桩阻力尤其侧面阻力迅速减小,桩在自重作用下下沉。由于振动锤靠减小桩与土壤间的摩擦力达到沉桩的目的,所以在桩和土壤间的摩擦力减小的情况下,可以用稍大于桩和桩身的力即可将桩拔起。因此,振动锤不仅适合于沉桩,而且适合于拔桩。沉桩、拔桩效率都很高。
主要参数:振幅A、激振频率ω、偏心力矩M,激震力F、参振重量Q、功率N
1.振动功率N的确定。振动功率N的计算公式为:N=K·M·n/9550(kw)公式中,n为转速;K=1.25。
2.偏心力矩M的确定。振动锤偏心力矩越大克服硬质土层的能力越强,当已知振幅和参振总重量Q(桩体重量和振动锤重量)时,可以算出偏心力矩:M=Q·A(N·m)
3.激振频率ω的确定。振动锤的激振频率与振动系统的固有频率密切相关,当激振频率接近振动系统的固有频率时,振动沉桩达到***效果。而振动系统的固有频率不仅和振动锤参数有关,还与土壤的参数有关,不同地层土壤的自振频率有着很大的差别。下面表格是根据经验得到的不同地层振动锤***频率范围。试验,其他参数一定的情况下,振动频率可以使得饱和沙土的液化加速,土壤阻力相应的快速减少,比起提高振幅较能有效提高桩的运动加速度,从而使沉桩效率得以显著提高,但激振频率提高过高会引起输出功率过大,所以确定激振频率时还应综合考虑。
4.参振重量Q的确定。振动锤除了要有必要的振幅和加速度,还必须有一定的参振重量以克服沉桩时的阻力,桩在土中的静阻力R与土层的贯入标准值N和截面积S之间的关系为:R=4N·S(KN)
因此,桩在受到振动而使摩擦力显著降低时,桩***可以被沉入到与参振重量相等的桩端阻力处,即Q=4N·S
5.激振力F的确定。激振力F是反映振动锤综合能力的参数,激振力F必须大于桩与土壤之间的静摩擦力f,在沉桩过程中会在激振力作用下急剧下降。有振动作用时桩与土壤之间的摩擦力用f′表示,则:F≥f′=μf (KN) 式中,μ为振动作用时摩擦力的降低系数,主要受振动加速度大小的支配。试验表明,振动加速度**过10倍的重力加速度后,μ的变化十分微小,μ及f′趋于定值。
液压振动锤的优势:
1、频率可调,可以方便地选择低频和高频型号。由于振激力的大小和频率的平方成正比,所以同等大小的液压锤和电动锤振,它们的振激力的大小相差甚远。
2、使用橡胶减振可使振激力限度地用于打拔桩作业。尤其在拔桩作业时,可以提供较有效的上拔力。
3、可以水上和水下作业,不需要任何的处理。
4、 液压振动锤是一种环保型的桩工机械。高频液压振动锤与电动锤相比,它施工时振感小、噪音小,不扰民,如果配备降噪动力箱,工作时几乎无噪音,非常适合市区、人群较集中的地方和对周围有较严格限制的地方施工。
5、是一种非常的桩工机械。一般来说,高频液压振动锤的施工效率是普通桩工机械的十倍,振动沉桩速度一般在4—7米/分种,在非於泥地质快速度达到12米/分钟,若与振动桩架配套使用,则可缩短对桩时间,提高工作效率。
工作人员在使用振动锤时,需要注意哪些安全事项呢?这里总结出了几条,跟大家简单说说:
振动锤具有灌入力强、沉桩质量好、坚固耐用、故障少、使用方便、电源适应强、噪声低等特点。
注意一、振动开始时,应用电铃或其它方式发出信号,通知周围人员离开。
注意二、振动打桩机配合射水、吸泥下沉时,应与有关人员预先联系,并在工作中互相关照。
注意三、振动锤与桩帽,桩帽与管柱(或桩)平面要垫平,联结螺栓应拧紧,并应经常检查是否有松动。
注意四、振动锤的启动应由低速档逐档加快到高速。
注意五、振动锤在工作中应密切注视控制盘上电流、电压的指示情况。若发现异响或其它异常情况,应立即停机检查。
注意六、经常检查轴承温度及轴承盖螺钉是否有松动现象,要严格检查偏心铁块联结螺钉有无松动,防止发生事故。
注意七、接长管柱或桩及安装桩帽时,工作人员必须佩戴安全带。
注意八、振动下沉过程中,严禁进行机械的保养、维护工作。
振动锤桩机安全操作规程:
(1) 作业场地至电源变压器或供电主干线和距离应在200m以内。作业区应有明显标志或围栏,非工作人员不得进入。
(2) 电源容量与导线截面应符合出厂使用说明书的规定,启动时,当电动机额定电压变动在-5%~+10%的范围内时,可以额定功率连续运行;当**过时,则应控制负荷。
(3) 液压箱、电气箱应置于安全平坦的地方。电气箱和电动机必须安装保护接地设施。
(4) 长期停放重新使用前,应测定电动机的绝缘值,且不得小于0.5MΩ,并应对电缆芯线进行导通试验。电缆外包橡胶层应完好无损。
(5) 应检查并确认电气箱内各部件完好,接触无松动,接触器触点无烧毛现象。
(6) 作业前,应检查振动桩锤减振器与连接螺栓的紧固性,不得在螺栓松动或缺件的状态下启动。
(7) 应检查并确认振动箱内润滑油位在规定范围内。用手盘转胶带轮时,振动箱内不得有任何异响。
(8) 应检查各传动胶带的松紧度,过松或过紧时应进行调整。胶带防护罩不应有破损。
(9) 夹持器与振动器连接处的紧固螺栓不得松动。液压缸根部的接头防护罩应齐全。
(10) 应检查夹持片的齿形。当齿形磨损**过4mm时,应更换或用堆焊修复。使用前,应在夹持片中间放一块10~15mm厚的钢板进行试夹。试夹中液压缸应无渗漏,系统压力应正常,不得在夹持片之间无钢板时试夹。
(11) 悬挂振动桩锤的起重机,其吊钩上必须有防松脱的保护装置。振动桩锤悬挂钢架的耳环上应加装保险钢丝绳。
(12) 启动振动桩锤应监视启动电流和电压,一次启动时间不应**过10s。当启动困难时,应查明原因,排除故障后,方可继续启动。启动后,应待电流降到正常值时,方可转到运转位置。
(13) 振动桩锤启动运转后,应待振幅达到规定值时,方可作业。当振幅正常后仍不能拔桩时,应改用功率较大的振动桩锤。
(14) 拔钢板桩时,应按沉入顺序的相反方向起拔,夹持器在夹持板桩时,应靠近相邻一根,对工字桩应夹紧腹板的。如钢板桩和工字桩的头部有钻孔时,应将钻孔焊平或将钻孔以上割掉,亦可在钻孔处焊加强板,应严防拔断钢板桩。
(15) 夹桩时,不得在夹持器和桩的头部之间留有空隙,并应待压力表显示压力达到额定值后,方可指挥起重机起拔。
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