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：
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 0~318
4 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。
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= T i *μ，其中T i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。
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
振动锤工作原理 振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，土壤颗粒有最大的振幅，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，振动沉桩达到最大效果。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最佳频率范围。试验证明，其他参数一定的情况下，增大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，比起提高振幅更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。 激振频率参考 地层类型最佳频率ω/s 含饱和水的砂土100-200 塑性粘土及含砂粘土90-100 坚实粘土70-75 含砾石粘土60-70 含砂的砾石土50-60 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，桩就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
高频液压振动锤灌注桩使用方案 高淳县玉泉广场地下停车库项目工程位于高淳老街及固城湖附 近，地表及以下5至7米左右均为建筑垃圾和生活垃圾回填。 该项目为地下两层地下室，基坑开挖深度为8米左右，基坑四周均为道路，地下水位较高。针对该项目支护结构施工，我单位采 用了履带式旋挖成孔灌注桩和水钻孔灌注桩，均出现严重塌孔现象 （水钻孔施工至8米处时，无进尺，经研究及观察发现，为上部建 筑垃圾塌方，导致钻进无法正常施工），导致相邻支护桩和三轴深搅 桩止水帷幕的施工无法进行，而该项目的重点及难点为支护桩及止 水帷幕的施工，鉴于上述的情况，我方建议甲方增加相应费用，采 用全护筒形式且桩直径增加20厘米以确保设计桩径，确保该项目能 在质量及安全的情况下顺利完成。 APE200T高频液压振动锤沉拔桩特性简介
200T液压振动锤主要性能特点: 1）液压振动锤的优点： 一、斜向直齿齿轮使传动列平稳； 二、系统采用开式油路，故障率底； 三、采用箱底体精铣油路槽代易受损的液压软管，安全可靠； 四、减震箱可根据工程要求调节高度和重量； 五、采用不同夹具适用于多种打拔桩作业； 六、满足水下，水上和陆地施工要求。 2）与传统的撞击式打桩工法相比，高频液压振动式桩有着明显的 优势： 、高产量施工能力，施工速度在有利条件下比撞击式打桩工法 快达6 倍。 二、免除撞击桩的噪音。 三、对不同桩径作出快速调整，不受桩长的限制。 四、打桩和拔桩用同一套设备，不需做任何改变。 五、仅需吊机配合使用，操作容易，对吊机不会产生任何副作用。 六、做混凝土灌注桩时，同一套钢护筒能重复使用节省成本。 3）高频振动式打桩工法放入原理： 振动式打桩工法的原理为：振动锤连带桩体的高速成垂直振动使用权桩壁周围的土壤产生液化效果，从而减少桩壁的擦阻力。振动力加上锤身和桩体的重量，使桩能穿越土层到达设计位置。当振动停止时、桩的阻力恢复到原本静止状态。功率高，振动沉拔桩速度一般为 4-7m/min,最快达12m/min （在非淤泥质土壤中）施工速度大大快于其
大直径钢护筒振动锤选型及应用 [摘要]：诸永高速温州段延伸工程第二合同段主桥桩基础采用φ2.8m的钻孔桩。钢护筒直径为3.1m，长度为36m。结合工程实例，重点介绍钢护筒的设计加工、振动锤的选型及钢护筒定位下沉技术。 [关健词]：大直径桩钢护筒振动锤定位 1、工程概况 诸永高速公路温州段第2合同路线起点位于瓯江大桥后江段与瓯江段交叉墩处（第38号墩），路线全长3584.205km。主桥桥跨布置为（84+200+84）m=368m，主墩处主梁梁高设置为9m，跨中梁高为3.5m，采用三孔一联的钢混组合连续刚构桥，为降低主梁梁高，在主跨跨中设置80m长钢箱梁。 90#、91#主墩分别采用12根φ2.8m的钻孔灌注桩，按嵌岩桩设计，桩长分别为88m和94m。桥址位于楠溪江河口下游约1.5km的瓯江干流上，本河段为感潮河段（瓯江感潮河段总长78km），潮水属不规则半日型潮，最高潮位5.44m，最低潮位-2.43m，平均高潮位2.52m。 2、钢护筒设计 2.1钢护筒作用 钢护筒是钢板卷制而成的圆形桶状结构物，主要作用有以下几点： 保护孔口，防止孔口范围内土层坍塌； 确定桩（孔）位，作为钻孔的导向； 隔离地表水免其流入孔内，并保持钻孔内水位（泥浆）高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力（水头），以保持孔壁稳定； 深水护筒还可作为浇注混凝土成桩的水中模板； 永久性钢护筒还可以作为钻孔桩防腐蚀的屏障。在适当条件下，还可以作为桩结构的一部分参于受力。 2.2钢护筒设计 本项目桩基钢护筒设计为永久性钢护筒，参于受力。以91#主墩为例，钢护筒设计底标高-28.87m，护筒顶标高取7.13m，钢护筒总长度36m，外径3.1m,壁厚2cm,单根重量54.662吨。
附件1 柬埔寨Stueng Trang-Kouch Chhmar 湄公河大桥工程 振动锤选型计算书 1 计算依据 a 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008） b 《港口工程荷载规范》（JTS 144-1-2010） c 《港口工程桩基规范》（JTJ254-99） 2计算内容 2、1设备选型 2、2振动锤沉桩可行性验算 2、3振沉深度计算 2、1设备选型 现初步拟定主墩钢护筒参数如下： 现选取180KW型振动锤，技术参数如下：
所选振动锤需满足以下三个基本条件，方可沉桩成功： 1、振动锤得激振力F max 大于被振构件与土得动侧摩阻力Q st ； 2、振动系统得工作振幅A大于振沉到要求深度所需得最小振幅； 3、振动系统得总质量Q 大于振沉构件得动端阻力R。 2、2振动锤沉桩可行性验算 2、2、1激振力验算 根据日本经验公式，振动锤沉桩所需满足得条件如下： F max≥Q st=μQ s μ=μmin+（1-μmin）e-βη 式中η为振动加速度比 根据经验推荐：砂质土：μmin=0、15，淤泥质黏土：μmin=0、06，黏土：μmin=0、13，钢材得β值为0、52。 根据DZJ180型振动锤技术参数，可计算 μ=μmin+（1-μmin）e-βη=0、1508 按照15#墩最长钢护筒计算动侧摩阻力值为 则Q st=0、1508*3、14*2、3*（35*2、4+40*12、7+45*6、7+50*2、89）=1130、46KN＜F max=1240KN 结论：180KW振动锤激振力满足振动沉桩要求。 2、2、2振幅验算 当激振器振幅很小时，沉入并不发生，只有当振幅超过某一定值时，才可实现沉桩，这一A0称为起始振幅。在水下得砂质土壤中，起始振幅达到2mm可以实现振沉。 工作振幅A=偏心力矩/振动质量 =1500*103/53、174*104=2、82mm＞A0=2mm 结论：180KW振动锤工作振幅满足振动沉桩要求。 2、2、3动端阻力验算 振动锤系统得总重量Q0需大于振沉构件得动端阻力R
振动锤 振动锤技术始于20世纪二三十年代前苏联的BARKEN公司，其原理是通过两个偏心齿轮的相对运动产生上下振动，使被作用的物体和周围的土层分开，降低摩擦阻力，达到沉拔的目的。在我国振动锤首次应用是在南京长江大桥的建设中，当时使用了4台前苏联的电动振动锤。之后通过日本的FRANCH公司和兰州某工厂使电动振动锤技术得到发展，并获得基础施工单位认同。 振动桩锤是桩基础施工中的重要设备之一，广泛应用于工业与民用建筑、港口、码头、桥梁等的基础施工之中，具有打桩效率高、费用低、桩头不易损坏、桩的变形小等优点。但也存在着许多不足，例如，传统振动桩锤不能根据不同的工况和土质改变振动频率和偏心力矩，使其使用受到了很大的限制。即使有个别振动桩锤实现了变频和变矩，但由于是采用更换传动皮带轮来改变振动频率或人力手动调整偏心块的相对角度来改变偏心力矩，使得变频或变矩过程费时费力，无法满足现代复杂施工现场的要求。随着现代建筑业的飞速发展，桩基础已从木桩逐渐发展为钢筋混凝土桩或钢桩。校基础的施工方法和施工机械也有了巨大的发展。桩的类型大体上可分为两大类：预制桩和就地灌注桩。预制桩主要采用锤击的方法将其打入土壤中。其施工机械也从刚开始坠锤、蒸汽锤和柴油锤，发展到振动锤。液压振动桩锤的突出优点是噪声小，随着人们环保意识的不断加强，也将足打桩设备发展的必然趋势。就地灌注桩是由相应机械成孔后，灌注而成。就地灌注校机械品种繁多。 目前的振动桩锤可以分为两大类。一类采用回转式激振动器，也就是通过偏心轴(重心与回转中心不重合的轴或带有偏心块的轴)的旋转运动来产生振动;另一类采用往复式激振器，通常是液压油驱动活塞在缸体内往复运动而产生振动。采用回转式激振动器的，如果激振器的驱动装置为电动机，则是电动式振动桩锤;如果激振器的驱动装置为液压马达，则是液压式振动桩锤。这种液压式振动桩锤在我国应用量越来越大，其中既有进口的，也有国产的。采用回转式激振动器的振动桩锤，可以数台、数十台联结起来同步振动，以用于超大型预制桩施工。液压活塞往复式振动桩锤的主要生产国为日本，且产量很少，我国尚未生产和应用，新标准不包含这种振动桩锤。日本生产的该类振动桩锤，振动频率可达60Hz，但激振力最大的只有373kN。振动桩锤都可以制作成冲击式的。冲击式振动桩锤有特殊的要求和特点，用量很少，沉桩时桩也不与锤体连接在一起。新标准也不包含这种振动桩锤。 随着我国基础建设规模的进一步扩大，尤其是一些大型基础工程的相继开工，给液压振动锤提供了广阔的空间，使其成为不可或缺的关键设备。例如越来越大的深基坑工程，大型筒桩施工和大型钢护筒施工工程，软地基和旋挖钻机配合施工的工程，高速铁路和基础路基
液压破碎锤型号及选型 液压破碎锤型号及选型(一) 1、液压破碎锤的定义 液压破碎锤已经成为液压挖掘机的一个重要作业工具，也有人将液压破碎锤安装在挖掘机，装载机(又称两头忙)或轮式装载机上进行破碎作业。 液压破碎锤，又叫做液压破碎器，日本、韩国多用此术语。也有称之为液压锤。我国的厂商与用户，有称之为液压破碎锤的，也有称之为液压镐、液压炮头、油锤等等。 名称虽然五花八门，但都是指的同一机具，这种机具是以液体静压力为动力，驱动活塞往复运动，活塞冲程时高速撞击钎杆，由钎杆破碎矿石、混凝土等固体。本文将这种机具简称为液压锤。 现在液压锤市场十分兴旺，韩国、日本、德国、美国、芬兰、意大利等国的多种型号液压锤充斥我国市场。国内也有一些厂家提供一些型号的液压锤产品。液压锤的型号是销售商和用户都十分注意的重要信息，但型号究竟能告诉我们什么信息呢? 2、液压锤型号以及其中数字的含义 液压锤的型号一般由字母和数字组合而成。型号的含义是什么，特别是型号中的数字究竟表示什么意思，下面我来解释一些公司液压锤型号以及其中数字的含义。 2.1 型号中数字表示适用挖掘机的机重 有一些公司的一些液压锤型号中的数字表示适用挖掘机的机重等级，如GB170型号中GB是韩国工兵公司的缩写，数字170表示此型号液压锤适用于机重为17 t 左右的挖掘机
液压锤型号KB1500中的KB表示韩国工马公司破碎锤，数字1500表示适用挖掘机机重为15 T。SG1200表示是韩国广林产机公司的液压锤，适用挖掘机重量分别是12 t左右。F22是日本古河公司F系列液压锤，适用挖掘机重量分别是22 T 左右。 2.2型号中的数字表示适用挖掘机的斗容 液压锤的型号SB50，SB表示韩国水山公司液压破碎锤，数字50表示适用挖掘机斗容为0.45,0.6 m3 ，即0.5 m3左右，以此类推。 2.3 型号中的数字表示液压锤的钎杆直径是国内用户最常用的 一般型号中的数字表示液压锤钎杆直径的范围，液压锤的型号HCB1400，HCB1550中的HCB表示韩国韩昌重工破碎锤，1400表示液压锤的钎杆直径为 140mm，155mm。 如H120、H130是卡特彼勒(Caterpillar)公司液压锤，他们的实际钎杆直径分别115mm、130mm。 液压锤钎杆是液压锤直接破碎岩石或混凝土的工具，也没有统一的术语，有称之为钎杆的，也有称为镐钎。 3、液压锤的选型 了解了液压锤型号中数字的含义，对挖掘机用户选型配套液压锤有很大的帮助。 3.1 根据型号直接选配液压锤 3.1.1 按挖掘机机重选配液压锤 如果液压锤型号中的数字表示了适用挖掘机的机重(整机质量)，可以根据挖掘机机重与液压锤型号直接选配。 3.1.2 按挖掘机斗容选配液压锤[1] 如果液压锤型号中的数字表示了适用挖掘机的斗容，可以根据挖掘机斗容与液压锤型号直接选配。
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：
2、中型 分DZJ-120、DZJ-135、DZJ-150三种，技术参数分别如下：
3、大型 分DZJ-180、DZJ-200、DZJ-240、DZJ-300四种，技术参数分别如下： 4、联动型 分DZJ-400、DZJ-480、DZJ-600三种，技术参数分别如下：
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
D Z振动锤参数 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
DZ振动锤参数 一、常用振动锤参数 ①振动锤租赁 DZ-90型振动锤 电动机功率90千瓦偏心力矩500Nm 激振力677KN 空载振幅 9.0mm 允许拔桩力300KN 桩锤质量5864Kg 配单夹具 ②DZ-120型振动锤 电动机功率120千瓦偏心力矩720Nm 激振力775KN 空载振幅26.2mm 允许拔桩力400KN 桩锤质量8500Kg 夹具重量3600Kg 夹具变幅&Phi；700-&Phi；3200 ③DZJ-135型振动锤 电动机功率135千瓦偏心力矩0-754Nm 激振力0-843KN 空载振幅0-8.5mm 允许拔桩力392KN 桩锤质量12000Kg 夹具重量 3600Kg 夹具变幅&Phi；600-&Phi；3000 ④DZ-150型振动锤 电动机功率150千瓦偏心力矩1000Nm 激振力1354KN 空载振幅13.3mm 允许拔桩力500KN 桩锤质量9400Kg 夹具重量4800Kg 夹具变幅&Phi；1000-&Phi；3200 ⑤DZ160吨电动振动锤 电动机功率155千瓦桩锤质量19000Kg 激振力160吨 二、工程钻机租赁 CJF-12型冲击反循环钻机口径： 1.2m 深度： 50m 冲击频率： 40次/分主副卷扬提升能力： 30kN 电机功率： 45kW CJF-
20A型冲击反循环钻机口径： 2.0m 深度： 80m 冲击频率： 46次/分主副卷扬提升能力： 30-50kN 电机功率： 90kW 泰山-15回转钻机口径： 800-1500mm 深度： 50m 主副卷扬提升能力： 20KN 电机功率： 30KW 输出扭矩： 18KNm 三、发电机空压机租赁康明斯 250KW 柴油发电机组英格索兰 400KW 柴油发电机组 22立方空气压缩机电动功率130千瓦
关于锁扣钢管桩施工振动锤选型技术总结 发表时间：2020-01-18T09:57:07.220Z 来源：《基层建设》2019年第28期作者：张喜华[导读] 摘要：钢管桩插打是桥梁锁扣钢管桩围堰施工中一项重要工序，以西江特大桥157#墩锁扣钢管桩施工为工程背景，针对插打钢管桩所用振动锤设备选型及施工方法等进行分析和探讨，结果表明，选择合适的振动锤型号进行钢管桩施工能有效的保证施工质量和施工进度，节约施工成本，可为类似工程提供参考。 中铁十一局集团第一工程有限公司福建莆田 351100 摘要：钢管桩插打是桥梁锁扣钢管桩围堰施工中一项重要工序，以西江特大桥157#墩锁扣钢管桩施工为工程背景，针对插打钢管桩所用振动锤设备选型及施工方法等进行分析和探讨，结果表明，选择合适的振动锤型号进行钢管桩施工能有效的保证施工质量和施工进度，节约施工成本，可为类似工程提供参考。关键词：钢管桩1；振动锤2；激振力3；选型4引言内容。振动式沉桩与冲击式沉桩相比,它具有成本低、工效高、使用方便和污染小利于环保等优点,因此在我国交通工程建筑行业中应用日益广泛。随着铁路建设技术的不断提高,振动式桩基施工设备也在更新换代,不仅有电动振动锤,也相继研制了亦能适于各种条件施工的液压振动锤。因此,振动式沉桩不仅广泛应用在陆上各种建筑基础和市政等工程的打拔桩,而且开辟了深基础结构物施工。“工欲善其事,必先利其器,”选择合适的振动锤是工程顺利进行的关键。然而,没有任何两个基础工程是一模一样的,不同的土质、气候、环境和施工限制都是我们面对每个工程的挑战。鉴于我国目前尚无同类的设计规范,计算理论依据又不完备,工期要求往往又不可能花费大量的时间去进行试验和理论研究,本文以西江特大桥157#墩锁扣钢管桩施工为实例，详细介绍振动锤选型计算过程及依据，并与现场实际施工情况进行对比，优化了施工资源配置，节约了施工成本。 1 工程概况 西江600m斜拉桥是西江特大桥中跨度最大的斜拉桥，也是目前世界跨度最大的货运铁路钢箱混合双主梁等高塔斜拉桥，主塔157#墩为低桩承台，围堰采用钢管桩围堰施工，承台尺寸为44.7×36.8×6m，承台底标高-7.561m，锁扣钢管桩围堰平面尺寸47.73×39.96m，高25m，钢管桩采用φ820mm×10mm螺旋钢管桩，共158根。 2 地质情况及性能参数由于157#墩承台位置靠河一侧与靠岸一侧地面标高高差约为1.3m，且由于靠河侧素填土深度与靠岸侧相差较大，因此，计算时两侧的土压力计算分别根据不同钻孔柱状图进行分析，其钻孔孔位如下图所示： 图1 157#墩钻孔孔位布置图计算时，靠河侧土压力计算以ZK6为参照，靠岸侧以ZK1为参照进行荷载分析。工程所处位置覆盖层上部主要为素填土、淤泥质土、粉细砂。根据围堰计算结果，钢管桩基础需进入淤泥质土层。根据勘察资料，各土层的性能参数见表1、表2。表1 以ZK6为参照各土层性能参数表 表2 以ZK1为参照各土层性能参数表 3 振动锤沉桩原理 振动锤通过夹具与钢管桩刚性连接形成一个振动体系，振动锤运行时，通过振动锤内置的总数为偶数的偏心轮高速旋转产生振动力，使桩体产生正弦波的垂直振动，强迫桩体周围的土壤产生液化、位移，降低土层的侧摩阻力和桩端阻力，钢管桩在自身重量和振动锤重量的作用下切入土层，逐渐下沉。当振动锤停止振动时，土体逐渐恢复原状，钢管桩周围土体侧摩阻力与端阻力恢复，为钢管桩提供承载力。采用相同的工作原理，通过起重机提供的吊力，可将钢管桩拔出。 4 振动锤选型 4.1 振动锤型号及参数 随着我国建筑基础行业的蓬勃发展，振动锤的技术性能也在不停的更新换代，振动锤的功率由最早的45kW增至600kW，激振力由380kN增至4370kN，最大重量达58t。振动锤型号级参数见表2。表2 振动锤型号及参数表
振动锤的设计计算 振动锤是20世纪末迅速发展起来的一种桩工机械，具有施工噪音低、可进行沉拔桩作业、施工范围广等特点；可进行钢管桩、全套管灌注桩、钢板桩、PHC 桩、异型桩、薄壁筒桩(外径800～2000mm ，壁厚100～250mm ，中心充满地基土，现浇灌注而形成的混凝土筒形桩体。)等多种桩型施工。它具有施工速度快、功能多、适应地质广、运输方便和环保等特点，已广泛应用于国内外工程建设的众多领域。 一、沉桩原理 沉桩原理有强迫振动与土壤共振、强迫振动与土桩系统共振、强迫振动与桩体共振、振动冲击几种理论，它们分别是中频振动锤、高频振动锤、超高频振动锤、振动冲击锤的设计原理。 强迫振动与土桩系统共振理论可将振动锤、桩和土壤的系统简化为如下图所示的单自由度的振动系统。以振动体静止时自然平衡位置为零点，列出振动体微分方程式： )sin(0max t F F φω+= 系统的运动微分方程为 cx x t F x M -- +=. 0max .. )(βφω (1)
为激振力的初相位角---0φ M------参振质量 c------土壤的弹性系数 β------阻力系数 Fmax-----最大激振力 最大激振力2max ωr m F o ∑= 每块偏心块的质量---0m 偏心块的偏心距----r 振器干扰力的角频率偏心块转动角速度即激---ω （1）式移项整理得)sin(max 0. .. t F cx x x M φωβ+=++ 设时00=φ，上式表达为t f x x B x n ωωsin 2max 2 . .. =++ (2) M B B 2/β=----阻尼系数 M c n n =----ωω率无阻尼系统的自振圆频 M r m M F o f ∑== 2max max ω 单位质量最大激振 ----m a x f (2)的解为 )sin(.)sin cos (04)(22112 22 22max αωωωωωω++ +=+--t t c t c r x B f n n Bt n (3) 的相位差干扰力与振动位移之间-----0α 式（3）的前项为齐次方程的通解，其物理特征是衰减振动，是系统对干扰力的 瞬间响应，很快消失。后项为方程的特解，其物理特征是表示系统在简谐干扰力作用下的强迫振动。 这样上式可表达为 )sin(.)sin(04)(02 2 22 m ax αωαωω ωω+= +=+-t t a x B f n
DZ振动锤参数 一、常用振动锤参数 ①振动锤租赁 DZ-90型振动锤 电动机功率90千瓦偏心力矩500Nm 激振力677KN 空载振幅 9.0mm 允许拔桩力300KN 桩锤质量5864Kg 配单夹具 ②DZ-120型振动锤 电动机功率120千瓦偏心力矩720Nm 激振力775KN 空载振幅26.2mm 允许拔桩力400KN 桩锤质量8500Kg 夹具重量3600Kg 夹具变幅&Phi；700-&Phi；3200 ③DZJ-135型振动锤 电动机功率135千瓦偏心力矩0-754Nm 激振力0-843KN 空载振幅0-8.5mm 允许拔桩力392KN 桩锤质量12000Kg 夹具重量3600Kg 夹具变幅&Phi；600-&Phi；3000 ④DZ-150型振动锤 电动机功率150千瓦偏心力矩1000Nm 激振力1354KN 空载振幅13.3mm 允许拔桩力500KN 桩锤质量9400Kg 夹具重量4800Kg 夹具变幅&Phi；1000-&Phi；3200 ⑤DZ160吨电动振动锤 电动机功率155千瓦桩锤质量19000Kg 激振力160吨 二、工程钻机租赁 CJF-12型冲击反循环钻机口径： 1.2m 深度： 50m 冲击频率： 40
次/分主副卷扬提升能力： 30kN 电机功率： 45kW CJF-20A型冲击反循环钻机口径： 2.0m 深度： 80m 冲击频率： 46次/分主副卷扬提升能力： 30-50kN 电机功率： 90kW 泰山-15回转钻机口径：800-1500mm 深度： 50m 主副卷扬提升能力： 20KN 电机功率： 30KW 输出扭矩： 18KNm 三、发电机空压机租赁康明斯 250KW 柴油发电机组英格索兰 400KW 柴油发电机组 22立方空气压缩机电动功率130千瓦
柬埔寨Stueng Trang-Kouch Chhmar 湄公河大桥工程 振动锤选型计算书 1 计算依据 a 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008） b 《港口工程荷载规范》（JTS 144-1-2010） c 《港口工程桩基规范》（JTJ254-99） 2计算内容 设备选型 振动锤沉桩可行性验算 振沉深度计算 设备选型 现初步拟定主墩钢护筒参数如下： 现选取180KW型振动锤，技术参数如下：
所选振动锤需满足以下三个基本条件，方可沉桩成功： 1、振动锤的激振力F max 大于被振构件与土的动侧摩阻力Q st； 2、振动系统的工作振幅A大于振沉到要求深度所需的最小振幅； 3、振动系统的总质量Q 大于振沉构件的动端阻力R。 振动锤沉桩可行性验算 激振力验算 根据日本经验公式，振动锤沉桩所需满足的条件如下： F max ≥Q st =μQ s μ=μ min +（1-μ min ）e-βη 式中η为振动加速度比 根据经验推荐：砂质土：μ min =，淤泥质黏土：μ min =，黏土：μ min =，钢材的 β值为。 根据DZJ180型振动锤技术参数，可计算 μ=μ min +（1-μ min ）e-βη= 按照15#墩最长钢护筒计算动侧摩阻力值为 则Q st =***（35*+40*+45*+50*） =＜F max =1240KN 结论： 180KW振动锤激振力满足振动沉桩要求。 振幅验算 当激振器振幅很小时，沉入并不发生，只有当振幅超过某一定值时，才可实 现沉桩，这一A 称为起始振幅。在水下的砂质土壤中，起始振幅达到2mm可以实现振沉。 工作振幅A=偏心力矩/振动质量
机械振动锤的种类及在工程施工中的选择应用 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：
2、中型 分DZJ-120、DZJ-135、DZJ-150三种，技术参数分别如下：
3、大型 分DZJ-180、DZJ-200、DZJ-240、DZJ-300四种，技术参数分别如下： 4、联动型 分DZJ-400、DZJ-480、DZJ-600三种，技术参数分别如下：
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
D Z振动锤参数 Prepared on 24 November 2020
DZ振动锤参数 一、常用振动锤参数 ①振动锤租赁 DZ-90型振动锤 电动机功率90千瓦偏心力矩500Nm 激振力677KN 空载振幅 9.0mm 允许拔桩力300KN 桩锤质量5864Kg 配单夹具 ②DZ-120型振动锤 电动机功率120千瓦偏心力矩720Nm 激振力775KN 空载振幅26.2mm 允许拔桩力400KN 桩锤质量8500Kg 夹具重量3600Kg 夹具变幅&Phi；700-&Phi；3200 ③DZJ-135型振动锤 电动机功率135千瓦偏心力矩0-754Nm 激振力0-843KN 空载振幅0-8.5mm 允许拔桩力392KN 桩锤质量12000Kg 夹具重量 3600Kg 夹具变幅&Phi；600-&Phi；3000 ④DZ-150型振动锤 电动机功率150千瓦偏心力矩1000Nm 激振力1354KN 空载振幅13.3mm 允许拔桩力500KN 桩锤质量9400Kg 夹具重量4800Kg 夹具变幅&Phi；1000-&Phi；3200 ⑤DZ160吨电动振动锤 电动机功率155千瓦桩锤质量19000Kg 激振力160吨 二、工程钻机租赁 CJF-12型冲击反循环钻机口径： 1.2m 深度： 50m 冲击频率： 40次/分主副卷扬提升能力： 30kN 电机功率： 45kW CJF-
20A型冲击反循环钻机口径： 2.0m 深度： 80m 冲击频率： 46次/分主副卷扬提升能力： 30-50kN 电机功率： 90kW 泰山-15回转钻机口径： 800-1500mm 深度： 50m 主副卷扬提升能力： 20KN 电机功率： 30KW 输出扭矩： 18KNm 三、发电机空压机租赁康明斯 250KW 柴油发电机组英格索兰 400KW 柴油发电机组 22立方空气压缩机电动功率130千瓦
防振锤基础知识 通常，高压架空线路的档距较大，杆塔也较高，当导线受到大风吹动时，会发生较强烈的振动。导线振动时，导线悬挂处的工作条件最为不利。长时间和周期性的振动，将造成导线疲劳损坏，使导线发生断股、断线。有时强 烈的振动还会破坏金具和绝缘子。 为了防止和减轻导线的振动（风引起的在垂直面上的周期性摆动，且在整个档距内形成一系列振幅不大的驻波），一般在悬挂导线线夹的附近安装一定数量的防振锤。当导线发生振动时，防振锤也上下运动，产生一个与导线振动不同步甚至相反的作用力，可减少导线的振幅，甚至能消除导线的振动。 防振锤防振一般应用于档距大于120m的高压架空线路。对于钢芯铝线，防振锤重量为： W = 0.4d - 2.2 式中d——钢芯铝绞线的外径（mm） 基本术语： 高压输电线路杆塔两侧导线上悬挂的小锤，叫做防振锤。
导（地）线振动：在线路档距中，当架空线受到垂直于线路方向的风力作用时，就会在其背风面形成按一定频率上下交替的稳定涡流（如下图2-3示），在涡流升力分量的作用下，使架空线在其垂直面内产生周期性振荡，称 为架空线振动。 当涡流的频率恰好与架空线的自振频率相同时，将会形成架空线的稳定振动波，这种稳定的振动波将在架空线内部产生交变应力，长期作用会造成架空线的损伤。最严重的地方是架空线线夹出口处。 架空线振动时的最高点（如图2-4中1点）叫做波峰，当导线邻近的另外的一点停留在原有位置（如2点）时，便形成了所谓的波节。两个相邻波节之间的距离叫做振动的半波长。两个相邻的半波则称为振动全波长。两个波峰之间的垂直距离称为波幅（振幅）。因风力作用而引起的周期性振荡，一般每秒几到几十个周波。振幅一般不超过 几个厘米的“静止波”。 均匀的风速和风向是引起架空线振动的基本因素，其振动的频率，波长和振幅还与架空线的档距长度，年平均 运行应力及架空线的材料、直径和张力等因素有关。 防振锤的安装： 防振锤的安装位置最好在“波峰”点处，使其上下甩动幅度最大，从而起到消耗最大振动能量的作用。安装时一般大头朝向杆塔S—防震锤安装距离（线夹中心线至防震锤夹板中心线距离）铝导线上应缠绕1×10软铝带，安装方向应与导线在同一垂直面内。安装位置误差应不大于±30毫米，安装距离、个数及位置如下所示： 3