2.3.2桩工机械在工程技术中的应用
桩工振动机械主要用于基础的夯实、振捣与沉拔桩。利用振动可减小土壤、砂石和其他混合物的内摩擦力，可降低土壤对贯入物体（桩或管）的阻力，因而可有效地完成夯实、压路、振捣、沉拔桩等。DZ振动锤主要用于有动力电源的各建筑工地和港口、地下铁道、桥梁、高层建筑等桩基施工工程。它是广泛适用于丘陵、平原、干填土和湖泊地区、池塘淤泥层以及各种松土基础用袋装沙井、塑料纸板等工法加固软基的设备。
2.4振动桩锤的工作原理和构成
振动桩锤是利用机械振动减少桩与土壤间的摩擦力，并依靠其自重或外加压力作用下达到沉桩的目的。振动桩锤分机械式和液压式两类，液压振动锤应用较少。
2.4.1振动桩锤的工作原理
振动桩锤采用机械式定向激振器。它由两根装有相同的偏心块并相向转动的轴组成，如图2-6所示。两根轴上的偏心块所产生的离心力在水平方向上的分力相互抵消，而垂直方向上的分力叠加，其合力成为激振力，其方向是激振器两轴连线的垂直方向，大小周期性变化，桩在这一激振的力作用下沿其纵向轴线产生强迫振动，克服阻力而沉入土中。
15
表2-3 桩工机械的分类及特点
类型 施工方式 类 别 柴油打桩机 汽动打桩机 液压打桩机 振动法 压入法 振动沉拔桩机 压桩机 长螺旋钻孔机 反循环钻取土成孔机 回转斗钻孔机 全套管钻孔机 与预制桩挤土成孔法 施 工机械相同 振冲器 以水平振动力挤压周围土体及填料，以提高地基承载力 就地将软土与输入的水泥浆强制搅和，使之硬结为水泥土 就地将软土与喷入的水泥等填料强制搅和使之硬结 以多轴钻切土，制成泥浆后排出，施工时无振动，低噪声，效率较高 深层搅拌桩机 粉喷搅拌桩机 地下连续墙 地下连续墙钻机 主 要 特 点 施工性能好，使用方便，在预制桩施工中使用最广泛，但有振动、噪声及油烟污染。筒式柴油桩锤的软土起动性能差 以蒸气或空气为动力，配套设备庞大，但可作为低公害、超大型的施工机械 以液压为动力，冲击力可以调节，而且低公害，可以在水下打桩 结构简单，使用方便，效率较高，但在紧密粘土、粉沙及卵石中效果较差 以静压力压桩，工作时噪声低，无振动，但设备笨重 可连续切土和排土，成孔速度快，适于地下水位较低的地区施工 将切下来的土制成泥浆后排出，适于地下水位较高地区及大直径的深基础施工 以伸缩钻杆连接的钻斗断续取土，在地下水位较低的地区可免去泥浆护壁 在冲抓斗取土的同时将钢管压入土中，设备较复杂，成孔速度慢，但对地质条件的适应能力较强 将钢管打入土中，然后边拔管边灌注混凝土。通常采用振动桩锤，一般适用于直径在500mm以下的桩 预制桩施工机械打入法 灌注桩施工机械其他施工机械 孔法 软地基处理 16
地下连续墙抓斗
采用抓斗取土，泥浆护壁，在地质条件适宜时可干式取土
图2-6振动桩锤
1—原动机 2—减振器 3—激振器
2.4.2振动桩锤的构成
振动桩锤主要由原动机、激振器和减震器等组成。
1.原动机 振动桩锤一般采用异步电动机，但要求电动机能在强烈的振动状态下可靠的运转，其次是要有较高的起动力矩和过载能力，故应选用耐振电动机。此外，振动桩锤也有采用液压马达驱动的，可以实现无级调频。
2.激振器 一般激振器都采用定向机械激振器，为了适应不同类型的桩以及沉拔桩的要求，可以用改变偏心块中固定块与活动块之间的相互位置来达到调整偏心力矩的目的，调整频率可以采用改变传动比的方法来实现。
3.减振器 为了避免将振动桩锤产生的振动传至桩架，在吊钩与激振器之间必须减
17
振。减振器一般由压缩弹簧组成，但也可采用减振橡胶。
2.4.3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以及振动冲击几种理论，它们分别是中频振动锤、高频振动锤、超高频振动锤以及振动冲击锤的设计原理。
如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图2-7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后进行推导，并令??
??，Z?，可得出振动体的振幅 2M?n?nA?mr
2222M4?Z?(1?Z)Z2式中 ?—激振器的角频率（s?1）
r—偏心块的偏心距（m）
?n—激振体的自振圆频率（s?1）
M—激振体的质量（kg）
m—偏心块的总质量（kg）
?—阻尼系数
18
图2-7 振动体系
由此可得出：
（1）当Z较大时（Z?3），振幅趋近于一定值，这是设计振动锤所要求的。 （2）当Z?1时（???n），振幅最大，即是共振工况，这时偏心力矩不变也可使振幅增大，但不稳定。
19