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柴油锤打桩机的一项技术改进措施

柴油锤打桩机在软土地层上打桩时,往往由于反作用力过小,压缩量不够而无法引燃起爆,要用吊钩多次吊起锤头脱钩冲击,才能起动。笔者在工程实践中也遇到了上述问题,经过不断试验和探索,对柴油锤打桩机进行了一项技术改进,取得了很好的效果。

[关键词]柴油锤打桩机 软土层 压缩比 空压机 技术改进

0.前言

导杆式柴油锤打桩机原理简介:主体由汽缸和柱塞组成,其工作原理和单缸二冲程柴油机相似,利用喷入汽缸燃烧室内的雾化柴油受高压高温后燃爆所产生的强大压力驱动锤头工作。导杆式柴油锤以柱塞为锤座压在桩帽上,以汽缸为锤头沿两根导杆升降。打桩时,先将桩吊到桩架龙门中就位,再将柴油锤搁在桩顶,降下吊钩将汽缸吊起一定高度,脱开吊钩让汽缸下落套入柱塞,将封闭在汽缸内的空气进行压缩,汽缸继续下落,直到缸体外的压销推压锤座上燃油泵的摇杆时,燃油泵就将油雾喷入缸内,油雾遇到燃点以上的高温气体,当即发生燃爆,爆发力向下冲击使桩下沉,同时向上顶推,使汽缸回升,待汽缸重新沿导杆坠落时,又开始第二次冲击循环。柴油锤的工作是靠压燃柴油来启动的因此必须保证汽缸内的封闭气体达到一定的压缩比,有时在软土地层上打桩时,往往由于反作用力过小,压缩量不够而无法引燃起爆,就需要用吊钩多次吊起锤头脱钩冲击,才能起动。笔者所在的新密电厂二期2×1000MW机组工程位于河南省新密市曲梁乡王庄,部分建筑物下基础采用PHC 管桩,设计采用6 吨导杆式柴油锤打桩机施工。在施工过程中遇到较厚的弹性土层(软土层),使气缸经常熄火,锤击数大幅增加,进尺缓慢,工人需要频繁启动柴油锤,施工效率极低,不能在预定工期完工。经过技术人员讨论分析后,认为是地层的原因使气缸内油气混合体燃烧不充分,导致熄火。经过探索和试验,不断进行技术改进,解决了燃烧不充分的问题,在不更换设备的情况下,施工效率大大提高。

1.工程概况及地质条件

施工区域自然地面高程约为146.1~151.0 米,东西向宽约600 米,南北长约450 米。淋水构架及主水槽下为PHC- B500(100)- 25b 管桩,桩长25m,桩顶标高3.30m,共计772 根。中央竖井及进水沟下为PHC- B600(110)- 25b 管桩,桩长25m,共计72 根。桩分为两节,长度分别为12 米和 米。设计要求施工机械采用导杆式柴油锤打桩机,锤重为6 吨或8 吨。设计单位根据试桩数据,要求8 吨锤只能施打直径600的管桩,直径500 的管桩用8 吨锤施打容易打破桩头。

地质条件:场地土类型为中软场地土;场地覆盖层厚度dov>50m,建筑场地类别为Ⅲ类。根据本次勘察资料,场地岩土地层为第四系冲洪积形成的全新统~中更新统地层,岩性主要为黄土状粉土、粉土、粘性土、砂和碎石。

水文条件:地下水为孔隙潜水,主要靠大气降水入渗补给,主要排泄方式为蒸发与径流,部分为农村生活、灌溉用水方式排泄。地下水稳定水位埋深7.40~9.60m。

2.施工中遇到的问题

施工开始后,发现在第一节桩入土约8 米至11 米时遇到2 至8 米厚的弹性土,当气缸下落时,桩体进尺较大,但是随即反弹上来,每一锤击实际进尺非常小,甚至不进尺。当桩体反弹行程较大时,气缸会冒出大量黑烟,气缸起跳高度越来越低,逐渐熄灭。当遇到弹性土时,气缸启动后,一般只能持续1 至3 个循环就熄火,频繁的启动,大大增加工人的劳动强度,并且施工速度极低。施工记录显示每根桩锤击数为2000击左右,时间为3.2 小时左右。监理和业主方要求施工单位研究解决方法,不能延误工期。

3.改进措施

经过技术人员的研究,认为地层太软,在气缸缸体下落时,地层不能提供较大的支持力,活塞的向下行程较长,气缸内的压力达不到或刚刚达到油气混合体的燃爆点,使燃料不能充分燃烧,爆炸声沉闷,产生大量的黑烟,当汽缸体再次下落时,大量黑烟不能迅速消散,仍然充斥于气缸缸体内,导致缸体内氧气不足,造成燃烧不充分的另一个原因,如此恶性循环下去,一般1 至3个循环后就熄火了。经过技术人员的讨论,决定在打桩机上捆绑一台空压机,把送风橡胶管绑在活塞上,将出风口对准气缸的进风口。用高压空气将燃烧过的废气(即黑烟)吹出气缸,换成新鲜空气,以提供较多的气。开始用的是6m3/min 的空压机,效果不是太理想,后采用8m3/min 的空压机,发现空压机喷出的高速空气流能将气缸内的黑烟几乎全部吹走,气缸起跳有力,起跳高度均匀,爆炸声清脆,表明燃爆充分,锤击有力。桩体入土速度加快,气缸不再频繁熄火,工人劳动强度大大降低,施工速度明显提高,施工记录显示每根桩锤击数为900 击左右,时间为1.2 小时左右。

4.经验总结

现有的导杆式柴油锤打桩机在遇到相似地层,出现同类情况时,都可以采用相同的方法改进机械,提高施工效率。柴油锤打桩机生产厂家可以改进设计,在产品上直接加装空压机系统,当遇到弹性地层时,就打开空压机系统。

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