HKZ—600A夯扩桩机的研制

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【摘 要】 现有的夯扩载体桩施工设备具有施工成桩效率低，施工工期长等缺点，针对现场要求，对夯扩桩机进行升级改进，研制了hkz—600a夯扩桩机。

【关键词】 夯扩桩机 夯扩载体桩 施工效率 研制

1 研制背景

夯扩载体桩是由混凝土桩身和承载体构成的，载体是由混凝土夯扩填充料，挤密土体三部分构成的。夯扩填充料大都用建筑拆近垃圾如：砖头、混凝土块、毛石等，通过三击贯入度等指标来控制密实度，然后再夯填一定量的干性混凝土，从而形成载体。夯扩桩的承载力主要来自载体 ，由于地质条件的不同，施工过程中，下沉护筒管是比较费时的，同时，成桩后的振捣质量的好坏人为因素起很大作用，这都是造成施工效率低和质量保证不可靠的主要因素，也是现有夯扩桩机施工中普遍存在的问题。

2 现存施工设备的状况

（1）现有夯扩桩机的施工范围是桩径φ400mm，桩长9m以内，比较适合多层楼房建筑用基础、旧房改造和要求承载力不高的基础中。

（2）桩机沉护筒管的方式：利用卷扬机反压力压入，遇到压入困难的地层利用重锤冲击带入，这个过程有时重锤会将护筒管口打裂或打涨，导致更难沉管，由于桩机总重较轻，反压力明显不足。

（3）桩机护筒提升是利用卷扬机直接提拔，有时灌注完的混凝土和钢筋笼会随护筒管的提升出现浮桩现象。

（4）桩机护筒管的提升和压入共用一个卷扬机，每次提升和压入程序的互换都需要人工去卸绳和挂绳一次。传统夯扩桩机的加压和提升是用电动恒速双卷筒卷扬机中的两个卷筒单独作用来完成。一是加压和提升换向操作不方便；二是电动恒速加压对较硬或硬质等复杂地层的施工中，容易出现加压过快，加压力过大，从而将振动锤闷住，严重会烧坏振动锤电动机；三是电动恒速提升对流塑性比较大的地层容易出现缩径、断桩等缺陷。

（5）重锤提升卷扬机拉力为5T，绳速为16m/min，由于卷扬机拉力不足，经常出现夹锤现象。

（6）混凝土的振捣需要人工操作，质量不可靠。

（7）施工效率低，每台班施工8～10根桩。

3 HKZ—600A夯扩桩机的研制

通过现场考查，征求广大用户的建议，经归纳总结，对现有的桩机施工过程出现的弊端加以改进，并充分考虑到施工现场的特殊性和复杂多变性，在保证成桩质量的基础上提高施工效率，施实如下措施：

结构如图1所示：本机由液压步履式行走机构、底盘、加压滑轮组、门形臂架结构桩架、中空电动变频调幅振动锤、回转机构、大直径单排绳双出绳卷扬机设备、液压系统、电气控制系统、夯扩锤及护筒等组成。所有机构都直接或间接通过底盘连接在一起。

（1）随着建筑市场的发展，大承载力的桩越来越多，一柱一桩，节省材料。HKZ—600A夯扩桩机施工范围，桩径不大于φ600mm，桩长不大于11m，采用液压步履式行走方式，门式桩架采用油缸折叠方式，较长伸缩行程的四支腿油缸，一条行走油缸以辅助行走及回转，同时增加施工时的整机稳定性，可自行起架、行走及±180度回转，该夯扩桩机在施工前后可自行装车、卸车，上下车不需吊机辅助，实现主机运输装卸自动化。经过改进后的设备，扩大了施工范围。

（2）桩机护筒管的压入和提升，由中空电动变频调幅振动锤带动，通过一电动变频大卷筒、双出绳、单排绳卷扬机实现。沉护筒管时，启动振动锤和卷扬正转，在振动锤激振力和卷扬加压力的作用下，护筒管会很快沉入预定深度，提拔护筒管时，启动振动锤和卷扬机反转，护筒管就会边提边振，同时将管内混凝土振捣，确保成桩质量。对软土地区，内外双管结构可以有效的克服桩身缩径等问题。

（3）中空电动变频调幅振动锤，是采用交流变频耐振三相异步电动机，通过变频来改变振动锤的激振力，采用弹簧自动复位调整静偏心力矩的偏心块组结构，通过变频电机的频率来调整偏心块组的动偏心力矩，实现调幅功能。在振动锤的启动和停止过程中，为了减轻共振现象，防止桩机上电气元件损坏，利用偏心块组小的静偏心力矩和大的复位弹簧力来降低振动锤的振幅，达到目的。对于不同的地质条件，选择不同的振动频率来提高施工效率。

（4）电动变频大卷筒双出绳单排绳卷扬机，是通过交流变频电动机实现无级调速的。双出绳是一绳用于提升，一绳用于加压。通过控制电动机的正反转实现。根据不同的地质条件，选择不同的提升和加压速度，特别是提升。提升速度过快，容易出现浮笼、缩径等缺陷。

（5）重锤提升卷扬机拉力为8T，绳速为22m/min，由于桩架高，重锤卷扬拉力增大，加大了重锤上下移动的行程距离，提高了重锤夯扩冲击能量，在振动锤的配合作用下，大大降低了夹锤次数，由于绳速提高到22m/min，所以提升了重锤每分钟冲击次数。总之，通过加大卷扬机的拉力和提高绳速，提高了夯扩成桩效率，并且质量也得以保证。

4 结语

HKZ—600A夯扩桩机适用于粘土、粉制砂土、低饱和度的粘性土、杂填土等地层，可以完成灰土桩、渣土桩及碎石桩的成孔和夯实作业。通过施工实践，改进后的设备，显示出很强的优势，达到了径大桩深，承载力高的要求，适用范围广，质量容易控制，工期短，施工效率明显提高，经济适用，每台班可施工15～18根桩，现已被多家施工单位使用并得到了用户的认可。

参考文献：

[1]夯扩桩机理与设计施工浅述.徐国栋.科技信息，2007年第34期.

[2]王俊林，胡彩虹等.复合载体夯扩桩承载性状试验研究.岩土力学，2006年12月.

[3]夯扩桩扩大头形成机理和桩端承载力特性研究.贾建勋.山西电力，2009年 第A01期.