浅析液压振动沉拔桩锤的改进与应用

摘　要：在利用打桩船进行钢板桩水上拼插施工时，由于桩锤夹具开口较小，要想准确夹住钢板桩仍需很长时间，施工速度较慢。文章主要阐述了德州黄河建业公司的有关人员针对该问题进行了研究，并在雁洲水（船）闸工程中得到了很好的应用，收到了很好的经济效益和社会效益。

关键词：钢板桩；振动桩锤；改进；应用

液压式振动沉拔桩机在最近几年的工程施工中应用的越来越广泛，其技术性能也远高于电动式振动桩机，能适用很多种施工条件，液压式振动锤强度高、体积小、重量轻、整个传动机构全部密封在振动箱内、应用广泛的优点；夹桩器由挂梁及液压钳组成，它的作用是使振动锤与桩身刚性相连，传递激振力。挂梁有一字形和H形两种，分别适用于两点夹桩和四点夹桩振动频率可采用无级调节。它可以很容易地对不同的地质采取不同的振频而完成最佳的沉桩效果，这也是电动式振动沉拔桩机所不能比拟的。然而，在进行钢板桩水上拼插时，施工速度比较慢、效率低，成为一个较为棘手的问题。

1、打桩船进行钢板桩水上拼插施工时存在的问题

在利用打桩船进行钢板桩水上拼插施工时，施工的具体过程是：先利用浮吊将钢板桩垂直吊运至准确位置，由施工人员对准锁扣，慢慢下放，与相邻钢板桩锁口相互扣接，当两钢板桩相互扣接牢之后，浮吊再起吊液压振动沉拔桩锤，当把桩锤吊至钢板桩上方时，由于桩锤夹具开口较小，即使施工人员借助绳缆不断调整夹具开口位置，要想准确夹住钢板桩仍需很长时间。

由以上施工过程可以看出，每沉入一根钢板桩，浮吊需要吊运两次（一次是吊运钢板桩，一次是液压振动沉拔桩锤），沉打一根钢板桩需要20分钟，施工速度较慢。

雁洲水（船）闸是市桥河流域综合治理的关键性控制工程，其任务是防洪（潮），位于广州市番禺区市桥河河口，由水闸和船闸组成，工程等级为Ⅱ等，规模为大（2）型，水闸共9孔，单孔宽度为16.0米，总净宽144米。本工程施工期间除短期特殊情况外，不允许断航，根据设计要求，导流方案采用二期双排钢板桩围堰。双排钢板桩围堰即在围堰轴线两侧各设置一排钢板桩，两排桩之间回填砂砾石料并通过拉杆连接成整体，形成挡水挡土结构。钢板桩采用拉森式SP-IV型（U型），桩长21米。根据当时施工现场的实际情况，按当时的施工设备及施工方法，施工速度较慢。2009年3月，德州黄河建业公司的有关技术人员对该技术难题进行了攻关，成功的解决得了这一难题。

2、液压振动沉拔桩锤的改进情况

为了加快施工进度，提高经济效益，改进的主要内容是如何缩短沉入每根钢板桩的工作时间。为有效解决这一问题，我们走访了很多厂家及相关的施工现场，对他们的技术进行了总结，发现目前没有较为有效的技术。最后，技术人员经过现场查看及研究，决定从以下两方面对液压振动沉拔桩锤进行改进：

2.1缩短浮吊吊运钢板桩和振动桩锤的时间。

在以上施工过程中可以看出，每沉入一根钢板桩，浮吊需要吊运两次（一次是吊运钢板桩，一次是液压振动沉拔桩锤），经过现场查看，在振动锤外壳四角增加4个吊环，考虑从吊环上系上钢丝绳，利用钢丝绳将钢板桩一次性吊运到位，钢板桩横向方向正好与振锤夹具开口方向一致，然后振锤下落，夹具开口正好对准钢板桩上部，进行施打。这样减少了一次吊车起吊的时间，同时缩短了振锤夹具对准钢板桩的时间。

具体改进措施是：先在钢板桩顶部腹板适当位置用气割开出空洞，每侧一个，对称布置，此时应注意开孔位置，要保证利用钢丝绳起吊后，钢板桩上首要离开振锤夹具一定距离，以10-20cm最佳，此时当钢板桩精确定位后，振锤下落，夹具开口正好落入钢板桩，夹住钢板桩进行安插施工。振锤下落安插钢板桩施工过程中，钢板桩腹板两侧的吊钩自行脱落，无需人工进行摘钩。

2.2加大夹具开口，缩短振动桩锤夹住钢板桩的时间。

当把桩锤和钢板桩一起起吊后，由于桩锤夹具开口较小，需要借助地面施工人员用绳缆调整夹具开口方向才能准确夹住钢板桩。为了使桩锤较短时间内夹住钢板桩，我们采取了加大桩锤夹具开口的方法：在原有夹具开口端部，加焊长15cm左右的钢板，与原桩锤夹具开口向外倾斜成30o左右的夹角，只要钢板桩顶部进入夹具开口范围内，桩锤下落，就能准确夹住钢板桩。这样就大大缩短了钢板桩安插施工的时间，加快了施工进度。

如图所示：

经过以上两方面的改进后，利用浮吊安插钢板桩的施工进度比以前有了大大的提高。在没有改进以前，每台浮吊平均每天只能安插钢板桩22根，经过改进后，每台浮吊平均每天能安插钢板桩28根，在相同的工作条件下，施工速度比以前提高了1/4，改进后效果明显。通过网络查询检索，我国还没有此项技术的改进，该技术大大的促进了液压振动沉拔桩机的发展。体现了我国液压振动沉拔桩机的进步。

3、液压振动沉拔桩锤的应用

在现场施工的2台液压振动沉拔桩锤全部按上述方法改进后，根据改进前后各10天的现场施工记录统计表可以看出，施工速度明显加快，由改进前的平均每天22根/台提高到28根/台。

在原有振动沉拔桩锤的基础上，对桩锤部分进行改进，在桩锤的四角各焊接一个吊耳；在夹具前端焊接钢板，加长夹具，扩大夹具开口。每台振动桩锤所需试验费用为2100元，广州市番禺区市桥河雁洲水（船）闸工程采用钢板桩围堰施工，整个围堰施工共需钢板桩4020根，共有2台浮吊进行施工。如果按照以前的方法进行施工共计需要92天，改进后需要72天，工期比以前提前20天，不考虑工期提前所带来的经济效益，按每天每台浮吊包括施工人员共需费用8000元计算，共增加效益320000元，为企业带来了较好的生产效益和社会效益。（见下表）

改进前后经济效益对比分析表

通过对液压振动沉拔桩锤的改进研究，在浮吊安插钢板桩的施工速度较改进前有了较大提高。在相同的施工条件下，施工速度比以前提高了1/4，应用效果明显。该项目减少了资源、材料的浪费，对液压振动沉拔桩锤的改进、试验，成功的解决了缩短沉入每根钢板桩的工作时间，提高了工程施工效率，缩短了工期，降低了生产成本，降低了劳动强度，取得了较大的经济效益和社会效益。

4、总结

通过以上分析可以看出，对振动沉拔桩锤进行改进后，所需费用很少，但其所带来的经济效益是非常可观的。通过施工效果来看，改进后明显加快了施工进度，如果在以后的施工过程中，一开始就对其进行改进，其加快施工进度的效果显著，从而能提前工期和提高经济效益。随着科技的进步，该设备今后的应用中还会出现其他的不足之处，因此，我们在以后的工作中，要积极的摸索发展，使其更加完善，更加有利于我们的使用。

参考文献：

[1]管松　钢管桩打拔桩施工研究　工程与建设　2006年

[2]李伟、袁旭　船坞坞口围堰钢板桩拔除工艺设计与实践2011年

[3]陈鸣　ICE液压振动沉拔桩机结构特点及应用　1999年

第一作者简介：郝小贞，女，全日制本科学历，学士学位，德州黄河建业工程有限责任公司。