浅谈高频液压振动锤在苏州河防汛墙加固改造工程中的应用与总结

摘要：本文首先介绍了高频液压振动锤的概念、特点，并通过它在苏州河防汛加固改造工程中的实际应用，总结了高频液压振动锤的优缺点，可供类似工程参考。

关键词： 高频液压振动锤防汛墙加固改造工程

Abstract:This paper first introduces the high frequency vibration of hydraulic hammer concept, characteristics, and through it in the suzhou river flood control and reinforcement renovation engineering of practical application, summarizes the high frequency vibration and the advantages and disadvantages of hydraulic hammer, a reference for the similar project.

Keywords: high frequency vibration hydraulic hammer, flood prevention wall, reinforcement and reconstruction project

中图分类号： TV697.1+3文献标识码：A 文章编号：

前言

苏州河防汛墙加固改造工程项目地处市区，施工现场呈狭长形布置，且周边有大量的历史保护建筑，如四行仓库、苏河艺术馆等等，沿线还有大量的居民住房，特别是老旧未改造民居较多，离开施工现场仅有几米的距离，而防汛墙施工改造项目会有大量的板桩和基础桩施工。如何解决沉桩所产生的噪声、黑烟、振动和挤土等环境影响问题、如何保护好历史建筑物和居民房屋不受沉桩振动破坏问题，都是制约我们整个工程顺利施工的关键所在。为了使工程能够顺利、高效完成，我们通过多方面了解施工信息、机械信息并进行必选，最终选用了高频液压振动锤。

高频液压振动锤

高频液压振动锤的概述

高频液压振动锤是一种发展于20世纪80年代、成熟于90年代的新型液压桩工机械，它依靠柴油机提供强大动力，采用高频振动来实现沉桩和拔桩作业。高频液压振动锤在德国、美国、意大利、荷兰等西方发达国家，已是技术非常成熟的一种环保、高效的工程机械，已广泛应用于社会建设的诸多领域，社会效益和经济效益显著。

2.2 高频液压振动锤的特点

2.2.1 轻便：与静压桩机相比，在相同工况条件下，高频液压振动锤全部工作质量只有静力压桩机的1/20，整套设备运输只需两辆中型卡车，施工时转场非常方便。

2.2.2 高效：一般来说，高频液压振动锤的施工效率是普通桩工机械的10倍，振动沉桩速度一般在4～7m/m i n。若与振动专用桩架配套使用，则可缩短对桩时间，提高工作效率。

2.2.3 环保：高频液压振动锤与电动锤、柴油锤相比，它施工时振感小，噪声小，不扰民，如果配备降噪动力箱，工作时几乎无噪声，非常适合市区、人群较集中的地方和对周围有较严格限制的地方施工。

2.2.4 多功能：高频液压振动锤不仅可以沉拔混凝土预制管桩(P H C桩)、各类型钢板桩和钢护筒，还可作振动沉管灌注桩、薄壁防渗墙、地表压实和深层压实工程的施工。

2.2.5 适用地质范围广：高频液压振动锤分常规型、高频型、无共振型三大系列，根据地质情况和工程需要可选用不同系列、不同激振力的高频液压振动锤做为施工机械，高频液压振动锤穿透卵石层、沙层、建筑垃圾等地质层的能力很强，除了不能入岩，其他任何地质条件它都能适应。

3、高频液压振动锤在苏州河防汛墙加固改造工程中的应用

高频液压振动锤这种设备在国外已经使用了20多年并且相当普遍，而国内由于各种原因使用的相对较少。在这次苏州河防汛墙加固改造项目中，我们特地采用高频液压振动锤来解决遇到的噪声问题、振动问题、挤土问题和环保问题等，下面针对这些问题来看看高频液压振动锤的实际应用。

根据施工现场的地质情况，我们进行振动锤的型号选用。施工区域自然地面标高在3.5m左右，场地内标高4.0～0.1m为杂填土，建筑垃圾较多；标高在0.1～－2.0m的是灰色砂质粘土；标高在－2.0～－8.0m是灰色粘质粘土；标高在－8.0～－13.0m的是灰色砂质粘土；标高在－13.0m以下是灰色粘土。设计桩长为16米～18米，桩顶标高为3.10米，为此我们选用了150T级的振动锤，振动频率设定在20～40Hz，沉桩速度控制在4～8米/分钟，噪声控制在60分贝以下。

沉桩时，采用50T履带式吊机勾吊振动锤，利用吊机主臂将振动锤头送到打桩的位置，用另外一台履带吊机起吊桩，然后将桩送到振动锤的卡嘴，卡嘴卡住桩后，吊机通过微调将桩准确吊移至打桩位置，但是受风吹及吊机操作精度不够等原因，桩尖与设计的桩位会有一定的差距，这时要指挥吊机进行调整的同时，用机械手进行微调推桩至桩位。在桩到达设计桩位后，用机械手导向夹住桩身，控制住桩的垂直度，用经纬仪进行监测调整，桩的垂直度达到规范要求后，立即启动振动锤。刚开始，我们为了追求速度，把振动沉桩的速度控制在6～8米/分，振动频率控制在30Hz左右，在沉桩中发生桩基位移很大，夹具由于振动频率过大而无法控制板桩轴线，板桩脱榫达到5cm以上，后来我们会同设备生产厂的技术人员一起研究改善工艺方法，将沉桩速度放缓至4米/分钟，振动频率减少至20Hz，这样对夹具的位移和主吊车行程速度都能相互配合，使板桩的沉桩质量控制在规范之内。当沉桩碰到地下障碍物，沉桩速度变慢，或者是桩身发生抖动时，我们将桩重新拔起，清除地下障碍物，将孔回填后，重新插桩进行沉桩。通过不断努力和精心施工，我们通过采用高频液压振动锤顺利完成了苏州河防汛墙加固改造项目的板桩工程。

4、总结

高频液压振动锤针对我们这个工程的特殊地理环境、周边多建筑的情况是切实可行的，它解决了一系列的问题，比如上文提到的噪声污染、振动影响和挤土效应等。此外，根据施工时我们进行的监测数据来看，也达到了预期的目标。现总结如下：

4.1噪声污染问题。随着现代居民环境保护意识的不断提高，特别是对环境污染问题尤为关注。如果采用常见的柴油打桩机，从操作上讲是可行的，但是它采用锤击压力沉桩，噪声相当大，而且柴油锤靠喷油来产生压力，柴油的不充分燃烧，冒出的黑烟对周边的环境也造成了污染。而高频液压振动锤是通过工作平台中机械动力转换成液压动力，从而实现振动沉桩，它的噪声主要是从工作平台中发生。为此，我们特地要求生产厂家增加高效环保装置，尽量减少噪声，在整个沉桩施工期间得到了周边街道、居民的一致好评。

4.2振动影响问题。由于我们施工现场有许多保护性建筑物和民居，如果采用常规打桩机，那么打桩产生的振动必定会对周边建筑物有很大影响。在采用高频液压振动锤正式施工之前，为了了解它这方面的实际性能，我们在郊区的农田里进行试验，测试了这种设备的振动幅度和对周边影响的范围。大量试验表明，人对振动最为敏感的频率一般低于10Hz；而大于10Hz之后，随着振动频率的增高，人对振动的敏感程度将显著的降低。根据实验现场的感受，当振动频率设置在25Hz时，我们离开桩身5～8米时，人体已基本没有振动的感觉。从我们施工现场的情况来看，在施工过程中没有居民和单位来反映沉桩对他们建筑物有振动的影响。我们也委托了上海东亚监测公司在沉桩之前对周边建筑物进行布点监测，监测数据表明，无论是振动感以及沉降、位移等数据都达到设计允许规范。

4.3挤土效应问题。柴油锤打桩机和静压沉桩主要是采用压力将桩挤入土中，多余的土方向外侧挤压，造成周围的结构物的位移，使结构物产生裂缝，造成破坏。而高频液压振动锤，它是利用桩锤的液压产生液压频率，使周边的土体液化，周边建筑物距离近，则加大激振力幅，加速土体软化或液化，根据我们对老防汛墙的位移观测，我们采用柴油桩机和高频液压振动锤做了一个对比试验，发现柴油打桩产生的挤土效应，使老防汛墙位移最高达到29cm，而采用高频液压振动锤沉桩所产生的位移只有3～5cm。

4.4高频液压振动锤在施工过程中也存在一些需要改进的问题，比如桩锤的固定导向问题，如果这个问题能解决好，那么将更适用于桩基的沉桩工艺使用。此外，高频液压振动锤头自重重，它采用履带吊勾吊锤头进行沉桩，无法进行固定，所以沉桩时对桩的垂直度固定较差，特别是板桩施工，桩的轴线位移控制，脱榫控制较柴油打桩机差，而且这种设备的辅助设备较多，使沉桩的施工费用大量增加。

最后我们总结了如下表式对比高频液压振动锤和常规打桩机的优劣：

5、结束语

如今，高效、节能、环保已成为科技创新和时展的主题，高频液压振动锤在建设工程中被越来越多的采用。它在桩工机械市场的推广应用，对我国的建设行业意义重大，必将极大地改变传统的施工技术和工艺，从而发挥出更大的社会效应和经济效应。

参考文献：

[1] 王进怀，王卫东，王新申，高频液压振动锤概述[J]现代零部件，2006.11

[2] 陈福全，汪金卫，李大勇，乔卫国，高频液压振动锤打桩的应用概况与研究进展[J]岩土工程学报，2011.10

[3] 苏州河防汛墙加固改造工程板桩施工方案