1、柴油锤打桩机改造方案杨继华 田刚 胡培山 姜跃刚（钻前工程中心）摘要：目前市场在售打桩机主要有柴油锤打桩机及液压压桩机，液压压桩机一般吨位大，价格高，主要用于人工岛建设时桩基础施工，大港油区沿海钻井基础打桩为柴油锤桩机打桩。在滩涂地带，由于浅表层地层软，柴油锤不易燃爆，难以发挥作用，效率低下，故对其实施改造，加装一套静压装置，利用卷扬机作为动力，通过滑轮组将动力传递到桩上实施静压，在软地层段提高打桩效率。另外柴油锤打桩机在打桩过程中柴油锤燃爆排放的废气易被打桩过程中的柴油锤吸入，影响下次燃爆效率。对桩机柴油锤加装排气装置，及时吹走燃爆时排出的废气，可有效解决废气吸入问题。关键词：柴油 锤 静压
2、 打桩机 改造1 引言钻前服务中心现有打桩机二台，型号分别为 JZL-45 和 DD25 型，均为导杆式柴油锤打桩机，主要用于大港油区内钻井井场打桩施工。在打桩施工过程中出现如下问题：（1） 、在滩涂地带打桩时，由于表层地层软，表层部分对桩的阻力小，当桩锤上部分（汽缸）沿导杆落下对下部分（柱塞）压缩时，由于桩下行阻力小，打桩时给桩锤的反作用力小，使得汽缸与柱塞压缩不够，气室中的柴油不易被压燃爆发或爆发的力量小，桩锤容易熄火，操作人员必须多次操作绞车提升桩锤重新打桩，使得打桩时打表层阶段效率显著下降。（2） 、当桩通过表层软地层后，由于桩锤冲力开始提高，打桩效率有一定提升，但由于桩锤柴油燃烧后排
3、出的烟雾围绕在活塞四周。如遇大风天气，可将烟雾吹散，不影响打桩。如遇无风天气，当桩锤再次落下进行气缸压缩时烟雾易被压入气缸，使得气缸内助燃气体减少，柴油燃爆质量下降，打桩冲击力下降，影响打桩效率。以上两问题使打桩施工效率低下，人员劳动强度高。而基础打桩施工一般要求进度快，为保证施工进行，施工单位只有靠增加劳动时间来保证施工进度。如能使上述两问题得到改进，将大大提高工作效率，有效降低人员工作强度。2 实施方案针对以上问题，拟对两打桩机实施改造。具体方法是：（1） 、给两打桩机加装一套滑轮静压装置，该装置由卷扬机，滑轮组构成。在表层地段打桩时，不用柴油锤做动力，用绞车做动力，通过滑轮组传递压力到桩
4、，在软地层直接进行静压，当地层变硬后换用柴油锤打桩。动力传递图如下：4F+G=G+导向滑轮动滑轮桩 平衡梁和定滑轮F桩帽桩锤卷扬机图 1 动力传递图（2） 、给两打桩机加装一套空气压缩系统，将压缩机出口管线布置到桩锤柱塞周围，可以及时吹走打桩时柴油燃爆排出的废气，使其不被下次压缩过程吸入，提高下次柴油燃爆质量，以提高打桩冲击力。改造完成后将会大大减轻人员劳动强度，提高工作效率。3 桩受力分析桩按制作工艺分为预制桩与灌注桩，预制桩又分为打入桩与静压桩，二者均需挤土并主要依靠桩与土之间的静摩擦力来作为桩基础承重力，而端面受力只占很小部分。打桩时必须克服单桩最大竖向承载力才能使桩能往下行。单桩最大竖
5、向承载力与多方面因素有关，主要是土层承载强度、桩身材料、桩长、桩的截面形状。单桩竖向静载荷试验是测定最大竖向承载力的最基本的一种方法，试验时对桩逐级施加竖向载荷，测定桩在各级载荷作用下不同时刻的桩顶位移，求得桩的载荷-位移-时间关系，用以分析确定单桩的极限承载力。受测量条件所限，不便进行单桩竖向静载荷试验来进行单桩极限承载力测量。但通过静压受力分析可知桩的最大受力不会超过桩机及其附属设施自重。可借此设计卷扬机动力。4 卷扬机选取由于受条件所限，不便进行单桩竖向静载荷该实验，而采取了较为简便的方法。如图 1 所示，桩受力为卷扬机传导的拉力与桩锤自重之和，为 4F+G（F 为卷扬机拉力，G 为桩锤
6、重力） ，由于施加在桩上最大的力最多是桩机自重，桩机自重为 16 吨，根据受力分析图，绞车力应为 4 吨，实际选取 5 吨卷扬机。5 具体实施卷扬机加装在支架空隙区域，二根平衡梁安装在桩架下部，平衡梁一方面起到承力的作用，另一方面平衡梁上的滑轮起到定滑轮的作用，两动滑轮安装在桩锤下部。这样就形成了滑轮组，从卷扬机出来的动力经过滑轮组力量加大到四倍，再加上桩锤自身重力，实际施加在桩上的静压力为 4F 与重力之和。卷扬机由电机、滚筒、电磁制动系统组成，可由电器开关控制，当电路接通时，电机工作，滚筒转动，滚筒上的钢丝绳将动力通过导向滑轮、平衡梁上的定滑轮、桩锤上的动滑轮将动力传递到桩，使桩产生向下静
7、压力，另一路开关可控制制动电磁铁，接通开关可使滚筒在任何需要的时候使滚筒立即制动。桩锤排气装置由空气压缩机与与排气管线组成，空气压缩机安装在桩架上，处于固定状态，将排气管线延伸到桩锤附近固定。由于桩锤相对于桩架在打桩时是运动的，所以延伸管线必须是软管线且留有运动余量。6 效果分析对打桩机实施上述两项改造后，在滩涂软地层打桩时，在浅表软地层段可先使用静压装置，利用电力通过卷扬机和滑轮组把动力施加到桩上，直至桩不再下行，此时桩已进入较硬地层，再使用柴油锤动力打桩，整个过程在软地层和硬地层段压桩和打桩均能顺利进行。柴油锤打桩阶段，由于加装了废气排放装置，在有风天气和无风天气都能使打桩过程中的废气及时排放，显著提高燃爆效率，从而整体提高打装效率，可使操作人员劳动强度减小，打桩时效大大提高。参考文献：桩基础的设计方法与施工技术 高大钊等 机械工业出版社 1999.10
