锤击法
利用桩锤的冲击能量克服地基土对桩的阻力,而将桩打入到预定深度,适用于软塑或可塑的粘性土层。使用的主要设备有桩架、桩锤、动力设备等。常用的桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤和柴油锤等四种。落锤的锤体用铸铁做成,重量为250~2000千克,用人力或卷扬机提升,靠锤体自由下落的冲击能量打桩。其优点是结构简单,但打桩速度慢。单动汽锤是利用蒸汽或压缩空气的能量提升锤体,靠锤体自由下落的冲击能量打桩;锤体重量为1500~10000千克,每分钟锤击次数为25~30次,是较为常用的一种桩锤。双动汽锤是汽缸固定在桩顶,靠蒸汽或压缩空气的能量推动锤体在汽缸内上下运动: 因其冲击频率高,不仅可打桩,还可拔桩,被广泛应用于打桩施工。柴油锤有杆式和筒式两种,其工作原理与柴油发动机汽缸的原理相似,打桩效率也较高,也是较为常用的一种桩锤。桩锤的重量是打桩施工中的重要参数。打桩宜用重锤轻打,落距不宜太大,以免将桩顶打裂,或使桩顶以下1/3桩长范围内产生水平裂缝;轻锤重打,锤击动能很大部份被桩身吸收,工效低,还易于打碎桩头。因此,锤重应根据土质、桩重和桩的类型慎重选用。打桩时为避免先打入的桩被后打入的桩推挤而发生水平位移,要合理安排打桩顺序。多排桩时,可逐排改变推进方向; 同一排桩,可间隔跳打;大面积打桩时,一般从中间先打,逐渐向四周推进。
射水法
也称为射水沉桩法。是锤击法与振动法的一种辅助方法。利用高压水流,通过安装在桩侧面或空心桩内的射水管,冲松桩尖周围的土层,达到减少桩下沉阻力的目的。一般用于沙土层中,效率很高。当桩尖下沉到距设计标高约1~1.5米时,应停止射水,用锤击法或振动法将桩沉到设计标高。
打桩过程分为三个阶段:
①重锤自由下 落。先用卷扬设备将重锤提起,使其具有足够 的重力势能,重锤释放后作自由落体运动,其全 部重力势能转变为动能。
②重锤与桩的完全非弹性碰撞。由于重锤与桩 之间相互作用的冲力极大,桩所受到地面的阻 力可忽略,碰撞时重锤与桩的总动量保持守恒。 根据动量守恒定律,有mv=(m+M)V,其中 m与v为重锤的质量和其碰撞前的速度,M为桩的质量,V为重锤和桩在碰撞后的共同速度。
③重锤与桩共同运动。它们共同的质量为 m+M,初速度为V,所遇到的土壤阻力比其重 力大很多,重力可忽略。利用碰撞后重锤与桩 的剩余动能,使它们克服土壤的阻力作功而进入土层。
打桩船
打桩船是指水工建筑打基桩和拔桩用的工程船。通常以打桩长度命名,如36米打桩船,54米打桩船等。船型为钢制箱型结构,非自航。船艏正中设有坚固的三角桁架式桩架机构和打桩锤。作业时,通过钢缆、滑轮、绞车等连动机构完成吊桩、移船、定位工作,借助桩锤爆发力将桩打入水下。换上沉拔桩锤,可以把打入土中的桩拔起。去掉桩锤可作起重船使用。打桩船可在一定水深的沿海和江河、湖泊上作业。作业时需要抛锚船、拖船、桩驳配合。