1、第四章第四章 桥梁工程机械桥梁工程机械第四节第四节 钻孔机械钻孔机械一、全套管钻机一、全套管钻机全套管施工法全套管施工法 贝诺特施工法贝诺特施工法 1.1.分类分类（2 2）分体式）分体式 （1 1）小型机）小型机直径在直径在1.2m1.2m以下以下 （2 2）中型机）中型机直径在直径在1.21.21.5m1.5m之间。之间。（3 3）大型机）大型机直径在直径在1.5m1.5m以上。以上。2 2）按成孔直径分为三种类型：）按成孔直径分为三种类型：（1 1）整机式）整机式 1 1）按结构形式全套管钻机分为两大类：）按结构形式全套管钻机分为两大类：2.2.特点及适用范围特点及适用范围（6 6）全套
2、管施工法还可以做斜桩，用搭接桩法可）全套管施工法还可以做斜桩，用搭接桩法可以做桩列式连续挡土墙。以做桩列式连续挡土墙。1 1）全套管设备施工的优点是：）全套管设备施工的优点是：（1 1）适应范围广；）适应范围广；（2 2）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；（3 3）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁；）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁；（4 4）扩孔率小，成孔准确，节约混凝土；）扩孔率小，成孔准确，节约混凝土；（5 5）遇有较大的卵石层，只要抓斗能抓起就可通）遇有较大的卵石层，只要抓斗能抓起就可通过，施工速度较旋转钻机更快一些，并且可以
3、确切搞过，施工速度较旋转钻机更快一些，并且可以确切搞清楚持力层的地质情况；清楚持力层的地质情况；1 1）全套管设备施工的优点是：）全套管设备施工的优点是：（1 1）适应范围广；）适应范围广；（2 2）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；1 1）全套管设备施工的优点是：）全套管设备施工的优点是：（1 1）适应范围广；）适应范围广；（2 2）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；1 1）全套管设备施工的优点是：）全套管设备施工的优点是：（1 1）适应范围广；）适应范围广；1 1）全套管设备施工的优点是：）全套
4、管设备施工的优点是：（1 1）适应范围广；）适应范围广；（2 2）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；1 1）全套管设备施工的优点是：）全套管设备施工的优点是：（1 1）适应范围广；）适应范围广；（3 3）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁；）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁；（2 2）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；1 1）全套管设备施工的优点是：）全套管设备施工的优点是：（1 1）适应范围广；）适应范围广；（4 4）扩孔率小，成孔准确，节约混凝土；）扩孔率小，成孔准确，节约混凝土；（3
5、 3）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁；）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁；（2 2）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；1 1）全套管设备施工的优点是：）全套管设备施工的优点是：（1 1）适应范围广；）适应范围广；（5 5）遇有较大的卵石层，只要抓斗能抓起就可通）遇有较大的卵石层，只要抓斗能抓起就可通过，施工速度较旋转钻机更快一些，并且可以确切搞过，施工速度较旋转钻机更快一些，并且可以确切搞清楚持力层的地质情况；清楚持力层的地质情况；（4 4）扩孔率小，成孔准确，节约混凝土；）扩孔率小，成孔准确，节约混凝土；（3 3）在使用落锤式抓斗
6、取土时，不采用泥浆护壁；）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁；（2 2）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；1 1）全套管设备施工的优点是：）全套管设备施工的优点是：（1 1）适应范围广；）适应范围广；（6 6）全套管施工法还可以做斜桩，用搭接桩法可）全套管施工法还可以做斜桩，用搭接桩法可以做桩列式连续挡土墙。以做桩列式连续挡土墙。（5 5）遇有较大的卵石层，只要抓斗能抓起就可通）遇有较大的卵石层，只要抓斗能抓起就可通过，施工速度较旋转钻机更快一些，并且可以确切搞过，施工速度较旋转钻机更快一些，并且可以确切搞清楚持力层的地质情况；清楚持力层的地
7、质情况；（4 4）扩孔率小，成孔准确，节约混凝土；）扩孔率小，成孔准确，节约混凝土；（3 3）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁；）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁；（2 2）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用；1 1）全套管设备施工的优点是：）全套管设备施工的优点是：（1 1）适应范围广；）适应范围广；（6 6）全套管施工法还需要专用吊车配合和土方机）全套管施工法还需要专用吊车配合和土方机械运土，配套费用高械运土，配套费用高（5 5）拔管时，可能发生钢筋笼上浮）拔管时，可能发生钢筋笼上浮 ；（4 4）用落锤式抓斗挖掘时将使桩尖土层松软；
8、）用落锤式抓斗挖掘时将使桩尖土层松软； （3 3）若地下水以下有厚）若地下水以下有厚5m5m以上细砂层时，有可能导以上细砂层时，有可能导致套管摇不动，拔不出；致套管摇不动，拔不出； ；（2 2）在软土、含地下水砂层中挖掘引起设备移位、歪斜；）在软土、含地下水砂层中挖掘引起设备移位、歪斜； 2 2）全套管设备施工的弱点是：）全套管设备施工的弱点是：（1 1）因机重大，在某些施工中不适合；）因机重大，在某些施工中不适合； 一、液压油的主要性质一、液压油的主要性质 1. 1. 密度密度 密度指单位体积液体的质，=m/v，单位为kg/m3。 密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略不计。一
9、般取液压油=900kg/m 3。 2. 2. 可压缩性可压缩性 在温度不变的情况下，液体受压力作用而发生体积缩小的性质。液体的可压缩性虽比钢材大100150倍左右，但在实际工程应用中一般不考虑。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 2 2）限压、安全回路）限压、安全回路 工况：溢流阀手柄较紧，正常情况下无油通过，只有在超载、制动、行程终了时溢流阀才有油通过。 模块七模块七 液压基本回路液压基本回路 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 2 2）限压、安全回路）限压、安全回路 工况：溢流阀手柄较紧，正常情况下无油通过，只有在超载、
10、制动、行程终了时溢流阀才有油通过。 模块七模块七 液压基本回路液压基本回路 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 2 2）限压、安全回路）限压、安全回路 工况：溢流阀手柄较紧，正常情况下无油通过，只有在超载、制动、行程终了时溢流阀才有油通过。 模块七模块七 液压基本回路液压基本回路 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 3. 3. 黏性黏性 1 1）黏性的物理本质黏性的物理本质 液体受外力作用而流动时,由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力,导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为黏性. 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传
11、动港口机械液压与液力传动 2 2）黏度）黏度 黏性的大小用黏度来表示。 （1 1）动力黏度）动力黏度 动力黏度又称绝对黏度，用来表示，它反映了液体接触层间内摩擦力的大小程度。由于与力有关，所以称为动力黏度。动力黏度的单位为Pas（帕秒）。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 （2 2）运动黏度）运动黏度 运动黏度是液体动力黏度与密度的比值，用来表示，即 运动黏度的法定计量单位是斯（m2s），记作St。由于该单位较大，故常采用非法定计量单位cSt（厘斯）来表示，它们之间的换算关系为 1m2s=106mm2s=106cSt 模块二模块二 液
12、压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 我国液压油的标号用油液40时的运动黏度平均值来表示。 例如：牌号为LHL32号的液压油，就是指这种油液在40时的运动黏度平均值为32cSt。 （3 3）相对黏度）相对黏度 一般用恩氏粘度计来测定油液的相对黏度。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 3 3）黏度与温度的关系）黏度与温度的关系 黏度与温度成反比。 （1 1）油温变化原因）油温变化原因 环境温度变化、液压系统发热。 （2 2）油温变化对系统的影响）油温变化对系统的影响 若油温升高：油液黏度下降，泄漏
13、增加，油液易氧化变质。 若油温下降：油液黏度上升，流动阻力增加，易堵塞狭小孔道。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 液压油的黏温特性常用黏温指数VI（其值详见有关技术手册）来表示。VI越大，黏温特性越好。 4 4）黏度与压力的关系）黏度与压力的关系 黏度与压力成正比。 影响很小，一般忽略不计。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 二、液压油的选用二、液压油的选用 液压油既是传动介质，又兼具冷却、润滑、冲洗、防锈等作用。 （一）对液压油的使用要求（一）对液压油的使用要求 l.具有
14、适宜的黏度和良好的黏温特性； 2.具有良好的热稳定性和氧化稳定性； 3.具有良好的抗泡沫性和空气释放性； 4.闪点要高，凝点要低； 5.具有良好的抗磨性和防锈性； 6.具有良好的抗乳化性； 7.质量要纯净。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动（二）液压油的品种（二）液压油的品种 类型品种代号名称组成与特性矿物油型液压油L-HH全损耗系统用油无抗氧剂的精制矿物油，只能用于简单设备或低压系统。L-HL普通液压油精制矿物油并改善其防锈性和抗氧性，常用于中、低压系统。L-HM抗磨液压油HL油并改善其抗磨性，适用于港口设备等露天、野外作业的高压系
15、统，以及其它有专门要求的低、中、高压系统。L-HG液压导轨油HM油并具有粘滑性，用于各类机床的导轨润滑。L-HR高粘度指数液压油HL油并改善其粘温性，适用于环境温度变化大的低压系统，也用于数控机床液压系统。L-HV低温液压油HM油并改善其粘温性，适用于工程机械、农业机械和车辆液压系统，也适用于寒冷地区作业的液压系统。难燃型液压液L-HFAE水包油乳化液水多油少，适用于易燃易爆场合。L-HFB油包水乳化液油多水少，适用于冶金、轧钢和矿井设备的低压系统。L-HFC水-乙二醇液含聚合物水溶液，适用于冶金、煤矿等行业的低压和中压系统。L-HFDR磷酸酯液氧氯化烃无水合成液，适用于冶金、火力发电、燃气轮
16、机等高温高压下操作的系统。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 （三）液压油的选择（三）液压油的选择 l. l.品种的选择品种的选择 港口设备常用普通液压油L-HL和抗磨液压油L-HM。 2.2.标号（黏度等级）的选择标号（黏度等级）的选择 选择因素：工作压力、运动速度、环境温度等。 通常根据液压泵的类型和要求选择黏度等级。详见表22。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动课题二液体静力学
17、课题二液体静力学 静止液体：指液体内部质点之间没有相对运动，液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。 一、液体的静压力一、液体的静压力 液体在单位面积上所受的作用力称为压力。 p=F/A 压力与作用力成正比，与载面积成反比。 液压传动中所称的压力，实际上就是物理学中的压强。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 【分析】各种常用单位换算。 1MPa106Pa 1个大气压1.0133105MPa105Pa 1kg/cm2 0.98104MPa105Pa 【结论】1个大气压1kg/cm2 【说明】在企业里，有时将kg/cm2读成公斤，虽不规范，
18、但较为流行。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 二二、压力的表示、压力的表示方法方法 绝对压力：包含大气压力。 相对压力：又称表压力，相对压力=绝对压力-大气压力 真空度：当绝对压力低于大气压力时，绝对压力不足大气压力的那一部分值。 【分析】液压泵从油箱中吸油，油箱未完全封闭，求液压泵吸油口、压油口及油箱油面的三种压力。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动位置绝对压力相对压力真空度油箱
19、油面吸油口0.6个大气压压油口50个大气压 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 【分析】液压泵从油箱中吸油，油箱未完全封闭，液压泵吸油口绝对压力为0.6个大气压，压油口绝对压力为50个大气压，求液压泵吸油口、压油口及油箱油面的三种压力。 三、液体作用在平面和曲面上的力三、液体作用在平面和曲面上的力 1.1.液体作用在平面上液体作用在平面上 液体作用在平面上的力，等于液体压力与作用面积的乘积。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动42DppAF 2.2.液体作用在曲面上液体作用在曲面
20、上 液体作用在曲面某一方向上的力，等于液体压力与该方向投影面积的乘积。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动42dppAF 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动课题三液体动力学课题三液体动力学 一、流量和平均流速一、流量和平均流速 1.1.两个假设两个假设 （1）理想液体：既无粘性又不可压缩的液体； （2）稳定流动：流动液体中任一点的p、v和都不随时间而变化流动。 2. 2.流量和平均流速流量和平均流速 通流截面流束中所有与流线正交的截面（垂直于液体流动方向的截面）。 模块二模块二
21、液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 （1 1）流量）流量 单位时间内通过某一通流截面的液体体积。 qV/t 【分析】单位有m3/s、l/min等，常用l/min。 【注意】此式为定义式，工程实际中难以用此式来做计算。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 （2 2）流速）流速 因 qV/tAL/tAv 故 v=q/A 【说明】由上式可知，当截面积一定时，流速与流量成正比；当流量一定时，流速与截面积成反比。 【问题】为什么在医院挂水时，皮管流速与阀口通流截面积成正比？ 【说明】q=Av是流量计算的
22、实际应用式。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 二、连续性方程二、连续性方程 【分析】单位时间内流经管路任一截面液体质量处处相等。 【结论】液体在单个连续密封液流通道内稳定流动时，流量处处相等。222111vAvA常数 Avq 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 【注意】液体分流、集流时，流入节点的流量等于流出节点的流量，即 q入q出。 【举例】单杆活塞式液压缸活塞直径D100mm,活塞杆直径d=50mm,进、回油管直径d0=20mm,输入流量q=100L/min,求进油管、活
23、塞及回油管的速度v1、v、v2 。 解： 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 1.1.进油管流速进油管流速3 . 502. 060/101004412321dqAqv进进m/s 2.2.活塞的运动速度活塞的运动速度212. 01 . 06010100441232Dqv进m/s 3.3.回油管流速回油管流速 975. 3212. 02050100)(41)(41222202220222dvdDdvdDAqv回回m/s 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 模块二模块二 液压流体力学基
24、础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动课题四液体流动时的压力损失课题四液体流动时的压力损失 一、液体的流动状态一、液体的流动状态 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 层流：液体质点沿管路作直线运动，呈互不混杂的有层次流动； 紊流：液体质点呈紊乱、混杂状态的流动。 紊流的压力损失远比层流大得多。 二、沿程压力损失二、沿程压力损失 p（l/d）v2/2 沿程阻力系数，与油液的黏度等有关，查表或计算可得。 三、局部压力损失三、局部压力损失 pv2/2局部阻力系数，与局部装置的形状及油液的黏度等有关，查表可得。 模块二
25、模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 四、管路系统的总压力损失四、管路系统的总压力损失 系统总的压力损失为所有沿程压力与所有局部压力损失之和。 【推论1】在液压传动的压力油路内，液体如果没有流动，就没有压力损失，压力就处处相等。 【推论2】减少压力损失的方法：缩短长度、增大管径、减小流速或流量、降低油液黏度、减少局部装置数量、提高元件内表面质量。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动课题五液压冲击
26、和空穴现象课题五液压冲击和空穴现象 液压冲击：液压系统中，由于某种原因（如速度急剧变化）， 引起压力突然急剧上升，形成很高压力峰值的现象。 如：急速关闭自来水管时，水管可能发生振动和噪声。 一、液压冲击一、液压冲击 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 1.1.液压冲击产生的原因液压冲击产生的原因 （1）迅速使油液换向或突然关闭油路，使液体受阻，动能转换为压力能，使压力升高。 （2）运动部件突然制动或换向，使压力 升高。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 2.2.液压冲击的危害液
27、压冲击的危害瞬间压力峰值远大于工作压力，引起振动、噪声，导致某些元件如密封装置、管路等损坏；使某些元件（如压力继电器、顺序阀等）产生误动作。 3.3.减小液压冲击的措施减小液压冲击的措施 （1）延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间； （2）限制管道流速及运动部件速度； （3）加大管道直径，尽量缩短管路长度； （4）采用软管，以增加系统的弹性。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 二、二、 气穴（空穴）现象气穴（空穴）现象 气穴现象：液压系统中，由于某种原因（如速度突变），使 压力降低而使气泡 产生的现象。 1.1. 产生原因产生原因 压
28、力油流过节流口、阀口或管道狭缝时，速度升高，压力降低；液压泵吸油管道较小，吸油高度过大，阻力增大，压力降低；液压泵转速过高，吸油不充分，压力降低（如高空观缆）。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 混入气泡（轻微气穴） 空气 溶入气体分子（严重气穴） 蒸汽、汽泡（强烈气穴）2.2.气体来源气体来源 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 3.3.危害危害（1）液流不连续，流量、压力脉动（2）系统发生强烈的振动和噪声（3）发生气蚀 4.4.减小气穴的措施减小气穴的措施 （1）减小小孔和
29、缝隙前后压降，希望 p1/p2 3.5 。 （2）增大直径，降低高度，限制流速。 （3）管路要有良好密封性防止空气进入。 （4）提高零件抗腐蚀能力，采用抗腐蚀能力强的金属材料，减小表面粗糙度。 （5）整个管路尽可能平直，避免急转弯缝隙，合理配置液压元件。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 1-1-主机；主机；2-2-钻机；钻机；3-3-套管；套管；4-4-锤式抓斗；锤式抓斗；5-5-钻架钻架 3.全套管钻机的总体结构及工作原理全套管钻机的总体结构及工作原理（1 1）. .总体结构总体结构（2 2）工作原理）工作原理 a a）用套管工作
30、装置将套管一面沿圆周方向往复晃动，一面压入）用套管工作装置将套管一面沿圆周方向往复晃动，一面压入地层中；地层中；b b）用落锤式抓斗取土；）用落锤式抓斗取土；c c）接长套管；）接长套管；d d）当套管达到）当套管达到预定标高后，清孔并插入钢筋笼及水下混凝土导管；预定标高后，清孔并插入钢筋笼及水下混凝土导管；e e）灌注水）灌注水下混凝土，灌注的同时拔套管，直到灌注完毕下混凝土，灌注的同时拔套管，直到灌注完毕二、旋转钻机二、旋转钻机 旋转钻机是采用下沉入孔中的钻头旋转切土的方旋转钻机是采用下沉入孔中的钻头旋转切土的方式成孔的施工机械式成孔的施工机械 。1.1.分类、特点及适用范围分类、特点及适
31、用范围1 1）分类）分类旋转钻机按其钻孔装置可分为：旋转钻机按其钻孔装置可分为：（1 1）有钻杆钻机：）有钻杆钻机：这种钻机通过转盘旋转或悬挂动力这种钻机通过转盘旋转或悬挂动力 头旋转带动钻杆，并传递动力到钻头旋转带动钻杆，并传递动力到钻 具切土，并可通过钻杆对钻具施加具切土，并可通过钻杆对钻具施加 一定的压力，增加钻进能力。一定的压力，增加钻进能力。（2 2）无钻杆钻机（潜水钻机）：）无钻杆钻机（潜水钻机）：通过潜水电机旋转带通过潜水电机旋转带动钻具切土，电机跟随钻具工作，潜入孔底，整个钻具以动钻具切土，电机跟随钻具工作，潜入孔底，整个钻具以悬挂方式工作，故成孔垂直度好悬挂方式工作，故成孔垂
32、直度好 1-1-空压机；空压机；2-2-起重机；起重机；3-3-旋转弯管；旋转弯管；4-4-风管；风管；5-5-主动钻杆；主动钻杆；6-6-转盘；转盘；7-7-液液压泵；压泵；8-8-泥浆；泥浆；9-9-钻杆；钻杆；1010、12-12-异径连接器；异径连接器；11-11-压重块；压重块；13-13-钻头；钻头；14-14-吸泥管；吸泥管；15-15-吸浆泵吸浆泵有钻杆钻机总体结构图有钻杆钻机总体结构图无钻杆钻机总体结构图无钻杆钻机总体结构图1-1-泥沙滤网；泥沙滤网；2-2-抽水泵；抽水泵；3-3-起重吊车；起重吊车；4-4-钢丝绳支架；钢丝绳支架；5-RRC5-RRC钻头；钻头；6-6-泥
33、浆槽泥浆槽 钻机工作时影响其效率的主要环节之一是排渣，排渣钻机工作时影响其效率的主要环节之一是排渣，排渣分为正循环和反循环两大类：分为正循环和反循环两大类： 正循环：在钻进过程中，通过钢管或橡胶软管将水通正循环：在钻进过程中，通过钢管或橡胶软管将水通入孔底，将钻渣漂浮至孔的上部自然排出。入孔底，将钻渣漂浮至孔的上部自然排出。反循环：在钻进过程中，向孔内补水，通过排渣管排反循环：在钻进过程中，向孔内补水，通过排渣管排渣，排渣的动力有空气反循环、泵吸反循环、泵举反循渣，排渣的动力有空气反循环、泵吸反循环、泵举反循环。环。 2 2）特点及适用范围）特点及适用范围（1 1）有钻杆旋转钻机的特点和适用范
34、围如下：）有钻杆旋转钻机的特点和适用范围如下： 可以完成直径可以完成直径10cm10cm直至几米的孔径；直至几米的孔径； 对地层的适应性很强，只要变更钻头类型和对对地层的适应性很强，只要变更钻头类型和对钻杆施加压力的大小，就可以应付各种软的覆盖层直到钻杆施加压力的大小，就可以应付各种软的覆盖层直到极硬的岩石，但对直径大于极硬的岩石，但对直径大于2/32/3钻杆内径的松散卵石层钻杆内径的松散卵石层却无能为力；却无能为力； 具有噪声低和无振动的特点具有噪声低和无振动的特点 注意事项：注意事项：a a）循环泥浆对环境和土壤的污染；）循环泥浆对环境和土壤的污染；b b）通过部分卵石层时应配合冲击或冲抓
35、方法施工；）通过部分卵石层时应配合冲击或冲抓方法施工；c c）在地层中如果地下水流速很大，在）在地层中如果地下水流速很大，在3m/min3m/min以上时，以上时，必须采用一定的钢管护壁方式穿过此层的方法进行防护，必须采用一定的钢管护壁方式穿过此层的方法进行防护，以免塌孔以免塌孔 （2 2）潜水钻机的特点和适用范围如下：）潜水钻机的特点和适用范围如下：可以完成可以完成1 13m3m桩的施工。桩的施工。无振动，无噪音。无振动，无噪音。施工经济孔深施工经济孔深50m50m。这种钻机由于钻头和钻压问题仅能在这种钻机由于钻头和钻压问题仅能在25MPa25MPa以内的覆盖以内的覆盖层或风化软岩中钻孔，有
36、较大的局限性。层或风化软岩中钻孔，有较大的局限性。一旦塌孔，处理将较为麻烦。一旦塌孔，处理将较为麻烦。 1-1-柴油机（或电动机）；柴油机（或电动机）；2-2-泥浆泵；泥浆泵；3 3、4-4-主副卷扬机；主副卷扬机；5-5-滑轮；滑轮；6-6-水龙水龙头；头；7-7-钻塔；钻塔；8-8-转盘；转盘；9-9-底架；底架；10-10-万向轴万向轴 SPJSPJ300300型钻机总体结构图型钻机总体结构图 2. 2. 总体结构及工作原理总体结构及工作原理1 1）转盘式钻机结构）转盘式钻机结构SPJSPJ300300型钻机为拼装型钻机为拼装式转盘钻机，主要由转式转盘钻机，主要由转盘、主副卷扬机、柴油盘
37、、主副卷扬机、柴油机或电机、钻塔、底架、机或电机、钻塔、底架、泥浆泵和钻具组成泥浆泵和钻具组成 GZQGZQ1250A1250A型潜水钻机主要由型潜水钻机主要由潜水电钻、钻架、钻杆、钻头、潜水电钻、钻架、钻杆、钻头、配重块、导向合箱、卷扬机、配重块、导向合箱、卷扬机、电缆卷筒、开关柜、泥浆泵等电缆卷筒、开关柜、泥浆泵等组成。组成。 1-1-底盘；底盘；2-3T2-3T拉力杆；拉力杆；3-3-木垫木垫板；板；4-4-开关柜；开关柜；5-5-主卷扬机；主卷扬机；6-6-副卷扬机；副卷扬机；7-7-电缆卷筒；电缆卷筒；8-8-孔壁支撑；孔壁支撑；9-9-左下桅杆；左下桅杆；10-10-左左上桅杆；上
38、桅杆；11-11-斜撑；斜撑；12-12-天梁；天梁；13-13-天梁斜撑；天梁斜撑；14-14-固定滑轮；固定滑轮；15-15-动滑轮；动滑轮；16-16-右上桅杆；右上桅杆；17-17-弯头；弯头；18-18-钻杆；钻杆；19-19-导向合箱；导向合箱；20-20-右下桅杆；右下桅杆；21-21-滑道；滑道；22-22-潜潜水电钻；水电钻；23-23-配重；配重；24-24-钻头；钻头；25-6in25-6in胶管；胶管；26-26-铁门铁门 三、螺旋钻机、冲击钻机、回转斗转机三、螺旋钻机、冲击钻机、回转斗转机螺旋钻机螺旋钻机 长螺旋钻机：长螺旋钻机：将切下来的土沿钻杆上的螺旋叶片将切下来
39、的土沿钻杆上的螺旋叶片上升而排到地面；上升而排到地面； 短螺旋钻机：短螺旋钻机：将钻具提到地面反转排土将钻具提到地面反转排土 长螺旋钻机长螺旋钻机短螺旋钻机短螺旋钻机冲击钻机冲击钻机冲击钻机冲击钻机用用于钻孔灌注于钻孔灌注桩施工，尤桩施工，尤其在卵石、其在卵石、漂石地层条漂石地层条件下它具有件下它具有明显优点。明显优点。 冲击钻冲击钻机施机施工工回转斗钻孔法主回转斗钻孔法主要用于钻孔桩施要用于钻孔桩施工，除岩层外对工，除岩层外对各种土层条件都各种土层条件都适应。它是使用适应。它是使用特制的斗式回转特制的斗式回转钻头，在钻头旋钻头，在钻头旋转时切土并进入转时切土并进入土斗，待装满后，土斗，待装满
40、后，停止旋转并提升停止旋转并提升出孔外，出孔外， 打开打开土斗弃土。土斗弃土。 回转斗转机回转斗转机回转斗转机回转斗转机施工施工第五节第五节 打桩机械打桩机械一、振动沉拔桩锤一、振动沉拔桩锤振动沉拔桩锤是一种适合各种基础工程的沉拔桩施工机械。振动沉拔桩锤是一种适合各种基础工程的沉拔桩施工机械。 1.1.分类及特点分类及特点（1）按动力可分为）按动力可分为:电动振动沉拔桩锤电动振动沉拔桩锤耐振电动机耐振电动机 液压振动沉拔桩锤液压振动沉拔桩锤柴油发动机柴油发动机 驱动液压泵驱动液压泵马达系统。马达系统。（2）按振动器产生的频率可分为：）按振动器产生的频率可分为：低频（低频（300300700rp
41、m700rpm） 中频（中频（7007001500rpm1500rpm） 高频（高频（230023002500rpm2500rpm） 超高频（约超高频（约6000rpm6000rpm）（3）按振动偏心块的结构可分为：）按振动偏心块的结构可分为：固定式偏心块固定式偏心块 可调式偏心块。可调式偏心块。2.2.主要结构及工作原理主要结构及工作原理 振动沉拔桩锤的主要结构有以下几个部分：悬挂振动沉拔桩锤的主要结构有以下几个部分：悬挂装置、原动机、振动器、夹桩器和加压导向装置。装置、原动机、振动器、夹桩器和加压导向装置。 1 1）原动机：电动振动沉拔桩锤多采用鼠笼异步电动）原动机：电动振动沉拔桩锤多采用
42、鼠笼异步电动机作为原动机。机作为原动机。2 2）振动器）振动器振动器是振动沉拔桩锤的振源。振动器是振动沉拔桩锤的振源。 振动器振动器定向机械振动器定向机械振动器 ：四轴振动器：四轴振动器 六轴振动器六轴振动器 单轴振动器单轴振动器打桩机械打桩机械 1-1-悬挂装置；悬挂装置；2-2-电动机；电动机；3-3-皮带张紧轮；皮带张紧轮；4-4-振动器；振动器；5-5-加压导向装置；加压导向装置；6-6-液压夹紧器；液压夹紧器；7-7-高压软管高压软管 振动锤结构图振动锤结构图（1 1）双轴振动器）双轴振动器1 1、3 3、5 5、6 6固定偏心体；固定偏心体；2 2、7 7可动偏心体；可动偏心体；4
43、 4起振轴起振轴（2 2）多轴振动器）多轴振动器 具有两对轴或三对轴的振动器在构造上与双轴振动具有两对轴或三对轴的振动器在构造上与双轴振动器相似。器相似。 （3 3）电动机式振动器）电动机式振动器电动机两端的轴颈上安装偏心块。电动机两端的轴颈上安装偏心块。 （4 4）单轴振动器）单轴振动器装有偏心块的电动机装有偏心块的电动机1通过销轴通过销轴2铰接在底板铰接在底板上，整个电动机可以上，整个电动机可以绕销轴摆动。绕销轴摆动。 （5 5）振动冲击锤）振动冲击锤 刚性式刚性式：振动器刚性连接在上锤砧上。振动器工：振动器刚性连接在上锤砧上。振动器工作时上锤砧冲击下锤砧，把冲击力传给桩身。上、下作时上锤
44、砧冲击下锤砧，把冲击力传给桩身。上、下锤砧的间隙越小冲击能量越大。当间隙调至零时，冲锤砧的间隙越小冲击能量越大。当间隙调至零时，冲击能量达极大值。击能量达极大值。振动冲击锤主要有以下两种结构形式：振动冲击锤主要有以下两种结构形式：柔性式柔性式：刚性式振动冲击锤中，由于振动器和电：刚性式振动冲击锤中，由于振动器和电动机与上锤砧刚性相连，在工作中，它们将受到冲击动机与上锤砧刚性相连，在工作中，它们将受到冲击所产生的反作用所产生的反作用 3 3）夹桩器）夹桩器1-1-夹头体；夹头体；2-2-护罩；护罩；3-3-油嘴；油嘴；4-4-油缸；油缸； 5-5-固定压块；固定压块； 6-6-活动压块；活动压块
45、；7-7-滑块；滑块；8-8-杠杆；杠杆；9-9-活塞杆活塞杆 液压夹桩器液压夹桩器 二、冲击式打桩机械二、冲击式打桩机械1.1.分类分类柴油锤、蒸汽锤和液压锤柴油锤、蒸汽锤和液压锤 导杆式柴油锤的构造：活塞固定，缸导杆式柴油锤的构造：活塞固定，缸体为冲击体的柴油锤。结构简单，软土体为冲击体的柴油锤。结构简单，软土层中起动性好，适合于打小型桩；但润层中起动性好，适合于打小型桩；但润滑不好，耐磨性差滑不好，耐磨性差2.2.主要结构、特点及工作原理主要结构、特点及工作原理1 1）柴油锤：导杆式和筒式柴油锤）柴油锤：导杆式和筒式柴油锤（1 1） 柴油锤的构造柴油锤的构造导杆式柴油锤的构造：缸体固定，
46、活塞导杆式柴油锤的构造：缸体固定，活塞为冲击体的柴油锤。常用的有：单作用为冲击体的柴油锤。常用的有：单作用筒式柴油打桩锤筒式柴油打桩锤1 1、2-2-上下活塞；上下活塞；3 3、3 3/ /- -上下气缸；上下气缸；4-4-燃料燃料油箱；油箱；5-5-油泵；油泵；6-6-吸、吸、排气孔；排气孔；7-7-上碰块；上碰块；8-8-保护盖；保护盖；9-9-起落架；起落架；10-10-下碰块；下碰块；11-11-导向导向板；板；12-12-散热片；散热片；13-13-保护套；保护套；14-14-缓冲橡胶缓冲橡胶垫；垫；15-15-上气缸盖；上气缸盖；16-16-桩锤吊钩；桩锤吊钩；17-17-润润滑油
47、管；滑油管；18-18-燃油管路；燃油管路；19-19-自动加油泵；自动加油泵；20-20-安全卡板安全卡板 筒式柴油打桩锤类型与主体结构筒式柴油打桩锤类型与主体结构 1- 1-上气缸；上气缸；2-2-挡槽；挡槽；3-3-上活塞；上活塞；4-4-油室；油室；5-5-渗油管；渗油管；6-6-钩肩；钩肩；7-7-导向环；导向环；8-8-下下气缸；气缸；9-9-螺栓；螺栓；10-10-油箱；油箱；11-11-供油泵；供油泵；12-12-燃烧室；燃烧室；13-13-下活塞；下活塞；14-14-油槽；油槽；15-15-活塞环；活塞环；16-16-压环；压环；17-17-外端环；外端环；18-18-缓冲圈
48、；缓冲圈；19-19-导杆；导杆；20-20-水箱；水箱；21-21-导向导向板；板；22-22-起落架；起落架；23-23-起动槽；起动槽；24-24-上碰块；上碰块；25-25-气缸盖；气缸盖；26-26-润滑油管；润滑油管；27-27-内内衬圈；衬圈；28-28-润滑油泵；润滑油泵；29-29-油管油管（2 2）柴油锤工作原理）柴油锤工作原理1-1-缸体；缸体；2-2-上活塞；上活塞；3-3-下活塞；下活塞；4-4-燃油泵；燃油泵；5-5-桩帽；桩帽；6-6-桩桩2 2）蒸汽锤）蒸汽锤 蒸汽锤是利用饱和蒸气作为动力的冲击式打桩机械。蒸汽锤是利用饱和蒸气作为动力的冲击式打桩机械。 单作用单
49、作用蒸汽锤分为蒸汽锤分为 双作用双作用人工操作人工操作自动自动单作用蒸汽锤示意图单作用蒸汽锤示意图 1-1-缸体；缸体；2-2-活塞；活塞；3-3-活塞杆；活塞杆；4-4-桩；桩；5-5-活塞上腔空间；活塞上腔空间；6-6-三通阀三通阀 一、液压油的主要性质一、液压油的主要性质 1. 1. 密度密度 密度指单位体积液体的质，=m/v，单位为kg/m3。 密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略不计。一般取液压油=900kg/m 3。 2. 2. 可压缩性可压缩性 在温度不变的情况下，液体受压力作用而发生体积缩小的性质。液体的可压缩性虽比钢材大100150倍左右，但在实际工程应用中一
50、般不考虑。 模块二模块二 液压流体力学基础液压流体力学基础 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 2 2）限压、安全回路）限压、安全回路 工况：溢流阀手柄较紧，正常情况下无油通过，只有在超载、制动、行程终了时溢流阀才有油通过。 模块七模块七 液压基本回路液压基本回路 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 2 2）限压、安全回路）限压、安全回路 工况：溢流阀手柄较紧，正常情况下无油通过，只有在超载、制动、行程终了时溢流阀才有油通过。 模块七模块七 液压基本回路液压基本回路 港口机械液压与液力传动港口机械液压与液力传动 2 2）限压、安全回路）限压、安全回路 工况：溢流阀手柄较紧，
