振动桩锤是基础施工中应用广泛的一种沉桩设备。沉桩工作时，利用振动桩锤产生的周期性激振力，使桩周边的土壤液化，减小了土壤对桩的摩阻力，达到使桩下沉的目的。振动锤不但可以沉预制桩，也可作灌注桩施工。它既可用于沉桩，也可用于拔桩。

图2-14  振动锤

1.分类及表示方法

    振动桩锤按工作原理可分为振动式和振动冲击式；按动力装置与振动器连接方式可分成刚性振锤与柔性振锤；按振动频率可分成低频（１５～２０Ｈｚ），中频（２０～６０Ｈｚ），高频（１００～１５０Ｈｚ）与超高频（１５００Ｈｚ以上）；若按原动机还可分成电动式、气动式与液压式。按构造分为振动式和中心孔振动式。振动锤的型号编号用字母ＤＺ表示，后面的数值表示振动锤的功率（ｋＷ）。

2.基本构造

（1）电动式振动桩锤的构造

ＤＺ３０型振动锤，主要由扁担梁１、电动机２、减振器３、传动装置４、激振器５、夹持器６和液压泵站等组成。

图2-15 ＤＺ３０振动锤的构造

１扁担梁；２电动机；３减振装置；４传动机构；５激振器；６夹桩器

1）电动机

电动机与激振器多用刚性连接，电动机在强烈振动状态下工作，为了防止电动机损坏，常用耐振电机。

2）激振器

激振器是振动锤的振源，一般均采用机械式定向激振器。常用的是两轴激振器。大功率的振动锤也有采用四轴甚至八轴激振器。

双轴激振器结构(图2-16)：箱体有两根装有偏心块的轴，每个轴上装有两组偏心块。每组偏心块由一个固定块和一个活动块组成。两个偏心块的相互位置通过定位销轴固定。调整两者的相互位置可改变偏心力矩，也就是改变激振器所产生的激振力，这样可以适应各种沉桩和拔桩的要求。

振动桩锤的激振力与频率有关，频率越高，激振力越大。激振力与频率的平方成正比。对于低频锤（１５～２０Ｈｚ），通过强迫振动与土体共振达到使桩下沉的目的，主要用于钢管桩与钢筋混凝土管桩的下沉。中频（２０～６０Ｈｚ）振动。激振加速度很大，但振幅较小，对黏土层，桩下沉很困难，适应在松散的冲积层与松散砂土中沉桩。高频（１００～１５０Ｈｚ），利用桩的弹性波对土壤进行高能冲击迫使桩下沉，主要用于硬土层。

图2-16   激振器构造图

１ 皮带轮；２、５、６ 固定偏心块；３、４ 可调整活动偏心块；７ 偏心块传动轴

3）夹桩器

夹桩器为振动桩锤与桩刚性连接的夹具，可以无滑动地将力传给桩，使桩与振动锤连成一体，一起振动。夹持器有液压式、气动式和直接式。目前最常用的是液压式，液压夹桩器夹紧力大，操作方便，构造简单。

ＤＺ３０型振动锤的夹桩器由液压缸１、杠杆３和夹钳等组成(图2-17)。液压缸活塞向前推行时，杠杆３绕着杠杆销轴４转动，滑块销轴５将力传给滑块６，夹钳将桩板夹紧。该夹桩器适用于夹持型钢桩和板桩。

桩的形状改变时，夹桩器就应相应的变换。振动桩锤用作灌注桩施工时，桩管用法兰以螺栓和振动桩锤连接，不用夹桩器。

１液压缸；２液压缸销轴；３杠杆；４杠杆销轴；５滑块销轴；６滑动块

图2-17 液压夹桩器

4）减振装置

减振装置由几组组合弹簧与起吊扁担构成，防止激振器的振动传到悬吊它的桩架或起重机上去。

除大型振动桩锤外，多数振动桩锤既可用于沉桩，也可用于拔桩。拔桩时在吊钩与激振器之间有一组减振弹簧可大大削弱传到吊钩上的振动力。

（2）中孔振动桩锤的构造

中孔振动桩锤是近几年新开发的产品。在振动桩锤的中间有一个上下贯通的孔，该孔与桩管内孔同心，可用来在灌注桩中放入钢筋笼，也可从上面向孔中放进落锤，落锤由卷扬机操纵。当振动桩锤沉桩遇到地层阻力较大，无法沉入时，可从振动锤的中间孔用落锤击打，以克服土壤端部阻力，提高桩管贯入能力。另外，当沉桩到预定深处，可以加入一定量的干性混凝土，接着稍微提起桩管，利用落锤锤击，使桩底部形成扩大头，增加灌注桩的承载能力。中孔振动锤为了便于整体布置，一般都用四个偏心轴，由两个电动机驱动。偏心轴之间有同步齿轮连接。振动桩锤有导向装置。由四只导向轮按一定距离对称安装在激振器箱体的后面。四个导向轮在桩架的导轨上滚动，起垂直导向作用。中孔振动锤主要用于沉桩。对于拔桩作业，中孔的作用不大。

１ 减振系统；２ 动力传动装置；３ 加压滑轮；４ 激振器；５ 导向装置

图2-18  中孔震动锤（尺寸单位：ｍｍ）

（3）液压振动桩锤的构造

液压振动桩锤是一种可以方便地改变振动频率的振动桩锤。它和电动振动桩锤最主要的不同点就是将电机驱动改成了液压马达驱动。通过无级地改变液压马达的供油量，可以无级地改变液压马达的转速，从而达到无级地改变振动频率。

液压振动桩锤一般由动力装置、振动桩锤、液压夹头三部分组成。动力装置与桩锤，液压夹头之间在工作时用液压软管相连接，如图所示。

图2-19液压振动桩锤

１ 动力装置；２ 液压软管；３ 软管弹性悬挂装置；４ 隔振器；５ 液压马达；６ 偏心块；７ 振动箱；８ 液压夹头；９ 桩

图2-20  液压振动桩锤的组成

液压振动桩锤的振动箱和电动振动桩锤的振动箱基本相同。都是由偏心轴上成对的偏心块相对旋转而产生振动；不同的是液压振动桩锤是由液压马达取代电机进行驱动。液压振动桩锤的振动箱下部，一般都预留有安装多种液压夹头的安装孔，用于选装不同的液压夹头。

隔振器是用于在桩锤和悬挂它的桩架或吊车之间隔离振动的。由于液压振动桩锤一般功率都比较大，其所允许的最大拔桩力也大，而且液压振动桩锤振动频率可在较大范围内调节，故一般金属螺旋弹簧很难满足隔振器的要求。国外液压振动桩锤的隔振器大都采用橡胶块隔振器。液压振动桩锤的液压夹头用于夹持桩进行施工，液压夹头的夹紧力比较大，有的高达数千千牛。对于桩锤来说，液压夹头的夹紧力和夹头与桩的静摩擦系数的乘积必须大于桩锤的最大拔桩力。否则拔桩时夹头可能打滑或滑脱。由于桩有多种形式和规格，所以液压夹头也有多种不同的形式。ＰＶＥ系列液压振动锤采用的两种液压夹头结构图。一种采用螺栓与振动锤固定，另一种采用燕尾槽与振动锤固定。

ａ）螺栓固定式；ｂ）燕尾槽固定式

图2-21 ＰＶＥ系列液压振动锤两种液压夹头结构

液压夹头与桩锤的连接根据桩的形状和尺寸不同有多种连接形式，图2-22是液压夹头与桩锤常用的几种连接形式。

图2-22  液压夹头与桩锤连接形式

动力装置一般由柴油发动机、液压泵（一般有多台液压泵）、液压控制阀、油箱等组成。驱动振动桩锤液压马达的主泵为一台或多台，小型桩锤一般用一台主泵，大型桩锤则用两台或三台泵并联供油。主泵有的为定量泵，有的为变量泵。可通过改变主泵工作台数或对变量泵进行变量等方式改变对桩锤液压马达的供油量，使液压马达转速发生变化，从而改变桩锤的振动频率，以取得在不同土质条件下的最佳工作效果。

动力装置上还有一台小油泵专用于给液压夹头供油。为了防止液压夹头在工作中松脱，必须保证液压夹头的油缸维持足够的压力。有的桩锤上用压力继电器来控制，当油缸压力达到要求值时，压力继电器控制电磁换向阀动作，将油泵的压力油排回油箱；当油缸压力低于某一值时，压力继电器又控制电磁换向阀动作，将油泵的压力油输往油缸。如此反复，从而将液

压夹头的压力控制在一个给定的范围内。另外，有些桩锤也有采用溢流阀来保持液压夹头的压力。这时小油泵通过换向阀持续地向液压夹头的油缸供油，当压力超过额定压力时，溢流阀开启，多余的压力油从溢流阀流回油箱。

液压振动桩锤和电动振动桩锤相比，有以下优点：

１）液压振动桩锤能够在工作中随时方便地无级调节振动频率，使液压振动桩锤可以在不同的土质条件下取得最佳的沉桩和拔桩效果。如果配合无级调节偏心力矩，使这种效果更加明显。

２）液压振动桩锤由柴油机直接提供动力，起动方便，其柴油发动机的功率一般只略大于桩锤的功率。

３）液压振动桩锤噪声低。通过对振动频率和偏心力矩的适当调节，可以减轻振动和噪声对周边的影响，因而可以降低公害。

４）液压振动桩锤操作使用比较方便。由于液压振动桩锤所具有的上述优点，国外应用已相当普遍。

（4）振动桩锤的技术参数

振动桩锤的主要技术参数为功率、激振力、振幅和频率等。