《振動樁錘》新標(biāo)準(zhǔn)解析
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振動樁錘是產(chǎn)生定向振動(通常為垂直振動)用于沉拔樁的樁錘，是我國生產(chǎn)量最大、使用面最廣的基礎(chǔ)施工設(shè)備之一。此次修訂，一是反映各方面對振動樁錘的新要求，二是確保安全使用。修訂后的新標(biāo)準(zhǔn)主要參照或引用了歐洲EN996∶1995《打樁設(shè)備安全規(guī)范》、GB/T7920.6-2005《建筑施工機(jī)械與設(shè)備打樁設(shè)備術(shù)語和商業(yè)規(guī)格》(修改采用ISO11886∶2002)、GB7920.6-87《樁工機(jī)械術(shù)語》等資料的有關(guān)內(nèi)容。
(1)適用范圍擴(kuò)大到激振器驅(qū)力裝置為液壓馬達(dá)的振動樁錘。
(2)增加了振動樁錘、電動式振動樁錘、液壓式振動樁錘、機(jī)械式激振器、夾頭、偏心力矩、振動頻率、振幅和激振力等術(shù)語。
(3)取消了有關(guān)型號代號、基本參數(shù)的規(guī)定。
(4)增加了緊固件、外露傳動件防護(hù)罩、振動頻率偏差、電氣系統(tǒng)、使用說明書、操作與維護(hù)等方面的要求。
(5)細(xì)化了噪聲限值。
(6)大大增加了設(shè)計、制造、使用和維護(hù)等方面的安全要求。
2新標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍
2.1適用范圍的擴(kuò)展
新標(biāo)準(zhǔn)適用于具有回轉(zhuǎn)式機(jī)械激振器且沉拔樁時樁與錘體固定連接在一起的振動樁錘，這樣就包括了激振器驅(qū)力裝置為電動機(jī)或液壓馬達(dá)兩類振動樁錘。而原標(biāo)準(zhǔn)只適用于激振器驅(qū)動裝置為電動機(jī)的振動樁錘。
2.2不適用范圍
新標(biāo)準(zhǔn)與原標(biāo)準(zhǔn)一樣，均不適用于沖擊式振動樁錘，也不適用于采用往復(fù)式激振器(通常是液壓油驅(qū)動活塞在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動而產(chǎn)生振動的激振器)的振動樁錘。
2.3振動樁錘的類別
目前的振動樁錘可以分為兩大類。一類采用回轉(zhuǎn)式激振動器，也就是通過偏心軸(重心與回轉(zhuǎn)中心不重合的軸或帶有偏心塊的軸)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來產(chǎn)生振動;另一類采用往復(fù)式激振器，通常是液壓油驅(qū)動活塞在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動而產(chǎn)生振動。
采用回轉(zhuǎn)式激振動器的，如果激振器的驅(qū)動裝置為電動機(jī)，則是電動式振動樁錘;如果激振器的驅(qū)動裝置為液壓馬達(dá)，則是液壓式振動樁錘。這種液壓式振動樁錘在我國應(yīng)用量越來越大，其中既有進(jìn)口的，也有國產(chǎn)的。采用回轉(zhuǎn)式激振動器的振動樁錘，可以數(shù)臺、數(shù)十臺聯(lián)結(jié)起來同步振動，以用于超大型預(yù)制樁施工。
液壓活塞往復(fù)式振動樁錘的主要生產(chǎn)國為日本，且產(chǎn)量很少，我國尚未生產(chǎn)和應(yīng)用，新標(biāo)準(zhǔn)不包含這種振動樁錘。日本生產(chǎn)的該類振動樁錘，振動頻率可達(dá)60Hz，但激振力最大的只有373kN。
振動樁錘都可以制作成沖擊式的。
沖擊式振動樁錘有特殊的要求和特點(diǎn)，用量很少，沉樁時樁也不與錘體連接在一起。新標(biāo)準(zhǔn)也不包含這種振動樁錘。
3關(guān)于振幅的定義
我國物理教科書對振幅的定義是:振動時物體離開平衡位置的最大位移，我國振動樁錘行業(yè)一直采用這個定義，新標(biāo)準(zhǔn)仍然沿用這一定義。歐美國家振動樁錘行業(yè)所定義的振幅是:振動時物體的最大位移，其數(shù)值是我國振幅的2倍。日本定義的振幅，也與我國相同。
4主要技術(shù)條款說明
4.1緊固件
在振動情況下，緊固件容易松脫。對振動樁錘來說，如果緊固件松脫，會發(fā)生較大的事故。因此要求緊固件應(yīng)結(jié)合牢固，并有可靠的防松措施。
4.2外露傳動件的防護(hù)
外露的皮帶輪、皮帶等傳動件，容易造成人身傷害，因此應(yīng)設(shè)防護(hù)罩。
4.3其他方向上的振動
將原標(biāo)準(zhǔn)“振動錘不允許橫振”修改為:除預(yù)定的振動方向外，振動樁錘在其他方向上不應(yīng)有目測可見的振動。
4.4振動頻率、振幅的偏差及變矩變頻功能
(1)將原標(biāo)準(zhǔn)“振動錘空載振幅的偏差率不應(yīng)大于±10%”修改為:振動樁錘空載振幅和空載振動頻率的偏差均不應(yīng)超過給定值的±5%。
(2)變矩的主要目的之一，就是要將偏心力矩調(diào)為零，從而減少甚至消除起動和停機(jī)時的共振。因此，新標(biāo)準(zhǔn)要求偏心力矩調(diào)整機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能將振動樁錘的偏心力矩調(diào)節(jié)為零，并且在空載情況下，零偏心力矩時的振幅應(yīng)不大于其最大空載振幅的1%。同時規(guī)定，在空載情況下，非零偏心力矩時的振幅偏差應(yīng)不超過其設(shè)定值的±5%，振動頻率調(diào)節(jié)后的偏差也應(yīng)不超過其設(shè)定值的±5%。
4.5空載噪聲限值
原標(biāo)準(zhǔn)只給出了一個固定的噪聲限值。新標(biāo)準(zhǔn)按電動式和液壓式分別提出噪聲要求，并將電動式按電機(jī)功率和振動頻率來劃分，液壓式按激振力和振動頻率來劃分，見表1和表2。通常情況下，功率越大、頻率越高，其噪聲也會越大。
4.6減振裝置
原標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了減振裝置的減振系數(shù)。新標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)EN996，增加了兩條規(guī)定。
(1)減振系數(shù)由原標(biāo)準(zhǔn)的不大于0.3修改為不大于0.25，以進(jìn)一步減少懸掛設(shè)備所承受的振動力。
(2)減振裝置的最大允許拉力(即拔樁力)應(yīng)清晰可見地標(biāo)示在振動樁錘上。
(3)減振彈性元件失效或斷裂的情況時有發(fā)生，為保證安全，規(guī)定減振裝置和激振器之間的連接，應(yīng)能保證即使在彈性元件失效或斷裂的情況下，激振器也不會墜落。
4.7液壓系統(tǒng)
原標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)液壓系統(tǒng)的規(guī)定很少。
新標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)EN996和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，增加了有關(guān)液壓系統(tǒng)的規(guī)定。
(1)液壓系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T15706.2-1995中3.8和GB3766要求的規(guī)定。
(2)根據(jù)EN996，要求液壓系統(tǒng)管路應(yīng)有對發(fā)熱表面和尖角的隔離或防護(hù)措施，可能對操作人員造成傷害的硬管或軟管的易斷裂部位，應(yīng)安裝防護(hù)罩。
(3)根據(jù)EN996，要求液壓硬管、軟管和接頭必須能承受使用壓力，軟管應(yīng)標(biāo)上其額定工作壓力，壓力超過15MPa的液壓系統(tǒng)所用的液壓軟管，其管接頭應(yīng)經(jīng)過鍛造加工。
(4)根據(jù)EN996，要求在正常工作中必須脫開的硬管和軟管的接頭，應(yīng)裝有自行密封裝置并帶有單向閥。
(5)考慮到液壓件質(zhì)量的提高和實(shí)際情況，將液壓油溫修改為不得超過90℃，比原標(biāo)準(zhǔn)提高了10℃。
4.8夾頭及其液壓系統(tǒng)
夾頭如果有問題，就可能發(fā)生樁脫落、傾倒等事故，而原標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定很少。新標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)EN996增加了有關(guān)規(guī)定。
(1)夾頭的夾緊力，在任何工況下至少應(yīng)為實(shí)際激振力的1.2倍。
(2)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力至少應(yīng)提供所需的最小夾緊力，并且應(yīng)設(shè)置裝置保證，只要夾頭夾緊時，液壓系統(tǒng)就能自動保持滿足最小夾緊力的壓力。
(3)應(yīng)設(shè)置防止夾頭在工作過程中意外打開的安全裝置。
(4)應(yīng)設(shè)置即使液壓管路喪失壓力也能使夾頭保持夾緊狀態(tài)的安全裝置。
(5)應(yīng)設(shè)置指示裝置顯示夾頭液壓油缸的壓力。
4.9電氣系統(tǒng)
原標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定很少，新標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)EN996和其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，增加了電氣系統(tǒng)的規(guī)定。
(1)電控箱應(yīng)能防范雨水、塵土對電氣控制設(shè)備和元件造成危害。電控箱門應(yīng)有鎖閉裝置，并且打開時必須使用工具、鑰匙或者通過操作者在操作位置上的操作。
(2)電動機(jī)、電氣元件(不含電子元器件)和電氣線路的對地絕緣電阻應(yīng)不小于1MΩ;電源電纜相鄰兩芯線間絕緣電阻應(yīng)不小于2MΩ。
(3)應(yīng)設(shè)置短路、過流、零位、失壓和缺、錯、斷相保護(hù)。
(4)進(jìn)線處應(yīng)設(shè)有專用斷路器。
(5)遙控的振動樁錘，必須具備在控制信號失效時確保振動樁錘停止運(yùn)轉(zhuǎn)的功能或裝置。
4.10緊急停機(jī)按鈕
緊急停機(jī)按鈕是機(jī)器最重要的安全裝置之一，但原標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定。新標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)EN996和相關(guān)標(biāo)?操作的位置設(shè)置緊急停止振動樁錘運(yùn)轉(zhuǎn)的按鈕，電動式振動樁錘的緊急停機(jī)按鈕應(yīng)能迅速切斷總控制電源。
(2)緊急停機(jī)按鈕動作后，只有通過人工操作才能復(fù)位，并且復(fù)位動作不能直接起動振動樁錘。
如果自動復(fù)位或者復(fù)位后即可起動機(jī)器，機(jī)器會在沒有處理好或準(zhǔn)備好的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，可能產(chǎn)生新的緊急情況。
4.11發(fā)動機(jī)防護(hù)
為防止被發(fā)動機(jī)運(yùn)動部件傷害、被發(fā)動機(jī)燙傷或者隨意起動發(fā)動機(jī)，根據(jù)EN996，新標(biāo)準(zhǔn)要求將發(fā)動機(jī)放置在防護(hù)隔離罩(箱)內(nèi)。該防護(hù)隔離罩(箱)應(yīng)有鎖住裝置，或者打開時必須使用工具、鑰匙或者通過操作者在操作位置上的操作。
4.12可靠性
新標(biāo)準(zhǔn)按電動式和液壓式分別要求，并將電動式的總工作時間提高到300h，首次故障前工作時間提高到不少于150h，平均無故障工作時間提高到不少于100h。
液壓式的總工作時間為200h，首次故障前工作時間為不少于100h，平均無故障工作時間為不少于80h，可靠度為不小于85％。
5使用說明書
使用說明書是產(chǎn)品的組成部分，每臺產(chǎn)品均應(yīng)配備使用說明書。使用說明書至少應(yīng)在產(chǎn)品的運(yùn)輸、安裝、操作和維護(hù)等方面，給出所有與安全有關(guān)的數(shù)據(jù)、程序、方法、判定規(guī)則和注意事項(xiàng)，以保證施工人員的安全。而我國目前的振動樁錘使用說明書過于簡單。發(fā)達(dá)國家對產(chǎn)品使用說明書極為重視，特別是涉及人身安全方面的內(nèi)容。因此新標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)EN996和其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，增加了本條規(guī)定。本條規(guī)定較為詳盡，但與發(fā)達(dá)國家對產(chǎn)品使用說明書的要求相比，還是有差距的。
6使用與維護(hù)
正確地使用和維護(hù)，是確保安全的重要環(huán)節(jié)。新標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)EN996和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，增加了使用與維護(hù)方面的要求，重點(diǎn)是安全要求。
6.1安裝和在特殊場合使用
(1)振動樁錘的安裝應(yīng)由專業(yè)人員來進(jìn)行。安裝時，應(yīng)確認(rèn)懸掛振動樁錘的樁架或起重設(shè)備在起吊樁和拔樁時有足夠的穩(wěn)定性和工作能力，確認(rèn)懸掛振動樁錘的鋼絲繩、吊具、繩端固定等符合使用說明書和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
(2)在石化工廠、礦井內(nèi)、船舶和海上設(shè)施等特殊地點(diǎn)和環(huán)境使用的振動樁錘，應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法令和制造商的規(guī)定，例如防腐蝕、防爆要求等。
6.2操作和使用
(1)操作人員或操作指揮人員應(yīng)能在自己的工作崗位上清晰地觀察到振動樁錘的運(yùn)轉(zhuǎn)情況、相關(guān)工作人員位置和工作情況。
(2)人不能進(jìn)入到振動樁錘的下方。
(3)為保護(hù)振動樁錘的懸掛設(shè)備，需要空載起動振動樁錘時，必須事先確認(rèn)其懸掛設(shè)備能承受振動樁錘的激振力和可能產(chǎn)生的共振影響。經(jīng)確認(rèn)可以空載起動的振動樁錘，也不能頻繁空載起動和長時間空載運(yùn)轉(zhuǎn)。
(4)振動樁錘不得超過規(guī)定的拔樁力使用;不得將振動樁錘用于起升作業(yè);不得擅自對振動樁錘進(jìn)行改造。
(5)振動樁錘在自由懸掛下停止作業(yè)時，不得將樁夾在夾頭中。
(6)即使夾頭夾緊已進(jìn)入土中的樁，振動樁錘也不得脫離樁架或起重設(shè)備的懸掛。但對于能確定樁和振動樁錘不會傾倒的情況除外。
(7)動力源關(guān)閉后，應(yīng)將振動樁錘及其管路系統(tǒng)中可能對人造成危害的載荷卸掉。
6.3檢查與維護(hù)
(1)應(yīng)進(jìn)行日常檢查和定期檢查;檢查、維修和保養(yǎng)應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)行;檢查時，應(yīng)注意檢查承受沖擊和振動零件的螺栓連接、緊急停機(jī)開關(guān)、動力源的隔離裝置、暴露的液壓軟管、承受疲勞載荷的零部件、防護(hù)罩、減振裝置、夾頭等是否完好。
(2)在檢查、維修或保養(yǎng)時，應(yīng)確保人員的安全。除了必須開機(jī)才能檢查、維修或保養(yǎng)的項(xiàng)目之外，其他的檢查或維修，必須在卸去載荷、切斷電源并鎖閉電源開關(guān)后才能進(jìn)行;對于必須開機(jī)才能檢查維修或保養(yǎng)的項(xiàng)目，至少應(yīng)由2人進(jìn)行，其中1人負(fù)責(zé)監(jiān)視其他人員的安全，并且在任何情況下均能立即使振動樁錘停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
7檢驗(yàn)項(xiàng)目
新標(biāo)準(zhǔn)大大增加了檢驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)量，同時對型式試驗(yàn)的合格判定規(guī)則作了修改。
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