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來源：互聯(lián)網(wǎng)

打樁機(jī)（英語：pile driver），又名打樁錘，是一種大型工程器械，是廣泛運(yùn)用在建筑、橋梁、街道、河堤、地下連續(xù)墻擋土和防滲等施工中的重要機(jī)械設(shè)備。打樁機(jī)可以將各類樁打入土中，以提高基礎(chǔ)的承載能力。

1475年，意大利建筑師喬治·馬蒂尼的文章《建筑學(xué)論文（Trattato di Architectura）》曾出現(xiàn)了打樁機(jī)的圖像，這也是世界上最早有關(guān)打樁機(jī)的記載，1842年英國人J?內(nèi)史密斯發(fā)明了蒸汽錘用于鍛打，次年發(fā)明了蒸汽打樁機(jī)，其后蒸汽打樁機(jī)快速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)中。1964年，荷蘭HBG公司開始研發(fā)液壓錘，并于次年研制成功了世界上第一臺(tái)液壓打樁錘。中國在20世紀(jì)90年代開始了液壓錘的相關(guān)研發(fā)工作。

打樁機(jī)可以根據(jù)打樁方法分為錘擊法、振動(dòng)法和液壓法三大類。其結(jié)構(gòu)一般分為樁錘、樁架和動(dòng)力裝置三個(gè)主要部分。打樁機(jī)的工作原理是錘與樁之間的撞擊在瞬間產(chǎn)生的撞擊力使樁沉入巖土，是依靠錘頭的重力加速度，將勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的方式進(jìn)行打樁作業(yè)。

簡史

起源

在歷史上的不同時(shí)期、不同地點(diǎn)都獨(dú)立發(fā)明了打樁機(jī)。早在5000年前，蘇格蘭的一種建在水中木樁上的住宅建筑（crannogs）就有可能使用了打樁機(jī)。在古代中國，人們也常使用繩索吊起的石頭輔助將樁打入地下。1475年，意大利建筑師喬治·馬蒂尼的文章《建筑學(xué)論文（Trattato di Architectura）》曾出現(xiàn)了打樁機(jī)的圖像，這也是世界上最早有關(guān)打樁機(jī)的記載，喬瓦尼·巴蒂斯塔·加佐拉（Giovanni Battista Gazzola）也被認(rèn)為是打樁機(jī)的發(fā)明者之一。1737年，制表師詹姆斯·瓦魯（James Valoue）發(fā)明了馬力打樁機(jī)；在列奧納多·達(dá)·芬奇（da Vinci）的眾多發(fā)明中，包括一個(gè)利用絞車驅(qū)動(dòng)的打樁機(jī)。在19世紀(jì)工業(yè)革命開始時(shí)，打樁機(jī)開始在建筑行業(yè)發(fā)揮重要作用。

發(fā)展

19世紀(jì)初，英國工匠約翰·雷尼（John Rennie）開創(chuàng)了打樁機(jī)使用蒸汽的先河，1839年，蘇格蘭發(fā)明家詹姆斯·奈史密斯（James Naysmith）發(fā)明了第一臺(tái)蒸汽錘，

1842年英國人J?內(nèi)史密斯發(fā)明了蒸汽錘用于鍛打，次年發(fā)明了蒸汽打樁機(jī)，其后蒸汽打樁機(jī)快速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)中。1875年，美國人奧蒂斯·塔夫茨(Otis Tufts）發(fā)明了美國第一臺(tái)蒸汽錘，此后隨著工業(yè)化過程中化石原料的廣泛采用，柴油逐漸成為打樁機(jī)的首選能源。1920年，德國出現(xiàn)了柴油錘（Diesel Hammers），該機(jī)器的具有兩個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢：能在沒有外部能源來源的情況下運(yùn)行、在保持相同沖擊力的同時(shí)，柴油錘往往比其他打樁機(jī)更輕。1929年蘇聯(lián)開始生產(chǎn)桿式柴油打樁機(jī)，1938年德國制造出筒式柴油打樁機(jī)，第二次世界大戰(zhàn)后，柴油錘被引入美國，。

20世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)使用了振動(dòng)打樁機(jī)，首次使用的型號是BT-5，該型號打樁機(jī)的動(dòng)態(tài)力為214KN，在2-3分鐘內(nèi)可以打入3700個(gè)9-12m長的板樁，曾被用于蘇聯(lián)高爾基（現(xiàn)再次稱為下諾夫哥羅德）水力發(fā)電開發(fā)項(xiàng)目的建設(shè)工作。

1964年，荷蘭HBG公司開始研發(fā)液壓錘，并于次年研制成功了世界上第一臺(tái)打樁錘。隨后在1969年，美國第一臺(tái)液壓振動(dòng)打樁機(jī)MKT V-10被制造出來，這是一個(gè)開創(chuàng)性的機(jī)器，與之前的大多數(shù)振動(dòng)打樁機(jī)有所不同。V-10懸架使用鋼制螺旋彈簧為起重機(jī)吊臂和吊鉤提供阻尼，其偏心輪很長并且交叉安裝在機(jī)器上，電機(jī)連接到其中一個(gè)偏心齒輪，將動(dòng)力傳輸?shù)狡溆帻X輪，而同時(shí)代的機(jī)器大多從外殼的前部到后部安裝偏心輪。1976年英國BSP公司研制成功10噸級別的液壓錘。20世紀(jì)70~80年代，德國、美國、蘇聯(lián)、芬蘭、瑞典等國都先后研發(fā)了自己的液壓錘。

20世紀(jì)70年代，打樁行業(yè)同時(shí)存在著蒸汽打樁機(jī)、的柴油打樁機(jī)和液壓打樁機(jī)。然而，由于液壓打樁機(jī)能夠提供與蒸汽打樁機(jī)同一量級甚至更高的打擊能量，又沒有蒸汽打樁機(jī)復(fù)雜的外接設(shè)備，因此逐漸替代了蒸汽打樁機(jī)的市場。液壓打樁機(jī)在減少噪聲、震動(dòng)和噪音方面有出色表現(xiàn)，特別適合城市施工需要。截止2016年，打樁機(jī)市場主流產(chǎn)品為液壓打樁機(jī)。柴油打樁機(jī)由于其發(fā)出的噪聲及廢氣給城市造成污染，在城市中的使用受到一定限制，只有海工作業(yè)等場合仍使用柴油打樁機(jī)。

中國在20世紀(jì)90年代開始了液壓錘的相關(guān)研發(fā)工作，在經(jīng)過21世紀(jì)頭十年的一系列大型，超大型工程推動(dòng)之后，樁工行業(yè)獲得快速發(fā)展，甚至出口創(chuàng)匯大幅度上升。截止2016年，中國樁工機(jī)械的技術(shù)仍相對落后，未掌握核心技術(shù)，主要元器件需要進(jìn)口。

工作原理

現(xiàn)有打樁機(jī)種類繁多，其工作原理也各不相同，但它們的工作原理都是錘與樁之間的撞擊在瞬間產(chǎn)生的撞擊力使樁沉入巖土，都是依靠錘頭的重力加速度，將勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的方式進(jìn)行打樁作業(yè)。

其工作流程是在打樁時(shí)，將錘座下部的樁靴壓在樁頂上，用吊鉤提升柱塞，然后脫鉤往下沖擊，壓縮封閉在汽缸中的空氣。隨后通過控制系統(tǒng)控制打樁機(jī)的運(yùn)動(dòng)，由錘頭沖擊樁頭，而使樁能夠克服土的阻力而下沉。

基本構(gòu)造

打樁機(jī)一般是由樁錘、樁架和動(dòng)力裝置三個(gè)主要部分組成。

樁錘

樁錘，是打樁機(jī)用來沖擊樁身并把它打入土中的設(shè)備，其依附在樁架前部兩根平行的豎直導(dǎo)桿(俗稱龍門)之間，用提升吊鉤吊升。主要負(fù)責(zé)為打樁機(jī)提供沉樁能量，樁錘的工作部件是一個(gè)很重的，能用作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的錘頭，即沖擊部分。在工作時(shí)由錘頭沖擊樁頭，而使樁能夠克服土的阻力而下沉。樁錘可分為落錘、蒸汽錘、柴油錘、液壓和振動(dòng)，前四種靠打入法沉樁，后一種靠振動(dòng)法沉樁。樁錘除用于沉預(yù)制樁外，還可配以鋼管，施工沉管灌注樁。

樁架

樁架，是打樁機(jī)中旋掛樁錘，并引導(dǎo)樁錘上下運(yùn)動(dòng)以及舉起樁身的設(shè)備。其主要為鋼結(jié)構(gòu)塔架，在其后部設(shè)有卷揚(yáng)機(jī)，用以起吊樁和樁錘。不同類型的樁錘需配用相應(yīng)的樁架。樁架前面有兩根導(dǎo)桿組成的導(dǎo)向架，用以控制打樁方向，使樁按照設(shè)計(jì)方位準(zhǔn)確地貫入地層。

動(dòng)力裝置

動(dòng)力裝置，是打樁機(jī)中提供打樁動(dòng)能來源的裝置。各種不同的打樁機(jī)械，所采用的動(dòng)力裝置也不同。如蒸汽打樁機(jī)的動(dòng)力裝置為鍋爐，柴油打樁機(jī)的動(dòng)力裝置是柴油樁錘，液壓錘的動(dòng)力裝置為液壓泵與其液壓元件組成的液壓系統(tǒng)，而自落式打樁機(jī)的動(dòng)力裝置為電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，如果采用起重機(jī)樁架，則落錘的動(dòng)力由起重機(jī)供給。

附屬設(shè)備

除樁錘，樁架，動(dòng)力裝置以外，打樁機(jī)還有吊鉤，減震器，鋼套，樁尖，機(jī)座等附屬設(shè)施。

基本分類

按動(dòng)力來源分類

錘式打樁機(jī)

錘式打樁機(jī)是指用錘擊法把預(yù)制樁打人地層的機(jī)械，根據(jù)錘式打樁機(jī)的動(dòng)力不同，可分為落錘打樁機(jī)、柴油錘打樁機(jī)、蒸汽錘打樁機(jī)和液壓錘打樁機(jī)。

1、柴油錘打樁機(jī)，是指利用錘體的上下跳動(dòng)所產(chǎn)生的沖擊力和柴油燃燒爆發(fā)的能量，把樁打人地層的機(jī)械。按樁錘的動(dòng)作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的不同，可將柴油打樁機(jī)分為導(dǎo)桿式、氣缸式和筒式三種。其適用于打一般承載力的各類預(yù)壘水泥土樁。

2、蒸汽錘打樁機(jī)，是指以蒸汽或壓縮空氣為動(dòng)力的打樁機(jī)，其工作原理是利用高壓蒸汽將錘頭上舉，然后靠錘頭自重向下沖擊樁頭使樁沉人地下。按其作用的方式不同可分為單動(dòng)式、雙動(dòng)式和差動(dòng)式三種。樁錘由錘頭和錘座組成，以蒸汽或壓縮空氣為動(dòng)力，有單動(dòng)汽錘和雙動(dòng)汽錘兩種。單動(dòng)汽錘以柱塞或汽缸作為錘頭，蒸汽驅(qū)動(dòng)錘頭上升，而后任其沿錘座的導(dǎo)桿下落而打樁。雙動(dòng)汽錘一般是由加重的柱塞作為錘頭，以汽缸作為錘座，蒸汽驅(qū)動(dòng)錘頭上升，再驅(qū)動(dòng)錘頭向下沖擊打樁。雙動(dòng)式能滿足大型橋梁、港口等大型樁基施工要求，差動(dòng)式適用于大型樁基工程施工。

3、液壓錘打樁機(jī)，是一種沖擊式打設(shè)備，由于它不僅具有預(yù)制打施工法的優(yōu)點(diǎn)，而且又可避免柴油錘所引起的公害，因此近來發(fā)展很快，逐漸成為預(yù)制樁施工中的主要機(jī)種。液壓錘打樁機(jī)的工作原理是，在工作時(shí)，液壓泵通過油器將油箱中的液壓油泵出，使電磁閥通電并關(guān)閉回油腔，建立系統(tǒng)壓力，液壓油通過單向閱進(jìn)入蓄能器，同時(shí)另一路的液壓油進(jìn)人液壓缸下腔，提起錘體，液壓缸上腔的液壓油回到油箱。活塞上行到油缸頂部后壓力油進(jìn)入液壓缸上腔，實(shí)現(xiàn)外差動(dòng)，同時(shí)高壓止回閥打開，上、下腔相通實(shí)現(xiàn)內(nèi)差動(dòng)，錘體下降。錘體接近傳感器時(shí)，二位回通電液閥斷電換向，液壓油返回油箱，如此循環(huán)，完成內(nèi)外差動(dòng)液壓錘的液壓工作。

4、落錘打樁機(jī)，自落錘打樁機(jī)是一種較早而又簡單的樁工機(jī)械，也稱為吊錘或落錘，它利用卷揚(yáng)機(jī)使重錘沿樁架的導(dǎo)向立柱升起，然后讓其自由下落沖擊樁頭，把樁打入地層。現(xiàn)代橋梁工程樁基礎(chǔ)施工中很少采用。

振動(dòng)式打樁機(jī)

振動(dòng)打樁機(jī)一般由振動(dòng)打樁錘和改裝后的液壓挖掘機(jī)組合而成，其工作原理是利用打樁錘高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生豎直激振力，實(shí)現(xiàn)錘頭的高頻振動(dòng)。通過減振橡膠塊后，維持一定的振幅，將機(jī)械產(chǎn)生的豎直振動(dòng)傳遞至樁體，使樁體周圍的土體結(jié)構(gòu)因振動(dòng)而松散，樁身周圍土體遇水漿化，減小樁身與土體的摩擦阻力。振動(dòng)打樁機(jī)能夠滿足各種類型土質(zhì)的打樁要求，對各類鋼板樁、鋼管護(hù)筒樁、混凝土樁進(jìn)行沉拔施工。其優(yōu)點(diǎn)是噪聲小，其缺點(diǎn)是振動(dòng)從地基傳播出去，有可能影響沿途的房屋。

液壓式打樁機(jī)

液壓打樁機(jī)是以電機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵提供動(dòng)力，以液壓油作為工作介質(zhì)，利用液壓油的壓力來傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)樁錘進(jìn)行打樁作業(yè)的工作裝置。自出現(xiàn)以來，液壓打樁機(jī)具有無需復(fù)雜外接設(shè)備，打擊能量巨大，應(yīng)用場合廣闊等優(yōu)點(diǎn)。液壓錘打樁機(jī)的能量傳遞效率能夠達(dá)到70%~95%，而柴油錘打樁機(jī)的能量傳遞效率僅為20%~30%。按照輸出方式的不同，液壓打樁機(jī)可以分為以下幾類：單作用打樁機(jī)，雙作用打樁機(jī)，靜壓打樁機(jī)和振動(dòng)打樁機(jī)；其中，單作用打樁機(jī)和雙作用打樁機(jī)都是打擊式液壓打樁機(jī)。

按功能不同分類

靜力壓裝機(jī)

靜力壓裝機(jī)是依靠靜壓力將樁壓入地層的施工機(jī)械。當(dāng)靜壓力大于沉樁阻力時(shí)，樁就沉入土中。壓樁機(jī)施工時(shí)無振動(dòng)，無噪聲，無廢棄污染，對地基及周圍建筑物影響較小。能避免沖擊式打樁機(jī)因連續(xù)打擊樁而引起樁頭和樁身的破壞。適用于軟土地層及沿海和沿江淤泥地層中施工。在城市中應(yīng)用對周圍的環(huán)境影響力小。

履帶式打樁機(jī)

履帶式打樁機(jī)是以履帶式起重機(jī)為主機(jī)的一種多功能的打樁機(jī)械。它可以懸掛簡式柴油打樁錘、各種液壓打樁錘、振動(dòng)沉拔樁錘，以分別施打各種類型的預(yù)制樁。如:普通混凝土預(yù)制樁、混凝土離心管樁、鋼管樁、“H”型鋼，此外，履帶式打樁機(jī)還可打拔各種規(guī)格的鋼板樁。如果懸掛長螺旋鉆機(jī)，則能鉆孔進(jìn)行灌注樁和砂樁施工。當(dāng)鉆孔機(jī)與柴油打樁錘同裝在一主機(jī)上，則能進(jìn)行鉆打結(jié)合的施工工法。履帶式打樁機(jī)可分為，懸掛式履帶打機(jī)，三點(diǎn)支撐式履帶打樁機(jī)，機(jī)械傳動(dòng)式履帶打樁機(jī)，全液壓傳動(dòng)式履帶打樁機(jī)，框架式履帶打樁機(jī)，圓管式履帶打樁機(jī)。

護(hù)欄打樁機(jī)

護(hù)欄打樁機(jī)主要由樁錘、樁架和附屬設(shè)備構(gòu)成，依據(jù)施工樁預(yù)制方法的不同分為打入法、振動(dòng)法和壓入法。護(hù)欄打樁機(jī)作為一種應(yīng)用范圍較窄、需求量較低的小型樁工機(jī)械，專門用于公路護(hù)欄鋼管樁施工，應(yīng)用于公路護(hù)欄安裝、維修和搶修的野外工程施工，是公路護(hù)欄施工必不可少的工程機(jī)械。此外護(hù)欄打樁機(jī)還存在應(yīng)用范圍較窄、需求量較低、生產(chǎn)廠家多、技術(shù)含量低等諸多問題。

螺旋樁機(jī)

螺旋樁機(jī)采用長螺旋成孔，可通過鉆桿中心管將混凝土(或泥漿)進(jìn)行泵送混凝土CFG樁施工，即能鉆孔成孔一機(jī)一次完成，也可用于干法成孔、注漿置換改變鉆具后還可采取深層攪拌等多種工法進(jìn)行施工。該機(jī)液壓步履樁架主要由頂部滑輪組、立柱、斜撐桿、底盤、行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)機(jī)構(gòu)、操縱室、液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)組成。

性能指標(biāo)

打樁機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)是沖擊部分重量、沖擊動(dòng)能和沖擊頻率。

沖擊部分重量

沖擊部分重量即指錘樁沖擊樁身時(shí)，沖擊瞬間使樁頭受到一個(gè)很大的力所產(chǎn)生力大小的一個(gè)值，一般常用樁錘，沖擊部分重量從幾十公斤到六噸左右。

沖擊動(dòng)能

沖擊動(dòng)能即打樁時(shí)，錘頭沖擊樁身等部件時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)能，是計(jì)算單樁承載力的主要參數(shù)。

沖擊頻率

沖擊頻率是指活塞每分鐘對桿的沖擊次數(shù)，打樁機(jī)的沖擊頻率一般在3~1500次/分范圍內(nèi)。

應(yīng)用領(lǐng)域

打樁錘廣泛運(yùn)用在建筑、橋梁、海洋工程等行業(yè)的工程施工過程之中。

建筑，橋梁施工

由于振動(dòng)打樁機(jī)能夠滿足各種類型土質(zhì)的打樁要求，對各類鋼板樁、鋼管護(hù)筒樁、混凝土樁進(jìn)行沉拔施工，因此其在建筑，橋梁等行業(yè)的施工過程中有著廣泛的應(yīng)用。

海洋工程

由于液壓打樁錘具有可控性好、適應(yīng)范圍廣、打擊效率高、污染小、噪聲低等特點(diǎn)，加之在樁基施工中，預(yù)制樁應(yīng)用越來越廣泛，而環(huán)保要求不斷提高，使得液壓打樁機(jī)正在廣泛應(yīng)用于海洋工程行業(yè)中。

發(fā)展趨勢

技術(shù)方面

大型化

隨著時(shí)代的發(fā)展，大型工程和超大型工程已經(jīng)不再少見。而工程的大型化使得樁的尺寸要求也隨之增加。為了應(yīng)對直徑越來越大，長度越來越長的樁體，樁機(jī)的打擊能量也必須提升。一般來說，體積越大的樁機(jī)打擊能量也越大。

去公害

近年來，空氣污染，噪聲污染等問題隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的深入人心而顯得尤為突出。政府也相繼出臺(tái)了相關(guān)法律、法規(guī)對城市和城鎮(zhèn)內(nèi)樁工機(jī)械的使用進(jìn)行了一定的限制，但是城市的基建工程卻不會(huì)因此而停止。在這樣的大前提下，不造成大氣污染，不產(chǎn)生噪聲污染的樁工機(jī)械就大有可為。

靈活化

在施工場地需要使用樁機(jī)的場合很多，但是很多場合并不適合安置大型樁機(jī)。在這種情況下，能夠提供相同打樁能力，但是體積相對較小的樁機(jī)就能發(fā)揮很大的作用。

提高使用壽命

振動(dòng)打樁機(jī)在實(shí)際使用中電動(dòng)機(jī)易燒壞，軸承和液壓接插件等關(guān)鍵零部件容易損壞，應(yīng)對關(guān)鍵部件進(jìn)行可靠性研究，提高使用壽命。

市場方面

中國

隨著中國國內(nèi)樁工機(jī)械市場競爭加劇，競爭力較弱的企業(yè)將被兼并或者淘汰，三一重機(jī)有限公司、中聯(lián)重科、山河智能等企業(yè)逐漸成為行業(yè)領(lǐng)先者，并且隨著中國城市化進(jìn)程的推進(jìn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求增加，對打樁機(jī)的需求持續(xù)增長。因此中國打樁機(jī)市場具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ⑶译S著技術(shù)的不斷革新和市場需求的持續(xù)增長，打樁機(jī)行業(yè)將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。同時(shí)，中國政府在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和環(huán)保方面的政策支持也將為打樁機(jī)市場的發(fā)展提供有力支持。

世界

在2022年，全球打樁機(jī)市場規(guī)模達(dá)到347.76億元（人民幣），而根據(jù)《2022年-2029年全球及中國打樁機(jī)市場概況解析與前景研究報(bào)告》針對全球打樁機(jī)行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析，預(yù)測到2028年，全球市場規(guī)模將會(huì)達(dá)到458.82億元，預(yù)計(jì)年均復(fù)合增長率在4.88%上下浮動(dòng)。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，打樁機(jī)主要應(yīng)用于各種設(shè)施施工，建筑施工等領(lǐng)域。預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi)打樁機(jī)在建筑領(lǐng)域的需求會(huì)持續(xù)上升。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

中國

世界

常見施工問題

樁體承載能力低

單樁樁體的承載能力低于工程設(shè)計(jì)要求，不僅可能造成樁體在承重狀態(tài)下折斷。進(jìn)而會(huì)影響工程的整體施工質(zhì)量。造成這種問題的原因主要為打(壓)樁施工中，打擊力度不足，導(dǎo)致預(yù)壘水泥土樁沉人土體的深度不夠。

樁傾斜過大

樁傾斜過大會(huì)導(dǎo)致樁體承載能力和穩(wěn)定性較差，影響樁基的整體施工質(zhì)量。造成樁傾斜過大的因素主要是在對預(yù)制樁進(jìn)行制造的過程中，成樁質(zhì)量較差，樁頂面傾斜與樁尖位置不正，使得其在施工中很容易出現(xiàn)傾斜，或在安裝打樁機(jī)時(shí)，沒有使得樁架與地面保持垂直。