行业政策《振动桩锤》新标准解析

《振动桩锤》新标准是对国家标准GB/T8517-2004《振动桩锤》(以下称为原标准)的修订，其送审稿已于2007年6月通过了审查，修订后的新标准也将转为机械行业(JB)标准。

　　振动桩锤是产生定向振动(通常为垂直振动)用于沉拔桩的桩锤，是我国生产量最大、使用面最广的基础施工设备之一。此次修订，一是反映各方面对振动桩锤的新要求，二是确保安全使用。修订后的新标准主要参照或引用了欧洲EN996∶1995《打桩设备安全规范》、GB/T7920.6-2005《建筑施工机械与设备打桩设备术语和商业规格》(修改采用ISO11886∶2002)、GB7920.6-87《桩工机械术语》等资料的有关内容。

　　(1)适用范围扩大到激振器驱力装置为液压马达的振动桩锤。

　　(2)增加了振动桩锤、电动式振动桩锤、液压式振动桩锤、机械式激振器、夹头、偏心力矩、振动频率、振幅和激振力等术语。

　　(3)取消了有关型号代号、基本参数的规定。

　　(4)增加了紧固件、外露传动件防护罩、振动频率偏差、电气系统、使用说明书、操作与维护等方面的要求。

　　(5)细化了噪声限值。

　　(6)大大增加了设计、制造、使用和维护等方面的安全要求。

　　2新标准的适用范围

　　2.1适用范围的扩展

　　新标准适用于具有回转式机械激振器且沉拔桩时桩与锤体固定连接在一起的振动桩锤，这样就包括了激振器驱力装置为电动机或液压马达两类振动桩锤。而原标准只适用于激振器驱动装置为电动机的振动桩锤。

4.8夹头及其液压系统

　　夹头如果有问题，就可能发生桩脱落、倾倒等事故，而原标准的相关规定很少。新标准根据EN996增加了有关规定。

　　(1)夹头的夹紧力，在任何工况下至少应为实际激振力的1.2倍。

　　(2)液压系统产生的压力至少应提供所需的最小夹紧力，并且应设置装置保证，只要夹头夹紧时，液压系统就能自动保持满足最小夹紧力的压力。

　　(3)应设置防止夹头在工作过程中意外打开的安全装置。

　　(4)应设置即使液压管路丧失压力也能使夹头保持夹紧状态的安全装置。

　　(5)应设置指示装置显示夹头液压油缸的压力。

　　4.9电气系统

　　原标准的相关规定很少，新标准根据EN996和其他相关标准，增加了电气系统的规定。

　　(1)电控箱应能防范雨水、尘土对电气控制设备和元件造成危害。电控箱门应有锁闭装置，并且打开时必须使用工具、钥匙或者通过操作者在操作位置上的操作。

　　(2)电动机、电气元件(不含电子元器件)和电气线路的对地绝缘电阻应不小于1MΩ;电源电缆相邻两芯线间绝缘电阻应不小于2MΩ。

　　(3)应设置短路、过流、零位、失压和缺、错、断相保护。

　　(4)进线处应设有专用断路器。

　　(5)遥控的振动桩锤，必须具备在控制信号失效时确保振动桩锤停止运转的功能或装置。

5使用说明书

　　使用说明书是产品的组成部分，每台产品均应配备使用说明书。使用说明书至少应在产品的运输、安装、操作和维护等方面，给出所有与安全有关的数据、程序、方法、判定规则和注意事项，以保证施工人员的安全。而我国目前的振动桩锤使用说明书过于简单。发达国家对产品使用说明书极为重视，特别是涉及人身安全方面的内容。因此新标准根据EN996和其他相关标准，增加了本条规定。本条规定较为详尽，但与发达国家对产品使用说明书的要求相比，还是有差距的。

　　6使用与维护

　　正确地使用和维护，是确保安全的重要环节。新标准根据EN996和相关标准，增加了使用与维护方面的要求，重点是安全要求。

　　6.1安装和在特殊场合使用

　　(1)振动桩锤的安装应由专业人员来进行。安装时，应确认悬挂振动桩锤的桩架或起重设备在起吊桩和拔桩时有足够的稳定性和工作能力，确认悬挂振动桩锤的钢丝绳、吊具、绳端固定等符合使用说明书和有关标准的规定。

　　(2)在石化工厂、矿井内、船舶和海上设施等特殊地点和环境使用的振动桩锤，应符合相关标准、法令和制造商的规定，例如防腐蚀、防爆要求等。

　　6.2操作和使用

　　(1)操作人员或操作指挥人员应能在自己的工作岗位上清晰地观察到振动桩锤的运转情况、相关工作人员位置和工作情况。

　　(2)人不能进入到振动桩锤的下方。

　　(3)为保护振动桩锤的悬挂设备，需要空载起动振动桩锤时，必须事先确认其悬挂设备能承受振动桩锤的激振力和可能产生的共振影响。经确认可以空载起动的振动桩锤，也不能频繁空载起动和长时间空载运转。

　　(4)振动桩锤不得超过规定的拔桩力使用;不得将振动桩锤用于起升作业;不得擅自对振动桩锤进行改造。

　　(5)振动桩锤在自由悬挂下停止作业时，不得将桩夹在夹头中。

　　(6)即使夹头夹紧已进入土中的桩，振动桩锤也不得脱离桩架或起重设备的悬挂。但对于能确定桩和振动桩锤不会倾倒的情况除外。

　　(7)动力源关闭后，应将振动桩锤及其管路系统中可能对人造成危害的载荷卸掉。

　　6.3检查与维护

　　(1)应进行日常检查和定期检查;检查、维修和保养应由专业人员进行;检查时，应注意检查承受冲击和振动零件的螺栓连接、紧急停机开关、动力源的隔离装置、暴露的液压软管、承受疲劳载荷的零部件、防护罩、减振装置、夹头等是否完好。

　　(2)在检查、维修或保养时，应确保人员的安全。除了必须开机才能检查、维修或保养的项目之外，其他的检查或维修，必须在卸去载荷、切断电源并锁闭电源开关后才能进行;对于必须开机才能检查维修或保养的项目，至少应由2人进行，其中1人负责监视其他人员的安全，并且在任何情况下均能立即使振动桩锤停止运转。

　　7检验项目

　　新标准大大增加了检验项目的数量，同时对型式试验的合格判定规则作了修改。

　　4.10紧急停机按钮

　　紧急停机按钮是机器最重要的安全装置之一，但原标准未作规定。新标准根据EN996和相关标?操作的位置设置紧急停止振动桩锤运转的按钮，电动式振动桩锤的紧急停机按钮应能迅速切断总控制电源。

　　(2)紧急停机按钮动作后，只有通过人工操作才能复位，并且复位动作不能直接起动振动桩锤。

　　如果自动复位或者复位后即可起动机器，机器会在没有处理好或准备好的情况下运转，可能产生新的紧急情况。

　　4.11发动机防护

　　为防止被发动机运动部件伤害、被发动机烫伤或者随意起动发动机，根据EN996，新标准要求将发动机放置在防护隔离罩(箱)内。该防护隔离罩(箱)应有锁住装置，或者打开时必须使用工具、钥匙或者通过操作者在操作位置上的操作。

　　4.12可靠性

　　新标准按电动式和液压式分别要求，并将电动式的总工作时间提高到300h，首次故障前工作时间提高到不少于150h，平均无故障工作时间提高到不少于100h。

　　液压式的总工作时间为200h，首次故障前工作时间为不少于100h，平均无故障工作时间为不少于80h，可靠度为不小于85％。

　　2.2不适用范围

　　新标准与原标准一样，均不适用于冲击式振动桩锤，也不适用于采用往复式激振器(通常是液压油驱动活塞在缸体内往复运动而产生振动的激振器)的振动桩锤。

　　2.3振动桩锤的类别

　　目前的振动桩锤可以分为两大类。一类采用回转式激振动器，也就是通过偏心轴(重心与回转中心不重合的轴或带有偏心块的轴)的旋转运动来产生振动;另一类采用往复式激振器，通常是液压油驱动活塞在缸体内往复运动而产生振动。

　　采用回转式激振动器的，如果激振器的驱动装置为电动机，则是电动式振动桩锤;如果激振器的驱动装置为液压马达，则是液压式振动桩锤。这种液压式振动桩锤在我国应用量越来越大，其中既有进口的，也有国产的。采用回转式激振动器的振动桩锤，可以数台、数十台联结起来同步振动，以用于超大型预制桩施工。

　　液压活塞往复式振动桩锤的主要生产国为日本，且产量很少，我国尚未生产和应用，新标准不包含这种振动桩锤。日本生产的该类振动桩锤，振动频率可达60Hz，但激振力最大的只有373kN。

　　振动桩锤都可以制作成冲击式的。

　　冲击式振动桩锤有特殊的要求和特点，用量很少，沉桩时桩也不与锤体连接在一起。新标准也不包含这种振动桩锤。

　　3关于振幅的定义

　　我国物理教科书对振幅的定义是:振动时物体离开平衡位置的最大位移，我国振动桩锤行业一直采用这个定义，新标准仍然沿用这一定义。欧美国家振动桩锤行业所定义的振幅是:振动时物体的最大位移，其数值是我国振幅的2倍。日本定义的振幅，也与我国相同。

　　4主要技术条款说明

　　4.1紧固件

　　在振动情况下，紧固件容易松脱。对振动桩锤来说，如果紧固件松脱，会发生较大的事故。因此要求紧固件应结合牢固，并有可靠的防松措施。

　　4.2外露传动件的防护

　　外露的皮带轮、皮带等传动件，容易造成人身伤害，因此应设防护罩。

　　4.3其他方向上的振动

　　将原标准“振动锤不允许横振”修改为:除预定的振动方向外，振动桩锤在其他方向上不应有目测可见的振动。

　　4.4振动频率、振幅的偏差及变矩变频功能

　　(1)将原标准“振动锤空载振幅的偏差率不应大于±10%”修改为:振动桩锤空载振幅和空载振动频率的偏差均不应超过给定值的±5%。

　　(2)变矩的主要目的之一，就是要将偏心力矩调为零，从而减少甚至消除起动和停机时的共振。因此，新标准要求偏心力矩调整机构应当能将振动桩锤的偏心力矩调节为零，并且在空载情况下，零偏心力矩时的振幅应不大于其最大空载振幅的1%。同时规定，在空载情况下，非零偏心力矩时的振幅偏差应不超过其设定值的±5%，振动频率调节后的偏差也应不超过其设定值的±5%。

　　4.5空载噪声限值

　　原标准只给出了一个固定的噪声限值。新标准按电动式和液压式分别提出噪声要求，并将电动式按电机功率和振动频率来划分，液压式按激振力和振动频率来划分，见表1和表2。通常情况下，功率越大、频率越高，其噪声也会越大。

　　4.6减振装置

　　原标准只规定了减振装置的减振系数。新标准根据EN996，增加了两条规定。

　　(1)减振系数由原标准的不大于0.3修改为不大于0.25，以进一步减少悬挂设备所承受的振动力。

　　(2)减振装置的最大允许拉力(即拔桩力)应清晰可见地标示在振动桩锤上。

　　(3)减振弹性元件失效或断裂的情况时有发生，为保证安全，规定减振装置和激振器之间的连接，应能保证即使在弹性元件失效或断裂的情况下，激振器也不会坠落。

　　4.7液压系统

　　原标准有关液压系统的规定很少。

　　新标准根据EN996和有关标准，增加了有关液压系统的规定。

　　(1)液压系统应符合GB/T15706.2-1995中3.8和GB3766要求的规定。

　　(2)根据EN996，要求液压系统管路应有对发热表面和尖角的隔离或防护措施，可能对操作人员造成伤害的硬管或软管的易断裂部位，应安装防护罩。

　　(3)根据EN996，要求液压硬管、软管和接头必须能承受使用压力，软管应标上其额定工作压力，压力超过15MPa的液压系统所用的液压软管，其管接头应经过锻造加工。

　　(4)根据EN996，要求在正常工作中必须脱开的硬管和软管的接头，应装有自行密封装置并带有单向阀。

　　(5)考虑到液压件质量的提高和实际情况，将液压油温修改为不得超过90℃，比原标准提高了10℃。