强夯锤是强夯施工中的主要机具,它的性能直接关系到夯击能的有效利用率。在强夯锤设计中,主要考虑四个因素:气垫的耗能,落锤空气阻力,速度推力和拔锤阻力。
强夯锤下落到地面时所具有的动量,并认为它压缩夯坑内空气的过程是一自由下落的匀加速过程。在夯锤的底面积和下落速度相同的情况下,平底方锤受到空气阻力要比球底圆锥锤大5.8倍,因此强夯锤的锤形的选择很重要。
强夯锤夯击后留在夯坑内的夯锤底部往往处于真空状态。加固粘土时,这个问题更为突出,由于真空即产生负压。在锤体上,开设排气孔和设置羊角是可以减少真空负压作用。
确定强夯锤设计参数的原则:
1、根据施工工艺要求的夯击功能,吊机的起重能力来确定锤重。根据脱钩方法,一般要求吊机的起重量是锤重的2.5-3.5倍。
2、强夯锤的接地面积的大小主要由土质条件来定。一般用于砂土的可比用于粘土的小些。目前的粘土中使用的强夯锤接地面积为5-6m^2,而用在砂土的大约为4m^2。
3、根据强夯锤的气动特性选择锤形和排气孔的大小和数量。
4、强夯锤的材质,尽量选用比重大的、弹性模量高的材料,以便减小锤的体积,增加锤的稳定性。
5、强夯锤的强度和刚度可按常规的机械设计方法进行。为了提高夯锤的安全性,过载系数=3-4为宜。在结构上,15t以上的夯锤,建议做成装配式,这样便于运输,还可一锤多用。
目前广泛使用的夯锤有钢壳的水泥锤和铸钢锤。由实测资料表明,铸钢锤的影响深度、加固效果均高于水泥锤。因此在条件许可下,强夯施工应采用铸钢锤。
强夯锤的锤重在15t以上的,采用装配式为好,这样即便于加工、运输,又可一吹多用。目前锤体的装配方式均用螺栓连接。这种强夯锤装配方式在施工中取得了良好的效果。这是由于上下锤体配有凹凸台阶配合,保证了锤体的夯击过程中,不产生错动,从而保证了连接螺栓不被剪断。