2．2桩端动阻力尺、，计算

利用经验公式：Rv=8NFe-0.065，计算得振沉H桩的动端阻力为133.0kN。

由表2知APE400锤Q0=353.56kN Rv=133.00kN，满足要求。

2．3振幅计算

用表3中数据估算振动体系的工作振幅：A0=15000／34106=4.4mm；振沉到要求深度所需最小振幅A=100／12.5+3=11.0mm，A0=4.4mm A=11.0mm，但据经验水下砂质土壤A=lmm就足够，所以A0=4.4mm A=1mm，满足工程要求。

综合激振力、桩端动阻力和振幅计算，选择APE400型液压振动锤振沉H型桩是满足要求的，确定用APE400型液压施工该工程的钢板桩。

3. APE400液压振动锤振沉H型桩的改造

3．1改造方案的选择

APE400液压振动锤原为长江口航道整治工程使用，通过同步轴将4台锤联合，振沉直径12m、壁厚250mm的钢筋混凝土大圆筒；后又将共振梁加大，在番禹南沙蒲洲海堤工程，振沉40个直径13.5m，壁厚14mm的大直径钢圆筒。现在要用l台APE400型液压振动锤振沉HZ975B钢板桩，必须对其夹具和过渡梁(连接锤和夹具间的构件)进行改造，才能满足振沉的需要，并且改造还不能改变原APE400锤的性能和部件。

3．1．1夹具的改造方案

原夹具见图1，两面夹齿相对伸出后，最小间距为200mm，全部退回后(非工作状态)最大间距为400mm。换言之，两侧夹齿伸缩量最大为100 mm，显然施打腹板厚只有14mm的H型桩是不满足要求的。振沉番禹壁厚14mm的钢圆筒时，是在筒壁内外两侧焊加筋板增厚至210mm。本工程在不伤害夹具原结构的原则下经深入研究，采用卸下原夹齿，加工一对满足要求的加长夹齿，用完后卸下新夹齿再把原夹齿组装上去恢复原状的方案。

图1 APE400振动锤原夹具示意图

3．1．2过渡梁设计制作方案

H型桩腹板垂直于码头纵轴线，振动锤的夹具只能布置在H型桩的腹板上。若在中间布置1个夹具，板厚仅14mm，加之地质上部有20m左右的中密、密实砂层，振沉困难，在强大振动力反复作用下，腹板被夹部分极易变形。于是决定在H型桩腹板布置2个夹具，锤的长方向于H型腹板平行布置。APE400型每锤原配2个夹具，不需再制作；过渡梁则按以上要求，重新设计制作。

3．2改造技术要点

改造后的夹具见图2。在不改变原构造的原则下，为保证改造一次成功，并经久耐用，我们采用了以下7项关键技术措施，这也是确保APE400锤应用在该工程的创新点。

图2改造后的APE00振动锤夹头

(1)改造后的夹具，非工作状态时间距为90mm，两齿各可伸缩45mm，全伸出后净距为0，这样既可满足本工程板厚14mm的需要，也可适用振沉壁厚小于80mm的多种构件，扩大了该锤的使用范围。

(2)原夹齿平面尺寸为172mm(垂直方向)*230mm(水平方向)，由于H型桩腹板厚仅有14mm，挤压力量较大，为防止受力部位变形，经核算将夹齿加大到272mm(垂直方向)*330mm(水平方向)。单个夹齿面积为897.6cm2。

(3)为满足夹H型桩14mm腹板的需要，两侧夹齿必须加长。但由于原夹具母体又不能改变，致使新夹具安装时，一侧夹具安装后，另一侧则空间不足，即无法组装。解决的方法是将两侧夹齿均分成两段，一段在导向槽内(即滑块)，长度为195mm；另一段在导向槽外(即夹齿)，长度为150mm，总长为345mm。二段连接采用过渡配合连接，无间隙，不松动，确保在振动锤工作时的紧密性、整体性。

(4)滑块和夹齿连接一体后，导向槽外露部分(193mm)较长，相当一悬臂梁，工作时，在强大振动力交替作用下，为保其强度和刚度，经核算，材质采用40Cr并进行热处理。

(5)原夹齿的牙齿角度为90。，考虑H型桩腹板较薄，为防止夹紧后钢板变形，新做夹齿的牙齿改为113。。这样既夹的牢，也防止了被夹处板的变形。

(6)在H型桩两翼板内皮净距941mm范围内布置2个夹具，空间相当的紧凑，两夹具间内皮净距仅有150mm，正常情况下，夹具和过渡梁均采用攻丝联接，但其内侧有8根连接螺栓，由于空间小，用任何工具都无法安装，我们采用通孔穿螺栓，使问题得到完好解决。

(7)为使夹具夹桩对位快捷准确，在原夹具下端两侧各增加长短不一的外倾30。导向板。

4 . APE400型锤振沉AZ型桩的改造

4．1改造方案

4．1．1夹具改造方案

振沉H、AZ型桩夹具不能共用。AZ桩截面形状比H型桩复杂，夹齿的设置较H桩困难。为振沉受力合理，在AZ桩两侧腰部(腹板)各置1个夹具。原APE400型液压振动锤2个夹具呈 八 字形状布置，内侧两端部相碰，也布置不下。经仔细研究后，只用APE400型锤原夹具油管动力部分，全新设计2个夹具，布置在AZ桩两侧的腰部形心处。

4．1．2新过渡梁设计制造方案

原先为布置夹具方便，过渡梁长方向与码头纵向平行。梁长3m多，相邻1组H桩间距仅1．79m，这样势必在两侧H型桩打至标高1.0m后，才能施打AZ桩。钢桩施打顺序将受到限制。于是改为过渡梁长方向与振沉H桩一样布置，即过渡梁长方向与码头前沿线垂直布置，两个H型桩间净间距1260mm，APE400型锤(含夹具)总宽930mm，空间位置足够，这样可使打桩工艺简化，加快施工。

4．2技术改造要点

(1)AZ桩板厚10mm，比H型桩还薄，经核算，夹具加大到360mm(垂直方向)*267mm(水平方向)，夹齿面积为961.2cm2，防止在强大冲击力作用下，受夹部位变形失稳而破裂。见图3。

说明：1．此套夹具专为用APE400振动锤施打AZl8 l0/10型钢板桩而设计。

2．主要参数：

a．适用于激振力小于2940kN施打工作．b．液压夹头最大工作压力27MPa；c．液压夹头最大夹紧力4722kN；d．活塞杆行程65mm；e．夹齿面积961．2cm2,

3．全套夹具总质量10t(含过渡梁)。

图3APE400锤新夹头夹AZl8 10／10型钢板桩工况

(2)为使夹具在AZ桩顶对位快捷准确，不仅在AZ桩内侧夹具上加导向板，而且在AZ桩底部外侧加导向板，这样只要吊锤至桩顶，先将底部导向板贴至AZ桩顶底背部，其它部位也便陕捷插入桩顶对位夹紧。

5 . 应用效果

将原振沉钢筋混凝土大直径圆筒的2个APE400型液压振动锤，改装成振沉H型和AZ型钢板桩的振动锤，从投产到振完875组钢板桩，非常顺利，无发生任何大的机损事故，没有一次因锤故障而停工。操锤工严格按照液压锤维修、保养和操作规程使用。偶尔夹具受力不均，个别夹齿有变形的，用砂轮打磨一下夹齿，即可使用。振沉H型桩台班效率一般为12根，最多18根(导向架内)；振沉AZ桩台班效率一般为12根，最多为20根。

6 . 显著的经济效益和社会效益

从地质资料可以看出，从回填陆域地面以下20m范围内为中密、密实砂层。桩要从4.5 m打至-28.0m，穿过32.5m的砂层、粉土、粘土和粉质粘土，采用振沉钢板桩工艺，具有相当难度。经核算，必须采用大功率的振动锤。在国内无厂家制作，国外定购价格昂贵，且不能满足工期的情况下，成功改造了APE400型液压振动锤夹具，解决了钢板桩沉桩的关键设备，确保了首座遮帘式大型组合钢板桩振沉成功，提前了工期，赢得了良好的社会信誉。

经济效益更加明显。因国内无任何一家企业能生产本工程所要的振动锤，从国外购置，询价美国ICE公司，购买1台2550kN的液压振动锤，到岸价为297.6万元。而我们施打H型桩APE400型锤的改造费(含过渡梁)仅10万元，施打AZ桩APE400型的改造费(含过渡梁)仅17万元。仅是2台振动锤就节省了568.2万元。另外假如象番禹工程那样，在H型桩腹板夹具处焊钢板增厚，来满足夹桩要求，那么每个夹具处需焊钢板332kg(番禹工程实用数)，总共需332*2*875=581t，增加费用约435.75万元。钢桩振沉设备由于进行了一系列创新改造，直接降低工程成本为1003.95万元，不仅有明显的经济效益，更重要的是由于H型桩顶1m范围内不焊增厚钢板，原钢板桩涂层不被破坏，电焊高温也不会使钢桩退火而降低强度，保证了钢桩的耐久性和内在质量。

7 . 结语

(1)在这种复杂而较硬的地层上，用多种经验公式进行估算，最终确定H型桩沉桩用APE400型液压锤并获得成功，实践证明选锤是正确的；所有的经验公式都不适合AZ桩，因为AZ桩不单是克服土的侧摩阻力，而且还有无法定量计算的与H桩锁口间的摩擦力。通过此工程可得出结论，振沉主、辅组合钢板桩只按H型桩选锤，两种桩型采用同一锤型，可使沉桩设备、工艺简化，并增大了AZ桩顺利振沉的把握性，为类似工程选锤提供了方法。

(2)对美国APE400型液压振动锤的夹具和过渡梁，在不改变夹具本体和性能的原则下，进行了改造，使同一振动锤可适用于不同厚度的钢板桩振沉，为振动锤夹具的设计制造开拓了新的思路。