螺桿樁機(jī)提升及加壓裝置的研究

欒進(jìn)文，吳明臣，于兆水

(方圓集團(tuán)有限公司，山東 海陽(yáng) 265100)

螺桿樁作為一種新興的施工工法，其優(yōu)越性越來(lái)越受到施工企業(yè)的廣泛關(guān)注。但因螺桿樁成樁受設(shè)備本身以及地質(zhì)條件的限制，特別是要求設(shè)備鉆進(jìn)速度與提升加壓速度必須能成一定的比例，否則螺紋受到破壞便無(wú)法成樁，這對(duì)施工設(shè)備提出了較高的要求。

1 傳統(tǒng)提升加壓裝置

螺桿樁機(jī)的提升、加壓裝置的好壞是影響成樁質(zhì)量的一個(gè)重要因素。目前傳統(tǒng)的提升、加壓裝置一種是采用大型鏈條傳動(dòng)，這種傳動(dòng)方式精度相對(duì)較容易保證，也較容易實(shí)現(xiàn)，但鏈條自重大，突然破斷時(shí)容易造成重大事故，并且其成本較高，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)耗能大。因此該方式目前應(yīng)用相對(duì)較少。再有就是采用兩個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩傳動(dòng)，如圖1所示。卷?yè)P(yáng)機(jī)3的鋼絲繩4與加壓滑輪組5、6組成繩輪系統(tǒng)與鉆機(jī)7底部相連，對(duì)鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)行加壓作業(yè)；卷?yè)P(yáng)機(jī)2的鋼絲繩11與頂部結(jié)構(gòu)10上的提升滑輪組8、9組成繩輪系統(tǒng)與鉆機(jī)7上部相連，對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行提升作業(yè)。由于卷?yè)P(yáng)機(jī)為多層纏繞，并且作業(yè)過(guò)程中兩個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩始終是一收一放，分別控制提升和加壓動(dòng)作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)，對(duì)控制系統(tǒng)要求較高，造成操作困難，傳動(dòng)精度太低，很難保證施工質(zhì)量。針對(duì)該問(wèn)題，我們進(jìn)行了大膽地思考和研究，在螺桿樁機(jī)上采用了一種大直徑、單層纏繞、雙出繩的液壓絞車(chē)配合繩輪系統(tǒng)組成提升、加壓裝置，配合一套完整地信號(hào)采集和反饋及變頻控制系統(tǒng)，既能滿足設(shè)備傳動(dòng)精度要求，又大大提高了設(shè)備施工的安全性，并有效降低了使用維護(hù)成本，節(jié)能降耗性能優(yōu)越。

圖1 傳統(tǒng)提升加壓裝置工作原理1－平臺(tái)；2、3－卷?yè)P(yáng)機(jī)；4、11－鋼絲繩；5、6－加壓滑輪組；7－鉆機(jī)；8、9－提升滑輪組；10－頂部結(jié)構(gòu)

2 新型提升加壓裝置

結(jié)合塔機(jī)變幅機(jī)構(gòu)工作原理，該提升加壓裝置采用了帶螺旋繩槽的大直徑卷筒，只需纏繞一層鋼絲繩即可滿足容繩量要求。兩根鋼絲繩分別由卷筒兩端反向纏繞，這樣就實(shí)現(xiàn)了當(dāng)一根鋼絲繩為繞出狀態(tài)時(shí)，另一根鋼絲繩以相同的速度繞入卷筒。這樣就保證了鉆機(jī)在提升和下降過(guò)程中始終處于張緊狀態(tài)，從而保證了傳動(dòng)精度。新型提升、加壓裝置工作原理如圖2所示。

由兩根牽引鋼絲繩8和10分別與鉆機(jī)9及動(dòng)滑輪支架7的兩端固定連接，形成一個(gè)閉環(huán)的聯(lián)動(dòng)裝置；由液壓絞車(chē)19上出繩端鋼絲繩17通過(guò)頂部結(jié)構(gòu)12上的提升滑輪組14與動(dòng)滑輪支架7上的滑輪組15相連接，而液壓絞車(chē)19下出繩端鋼絲繩18通過(guò)及加壓滑輪組3與動(dòng)滑輪支架7上的滑輪組16相連接，這樣就形成一個(gè)可以提升和下降的傳動(dòng)裝置。其工作原理為：當(dāng)液壓絞車(chē)19順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上繩17為收繩端，拉動(dòng)動(dòng)滑輪支架7向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)下繩18放繩，帶動(dòng)鉆機(jī)向下運(yùn)動(dòng)（為鉆機(jī)加壓過(guò)程）；反之，液壓絞車(chē)19逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下繩18為收繩端，拉動(dòng)動(dòng)滑輪支架7向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)上繩17放繩，帶動(dòng)鉆機(jī)向上運(yùn)動(dòng)（為鉆機(jī)提升過(guò)程）。由于液壓絞車(chē)為單層纏繞，所以上繩與下繩速度基本一致，很容易降低因機(jī)械傳動(dòng)造成的速度匹配誤差。圖3為卷筒繞繩示意圖。

3 小 結(jié)

該加壓裝置配合變頻控制技術(shù)，可以有效地消除鉆桿在工作中的瞬間波動(dòng)誤差，保證螺桿樁成形的連續(xù)性、勻稱性，從而保證螺桿樁的施工強(qiáng)度要求。