ZLG22型折塔式履帶螺桿樁機的研制

郭海艷/GUO Hai-yan

（東北煤田地質局沈陽鉆探機械研制中心，遼寧 沈陽 110122）

1 概 述

針對不同地域、不同巖層的施工，特別是硬巖地層和復雜巖土地層，一般的樁基礎設備難以施工，或施工效率很低，施工成本高。螺桿樁和SDS擠土樁是國家推廣的節(jié)能減排樁型，它具有單樁承載力高，能實現(xiàn)一柱一樁，節(jié)材大約30%～35%。目前國內(nèi)螺桿樁機的動力頭輸出扭矩普遍不足（在300kNm以下），同時動力頭與主卷揚的同步性存在問題。在施工過程中存在樁螺牙土體擾動現(xiàn)象，減少了土體的承載力，沒有形成真正的螺桿樁。通過與樁基礎設計專業(yè)人士溝通，參照我公司研制的第一代螺桿樁機的現(xiàn)場施工記錄，根據(jù)不同巖土的物理性質指標，決定研制ZLG22型機電液一體化折塔式履帶螺桿樁機，動力頭扭矩額定值為450kNm，采用直流調速控制。主卷揚提升和加壓均為700kN，采用交流變頻控制，提升、加壓繩采用同一卷筒單排正反雙出繩。通過控制系統(tǒng)，能實現(xiàn)在空中形成螺紋軌跡同步控制，同時動力頭和主卷揚能單獨控制，動力頭電機和主卷揚電機采用系統(tǒng)限流保護措施。行走履帶采用電動控制，折塔、起塔及履帶伸縮采用液壓控制，便于拆裝搬運。

2 結構組成

ZLG22型折塔機履帶螺桿樁機的主要結構如圖1所示。

3 性能參數(shù)

塔高（m） 28

鉆孔深度（m） 22

圖1 ZLG22型折塔螺桿樁機結構示意圖

動力頭輸出扭矩（kNm） 450

最大提力升（kN） 700

整機質量（t） 95

4 結構特點

1）動力頭采用雙直流電機調速控制輸入，中空軸輸出。動力頭減速器采用雙硬齒面行星減速器，同時驅動一個硬齒面斜齒減速器輸出，雙硬齒面行星減速器采用水冷裝置。雙直流電機采用主從調速控制方式，實現(xiàn)同一轉速。動力頭額定輸出轉矩為450kNm，輸出轉速為0～12r/min。

2）主卷揚機采用交流變頻調速控制，結構為內(nèi)藏減速器大直徑卷筒單排雙出繩式。單繩額定拉力為175kN，繩速0～20m/min.

3）動力頭與主卷揚同步控制。施工工作時，動力頭在直流電機控制下帶動螺桿鉆具做旋轉運動，同時在主卷揚繩的拉動下沿主塔軌道做豎直上下移動。動力頭裝置上面和下面分別有2組滑輪，主卷揚卷筒的雙出繩分別通過樁架兩組固定滑輪組纏繞動力頭上下兩組滑輪，形成牽引動力頭裝置向上運動和向下運動的鋼絲繩都是4根繩，這樣同一卷筒上雙出繩的繩速都相同，無論動力頭裝置向上、向下移動，2根鋼絲繩均處拉緊狀態(tài)。通過電氣控制裝置，參照螺桿鉆具直徑和螺距的技術要求，設定程序調整控制電機達到動力頭正轉并同步下移，動力頭反轉并同步上移，螺桿鉆具都在同一軌跡中運行。根據(jù)巖土的地耐力值調整動力頭的轉速及主卷揚的轉速，提高施工效率。

4）動力頭與主卷揚單動控制。為了實現(xiàn)一機多能，本樁機增加了大孔徑硬巖成樁和SDS樁的施工功能。大孔徑硬巖成樁要求施工設備動力頭必須有足夠的輸出轉矩。同時采用低速大扭矩擠壓排土方式，鉆進過程中有一部分巖土被鉆具擠壓到孔壁，其余部分被排到孔外。SDS樁是螺旋擠土樁，要求動力頭轉矩足夠大。兩種樁型都對動力頭轉矩有要求。根據(jù)巖土勘察報告，選擇動力頭的轉速，對主卷揚的提升速度沒有特殊要求，鉆進過程中保證動力頭電機不過流；提升過程中保證混凝土灌注不縮徑、不斷樁、不堵管就可以了。針對這兩種樁的施工工藝要求，動力頭與主卷揚分別能單獨操作。

5）折塔樁架的設計。在滿足JG/T 5006——92樁架技術條件前提下，采用BS700MC高強度板料，利用專業(yè)折彎成型和自動焊接設備，制造成矩形截面主塔，塔高28m，經(jīng)3次折疊滿足運輸要求，利用液壓起塔、落塔、折疊，履帶行走采用電動控制，行走平穩(wěn)。為了滿足搬運要求，履帶采用液壓伸縮裝置，施工時履帶展寬達4.6m，運輸時縮寬達3.3m。

5 結 語

我公司現(xiàn)已出廠十幾臺ZLG22型折塔式履帶螺桿樁機，通過2年多的現(xiàn)場施工反饋，螺桿樁合格率100%，SDS樁合格率100%。該樁機在樁基礎施工行業(yè)中具有絕對的優(yōu)勢，改變了原有的螺桿樁機在施工中效率低、樁質量不可靠等不足，同時擴展了硬巖大孔徑樁的施工，為用戶提供了一機多能的樁基礎施工設備。該樁機為樁機開發(fā)制造方和建筑基礎施工方都帶來了可觀的經(jīng)濟效益，為在建筑基礎行業(yè)推廣節(jié)能減排起到了很大的推進作用。

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