旋挖鉆機(jī)多功能設(shè)計與應(yīng)用探討

王順利 劉威

摘要：本文對旋挖鉆機(jī)的概念、特點(diǎn)、配置及應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討，旨在增強(qiáng)旋挖鉆機(jī)的應(yīng)用性。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆機(jī)；多功能；模塊化設(shè)計

一、旋挖鉆機(jī)的概念和特點(diǎn)

旋挖鉆機(jī)在建筑工程的建設(shè)中具有非常廣泛的應(yīng)用，能夠使成孔工作順利進(jìn)行，促進(jìn)各類工程的建設(shè)與施工。這種機(jī)械主要應(yīng)用在適于砂土、粘性土、粉質(zhì)土等土層中，具有良好的適應(yīng)性，如果需要進(jìn)行灌注樁、連續(xù)墻、基礎(chǔ)加固等地基基礎(chǔ)施工，采用這種機(jī)械能夠發(fā)揮出良好的效果。通常情況下，125～450kw為旋挖鉆機(jī)的額定功率，120～400kN·m為動力輸出扭矩，1.5～4m為最大成孔直徑，60～120m為最大成孔深度，在各類大型基礎(chǔ)施工中，可以根據(jù)實(shí)際情況，有效應(yīng)用這一機(jī)械設(shè)備。

一般情況下，液壓履帶式伸縮底盤、自行起落可折疊鉆桅、伸縮式鉆桿、帶有垂直度自動檢測調(diào)整、孔深數(shù)碼顯示等是旋挖鉆機(jī)的主要組成部分。在整機(jī)操縱的過程中，在液壓的作用下，在合理控制的基礎(chǔ)上，使負(fù)荷進(jìn)行傳感，簡化了操作和步驟，十分方便舒適。在工地需求多樣的環(huán)境下，主、副兩個卷揚(yáng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，需要對施工場地進(jìn)行分析，在應(yīng)用的過程中，配合不同鉆具，適用于干式（短螺旋）或濕式（回轉(zhuǎn)斗）及巖層（巖心鉆）的成孔作業(yè)，另外，還可以與長螺旋鉆、地下連續(xù)墻抓斗、振動樁錘等進(jìn)行搭配，完成難度較大的施工工作。

二、旋挖鉆機(jī)多功能配置及應(yīng)用

（一）鋼護(hù)筒驅(qū)動配置及應(yīng)用

1.鋼護(hù)筒驅(qū)動配置

在主體模塊基礎(chǔ)上增加以下模塊可實(shí)現(xiàn)鋼護(hù)筒驅(qū)動工法：伸縮式摩擦（或機(jī)鎖）鉆桿；旋挖鉆具（土鉆斗、短螺旋鉆頭等）；連接花筒、護(hù)筒、護(hù)筒鞋。

2.鋼護(hù)筒驅(qū)動應(yīng)用

鋼護(hù)筒驅(qū)動裝置在回填土層、淺層砂卵石層、多溶洞石灰?guī)r層等易坍塌地層及不準(zhǔn)泥漿護(hù)壁的建筑附近可以發(fā)揮其明顯優(yōu)勢。作業(yè)時動力頭通過驅(qū)動盤、連接盤、連接花筒將扭矩傳給鋼護(hù)筒、護(hù)筒鞋，使鋼護(hù)筒、護(hù)筒鞋產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時旋挖鉆機(jī)加壓裝置下壓對護(hù)筒、護(hù)筒鞋進(jìn)行加壓，這樣邊旋轉(zhuǎn)邊下壓使護(hù)筒鉆入地層。

（二）旋挖鉆機(jī)配置搓管機(jī)及其應(yīng)用

1.功能配置

在鉆機(jī)主體基礎(chǔ)上增加以下模塊：縮式鉆桿；旋挖鉆具或沖抓斗；可拆式壓盤；搓管機(jī)。搓管機(jī)與鉆機(jī)底盤上安裝接口相接，動力借用鉆機(jī)動力，由于行走裝置油路上設(shè)置有液壓膠管過渡板，使用時將行走馬達(dá)油管卸下，接上搓管機(jī)油管即可。

2.應(yīng)用

鋼護(hù)筒驅(qū)動配置由于受到動力頭扭矩和加壓力、起拔力限制，所下護(hù)筒直徑與深度都有限。而旋挖鉆機(jī)與搓管機(jī)配合使用，由于搓管機(jī)可實(shí)現(xiàn)較大扭矩、加壓力和起拔力，所下護(hù)筒直徑和深度都大得多，甚至可以實(shí)現(xiàn)全護(hù)筒施工。施工時搓管機(jī)搓入套管與旋挖取土交替進(jìn)行，直至達(dá)到設(shè)計孔深，成孔過程無泥漿、不塌孔，更環(huán)保，更安全，樁孔規(guī)則，無泥皮和沉渣，混凝土用量可準(zhǔn)確控制，澆注質(zhì)量高，樁承載力高。

（三）長螺旋配置及應(yīng)用

1.系統(tǒng)配置

旋挖鉆機(jī)亦可配置長螺旋鉆具進(jìn)行長螺旋連續(xù)鉆進(jìn)管內(nèi)泵壓注漿成樁（CFA）施工。該系統(tǒng)要求鉆機(jī)在主體模塊的基礎(chǔ)上增加以下模塊：動滑輪、桅桿支腿油缸、鉆桿導(dǎo)向架、混凝土輸送彎管、長螺旋鉆桿加長節(jié)（可選）、內(nèi)部帶混凝土管的空心螺旋鉆桿、長螺旋鉆頭等。

該系統(tǒng)應(yīng)用時要求將動力頭與加壓機(jī)構(gòu)脫開，動力頭與鉆具全部由主卷揚(yáng)鋼絲繩通過動滑輪懸吊，工作時靠工作裝置自重及螺旋鉆具自身旋入力進(jìn)尺。

2.應(yīng)用

CFA工法工藝過程為：長螺旋鉆孔至預(yù)定深度；將混凝土通過鉆桿內(nèi)腔壓注至孔底，邊灌混凝土邊提升鉆桿，直至混凝土灌滿整個樁孔。CFA工法鉆進(jìn)與輸土同時進(jìn)行，效率很高，避免了廢漿污染，既簡化了鉆掘設(shè)備和工藝，也有利于環(huán)境保護(hù)。

（四）氣舉反循環(huán)入巖鉆進(jìn)配置及應(yīng)用

1.系統(tǒng)配置

在鉆機(jī)主體基礎(chǔ)上增加以下配置可實(shí)現(xiàn)氣舉反循環(huán)入巖鉆進(jìn)：旋轉(zhuǎn)氣室；伸縮式機(jī)鎖鉆桿；輸氣管；空壓機(jī)；反循環(huán)入巖鉆斗。該系統(tǒng)對于鉆機(jī)的要求是需設(shè)計一旋轉(zhuǎn)氣室接在動力頭下方，作為輸氣管道旋轉(zhuǎn)部分與非旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)換部件。

2.應(yīng)用

該鉆進(jìn)系統(tǒng)是旋挖鉆機(jī)與氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝的組合，在鉆斗一個鉆進(jìn)循環(huán)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)排渣。該鉆進(jìn)方式實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于反循環(huán)入巖鉆斗，該鉆斗分為上下兩部分，下部為牙輪筒鉆，上部為容渣斗，在筒壁上設(shè)有進(jìn)氣管與排渣管。鉆進(jìn)時孔底破碎下來的巖屑在壓縮空氣的攜帶下進(jìn)入容渣斗。

（五）中掘工法配置及應(yīng)用

1.系統(tǒng)配置及工作原理

該鉆進(jìn)系統(tǒng)要求配置如下：動滑輪；混凝土輸送彎管；下動力頭；出渣接頭；鋼護(hù)筒；內(nèi)部帶混凝土管的空心螺旋鉆桿：桅桿支腿；護(hù)筒導(dǎo)向架；長螺旋鉆頭。

該鉆進(jìn)系統(tǒng)要求在原動力頭下方再安裝一個動力頭，兩動力頭通過連桿聯(lián)為一體，工作時上動力頭驅(qū)動長螺旋鉆具進(jìn)行順時針旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，下動力頭驅(qū)動鋼護(hù)筒進(jìn)行逆時針旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。全部工作裝置重力由主卷揚(yáng)鋼絲繩通過動滑輪懸吊，工作時靠工作裝置自重進(jìn)尺。

2.應(yīng)用

中掘工法在已有高大建筑物旁邊施工時優(yōu)勢明顯。由于受到原有建筑物的壓力，鉆孔時孔壁所受壓力是不均勻的，極易塌孔，更危險的是可能對原建筑物基礎(chǔ)造成影響。此系統(tǒng)在鉆進(jìn)時套管始終跟進(jìn)，起到了穩(wěn)定原有建筑物基礎(chǔ)的作用，而且沒泥漿污染，無振動沖擊，無噪聲，是一種非常環(huán)保的施工方式。

（六）掛裝擠擴(kuò)支盤成型機(jī)或擴(kuò)底鉆頭

1.配置

除鉆機(jī)主體外，另需：卷管器；摩擦式伸縮鉆桿；液壓膠管（長度根據(jù)孔深定）；擠擴(kuò)支盤成型機(jī)或擴(kuò)底鉆頭。實(shí)現(xiàn)這兩種工法的關(guān)鍵在于在動力頭下方設(shè)置卷管器，用于纏繞液壓膠管，該液壓膠管將液壓動力輸送給孔內(nèi)的擠擴(kuò)支盤成型機(jī)的擠擴(kuò)油缸或擴(kuò)底鉆頭的展開油缸進(jìn)行工作，油路可以從輔閥備用聯(lián)接出，也可以借用不同時工作的其它油路，如展寬油缸油路。

2.應(yīng)用

擠擴(kuò)支盤樁是在原普通灌注樁基礎(chǔ)上增加承力盤或承力分支而成，在承力盤的增加下，擠擴(kuò)支盤樁單方承載力實(shí)現(xiàn)了2倍以上的增長。單樁的承載力不斷增大，在荷載一定的情況下，與普通灌注樁相比，在長度、樁徑、數(shù)量上都能夠減少，在節(jié)約材料的基礎(chǔ)上，縮短施工時間，加快施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)良好的施工效果，提高工程的質(zhì)量，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的增加。

三、結(jié)束語

旋挖鉆機(jī)在工程建設(shè)應(yīng)用的非常廣泛，在使用的過程中，由于現(xiàn)場環(huán)境的特殊，不同的施工場地具有不同的特點(diǎn)，所以，必須借助相關(guān)的原理，對旋挖鉆機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，使其性能更加豐富，具有更加廣泛得到應(yīng)用。做好鋼護(hù)筒驅(qū)動、搓管機(jī)、長螺旋、氣舉反循環(huán)入巖鉆進(jìn)、中掘工法、掛裝擠擴(kuò)支盤成型機(jī)或擴(kuò)底鉆頭等的配置與應(yīng)用，通過有效的方式，使旋挖鉆機(jī)的性能不斷提高，增強(qiáng)其在實(shí)際施工中的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張慧斌.旋挖鉆機(jī)智能化鉆進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)驗(yàn)研究[J].設(shè)備管理與維修，2017（11）.