ZKD系列多軸鉆孔機(jī)質(zhì)量攻關(guān)項(xiàng)目

李超 李士戰(zhàn)

（上海金泰工程機(jī)械有限公司 上海 201805）

ZKD系列多軸鉆孔機(jī)質(zhì)量攻關(guān)項(xiàng)目

李超 李士戰(zhàn)

（上海金泰工程機(jī)械有限公司 上海 201805）

作為“SMW工法”深層攪拌樁的專用施工設(shè)備，多軸鉆孔機(jī)因其具有“節(jié)能減排、綠色環(huán)?！薄⑹┕ぶ芷诙?、成樁質(zhì)量好、對(duì)周圍地基影響小、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，被越來(lái)越多地運(yùn)用于高層建筑、地鐵、高速鐵路、水利工程的防滲連續(xù)墻施工和軟土地基加固，在我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。

SMW工法施工設(shè)備；多軸鉆機(jī)質(zhì)量攻關(guān)

1 項(xiàng)目概述

多軸鉆孔機(jī)又稱多軸式連續(xù)墻鉆孔機(jī)，是專為“SMW工法”而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的專用施工設(shè)備?！癝MW工法”也叫“柱列式水泥土墻工法”，是將土和水泥在原位置混合建造防水擋土墻技術(shù)的簡(jiǎn)稱。由于該產(chǎn)品科技含量很高，對(duì)加工工藝、檢測(cè)手段、液壓傳動(dòng)、電氣控制等技術(shù)方面的要求都很高，我國(guó)原有的科技水平很難實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化批量生產(chǎn)。2003年前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的多軸鉆孔機(jī)完全依賴進(jìn)口，日本三和等國(guó)際知名公司的產(chǎn)品充斥著國(guó)內(nèi)的多軸鉆孔機(jī)市場(chǎng)。為增強(qiáng)公司本身的科研創(chuàng)新能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，我公司于2015年開(kāi)展對(duì)ZKD系列多軸鉆孔機(jī)優(yōu)化完善工作。

2 技術(shù)創(chuàng)新成果

本項(xiàng)目屬于機(jī)、電、液一體化系統(tǒng)領(lǐng)域，通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)整機(jī)設(shè)備的工作性能。本項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新成果包括以下幾個(gè)方面：

2.1 功能強(qiáng)大的動(dòng)力源

動(dòng)力頭是該鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔、成樁的動(dòng)力源，它由兩臺(tái)或三臺(tái)立式電機(jī)通過(guò)齒輪聯(lián)軸器與行星減速器聯(lián)接，再通過(guò)齒輪將動(dòng)力傳遞給輸出軸，輸出法蘭與聯(lián)接盤、螺旋鉆桿、鉆桿聯(lián)接進(jìn)行鉆孔作業(yè)。其電氣動(dòng)力系統(tǒng)適宜施工，根據(jù)鉆孔機(jī)的使用特點(diǎn)，提出要求并委托天津起重電機(jī)廠開(kāi)發(fā)了鉆孔機(jī)專用恒功率電機(jī)，其特點(diǎn)是啟動(dòng)扭矩大，最大扭矩/額定扭矩為3.0以上，絕緣等級(jí)F級(jí)，過(guò)載能力強(qiáng)。

2.2 特定的螺旋鉆具

為滿足國(guó)內(nèi)不同地質(zhì)情況的施工要求，分別設(shè)計(jì)了三種適用于沙質(zhì)土、粘性土、沙礫石和巖石用的鉆具。三根鉆桿上下方向分別交替安裝著由推進(jìn)式的攪拌葉片和螺旋狀的移動(dòng)葉片，螺旋鉆桿是由內(nèi)外六方承插式接頭、芯管、螺旋葉片、攪拌葉片組成，三根鉆桿相互由上、中、下三擋保持架剛性聯(lián)接，并備中部、下部支撐架，能確保施工精度。鉆桿接頭采用六角結(jié)構(gòu)，等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，聯(lián)接方式安全可靠。鉆桿中間的輸送管采用特制的天然橡膠密封墊，壓縮量控制在3～5mm。

2.3 效果良好的回轉(zhuǎn)密封裝置

鉆桿驅(qū)動(dòng)軸為中空軸，上部與回轉(zhuǎn)接頭相連，為保證壓縮空氣和水泥漿在輸送工過(guò)程中不發(fā)生泄漏，回轉(zhuǎn)接頭采用O型密封圈和多道油槽相結(jié)合的特殊密封方式，耐高壓能力更強(qiáng)，安裝檢修方便，工作可靠性高，其使用壽命提高到原來(lái)的15～20倍。

2.4 提升導(dǎo)向系統(tǒng)

ZKD系列多軸鉆孔機(jī)的提升系統(tǒng)包括主提升系統(tǒng)和副提升系統(tǒng)，主提升系統(tǒng)主要完成動(dòng)力裝置的吊裝，頂部的多倍率滑輪組可自由拆卸，導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，可與多家公司的樁架相配合使用。副提升系統(tǒng)則用來(lái)完成水泥漿、壓縮空氣輸送管及動(dòng)力線的吊裝使用。ZKD系列多軸鉆孔機(jī)的提升導(dǎo)向系統(tǒng)是由中間支撐架和下部支撐架組成，他們是鉆進(jìn)成孔的關(guān)鍵部件。

3 改進(jìn)效果

對(duì)于動(dòng)力頭而言，原采用自制移動(dòng)鏜床及大型刨床進(jìn)行加工，需經(jīng)多次裝夾工序完成基準(zhǔn)定位，造成的誤差較大，為此我公司新添置TK6916大型落地銑鏜床，定位只需一次裝夾工序，加工精度得到可靠保證。對(duì)于局部強(qiáng)度和焊接工藝要求比較高的鉆桿內(nèi)外六角接頭，超聲波探傷檢驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)一系列的改善措施后其表面強(qiáng)度和焊縫質(zhì)量明顯提高，一次缺陷率由之前的10%下降到現(xiàn)在的2～5%。

相比較同類產(chǎn)品通用的只帶密封圈的回轉(zhuǎn)密封裝置而言，本項(xiàng)目所采用的密封圈和多道油槽相結(jié)合的回轉(zhuǎn)密封裝置具有更優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式，密封效果更好?；剞D(zhuǎn)接頭的使用壽命提高了8倍以上，而ZKD系列多軸鉆孔機(jī)的整機(jī)使用壽命提高了40%以上。

綜上所述，經(jīng)過(guò)諸多有效措施，該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式得到了很好的優(yōu)化改進(jìn)，整機(jī)強(qiáng)度和使用性能也有了很大程度的提高。用戶反映，經(jīng)過(guò)此次質(zhì)量攻關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施，建筑工程的施工效率大大提高?？蛻舴?wù)部門的調(diào)查反饋數(shù)據(jù)顯示，該產(chǎn)品故障次數(shù)為0.5次/臺(tái)，質(zhì)量改進(jìn)效果顯著。

4 項(xiàng)目小結(jié)

在項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)程中，自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了以下主要關(guān)鍵技術(shù)：

（1）國(guó)內(nèi)首創(chuàng)：國(guó)內(nèi)第一款SMW工法設(shè)備，在工程機(jī)械領(lǐng)域填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的一項(xiàng)科研空白，徹底改變以往施工模式，加快了建筑施工的總體進(jìn)度；

（2）綠色環(huán)保概念：施工過(guò)程無(wú)振動(dòng)、低噪音、無(wú)污染環(huán)境，無(wú)側(cè)向擠壓，對(duì)鄰近建筑物影響?。?/p>

（3）先進(jìn)的檢測(cè)控制系統(tǒng)：使得成槽垂直度控制在0.2%以內(nèi)，大大提高了成槽精度，也提高了工作效率；

（4）新型回轉(zhuǎn)接頭：由多道油槽和O型密封圈相結(jié)合的回轉(zhuǎn)接頭，采用新材料、新工藝，降低了密封件與注漿管的磨損，大大延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命；

（5）施工操作方便：設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)自動(dòng)、手動(dòng)相結(jié)合的方式對(duì)鉆進(jìn)、攪拌、提升進(jìn)行控制，具有防過(guò)載等安全保護(hù)功能；

（6）產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力強(qiáng)：針對(duì)加固深度達(dá)30m，厚度0.36～1.0m的墻壁；并設(shè)計(jì)了三種適用于沙質(zhì)、粘性土、沙礫石和巖石用的鉆具；

（7）攪拌軸及攪拌葉片：采用ANSYS有限元分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得ZKD型多軸鉆孔機(jī)在作業(yè)時(shí)能有效地?cái)嚢柢浲梁凸袒瘎?，提高了墻體強(qiáng)度和防滲能力。

在本項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)程中，共獲得三項(xiàng)實(shí)用新型專利，并有兩項(xiàng)發(fā)明專利正在申請(qǐng)過(guò)程中。與國(guó)際知名企業(yè)生產(chǎn)的同類產(chǎn)品相比，ZKD系列多軸鉆孔機(jī)具有更強(qiáng)的施工自動(dòng)化程度，更高的作業(yè)穩(wěn)定性。

ZKD系列多軸鉆孔機(jī)是在充分調(diào)研我國(guó)地質(zhì)國(guó)情，融合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的機(jī)、電、液一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步的消化、吸收和再創(chuàng)新，獨(dú)立研制開(kāi)發(fā)新一代多軸鉆孔機(jī)。本產(chǎn)品自投放市場(chǎng)以來(lái)，相繼在國(guó)家地鐵建設(shè)、水利工程等重大工程中得到廣泛應(yīng)用，大大推進(jìn)了施工進(jìn)度及工程質(zhì)量，取得了滿意的效果，獲得用戶一致認(rèn)可。

TU67

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1004-7344（2016）14-0220-01

2016-5-2