螺桿樁機(jī)專用卷揚(yáng)機(jī)的研制

盧兆會（東北煤田地質(zhì)局一二八勘探隊，遼寧沈陽110122）

螺桿樁機(jī)專用卷揚(yáng)機(jī)的研制

盧兆會（東北煤田地質(zhì)局一二八勘探隊，遼寧沈陽110122）

螺桿樁是建筑樁基礎(chǔ)中的一種新型節(jié)能減排樁，是非排土樁。它具有承載力高、成本低、無泥漿護(hù)壁、無振動，是國家一級工法樁。它的施工對設(shè)備的同步控制技術(shù)要求很高。提升和加壓卷揚(yáng)機(jī)是同步控制技術(shù)的關(guān)鍵部件，由原來的雙卷筒卷揚(yáng)機(jī)改為大徑單排繩、正反雙出繩的單卷筒卷揚(yáng)機(jī)，簡化了同步控程序，提高了同步控制精度和施工效率。

螺桿樁機(jī)；單排繩正反雙出繩；雙制動；同步控制技術(shù)

1 概述

螺桿樁機(jī)是建筑樁基礎(chǔ)螺桿樁施工的專用設(shè)備。螺桿樁是一種新型的節(jié)能減排擠土樁，具有無排土、承載力強(qiáng)、施工成本低等優(yōu)點。其形狀像一根螺絲桿，它的上部是一柱體段，下部是一螺牙段。螺牙段與周圍巖土的結(jié)合形式像一旋合的螺旋副，螺牙的抗剪切能力決定了螺桿樁的承載能力?？梢娐菅蓝沃車鷰r土的抗剪切能力不僅與巖土的性質(zhì)有關(guān)，還與擠孔成螺牙的工藝有關(guān)。螺桿樁施工工法要求，螺桿鉆具每轉(zhuǎn)一周，鉆具向下鉆進(jìn)或向上提升一個螺距，保證巖土所成螺牙的穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生螺牙被擾動，從而影響成樁的承載能力。螺桿樁機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是鉆具旋轉(zhuǎn)與鉆進(jìn)（或提升）速度同步性控制，即鉆具每轉(zhuǎn)一周，鉆具向下鉆進(jìn)（或向上提升）一個螺距，從而保證樁孔壁所成螺牙巖土的無擾動，保證原始巖土的應(yīng)力狀態(tài)。鉆具的旋轉(zhuǎn)是由直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動動力頭減速器而產(chǎn)生的，直流調(diào)速電機(jī)、動力頭減速器及鉆具間皆為剛性聯(lián)接。鉆具的向下鉆進(jìn)及向上提升分別是通過主卷揚(yáng)加壓鋼絲繩和提升鋼絲繩帶動動力頭減速器來實現(xiàn)的。鉆具同步技術(shù)的控制是以鉆具的設(shè)定轉(zhuǎn)速為基準(zhǔn)，通過加壓和提升鋼絲繩的速度傳感器反饋信號來調(diào)節(jié)主卷揚(yáng)調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足同步控制要求。

原有的卷揚(yáng)機(jī)采用單調(diào)速電機(jī)通過減速器帶動兩個卷筒分別工作。一個卷筒用于提升，另一個卷筒用于加壓，兩卷筒間是通過齒輪換向進(jìn)行分別工作。由于螺桿樁機(jī)安裝和運(yùn)輸?shù)南拗?，兩卷筒均采用鋼絲繩多層纏繞的方式，最多可到8～9層之多。這樣卷筒在收放繩時繩速變化較大，特別是鋼絲繩的不規(guī)則纏繞，會造成繩速的突變，會給控制系統(tǒng)帶來很大的麻煩。通常情況下，卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是根據(jù)繩速傳感器的反饋信號來調(diào)節(jié)的，繩速的不穩(wěn)定性、無規(guī)律性變化直接影響了同步控制的效果，導(dǎo)致施工中所成的巖土螺牙抗剪強(qiáng)度降低，從而影響了成樁的承載能力。

針對螺桿樁機(jī)上卷揚(yáng)機(jī)存在的諸多問題，為了有效地推廣螺桿樁，經(jīng)過隊里機(jī)械技術(shù)人員的共同努力，通過反復(fù)試驗，研制了螺桿樁機(jī)專用的新型卷揚(yáng)機(jī)，并應(yīng)用到施工現(xiàn)場，得到了很好的評價。

2 主要結(jié)構(gòu)

如圖1所示，它是由交流變頻電動機(jī)帶動、大直徑、單卷筒、單排繩、正反雙出繩、內(nèi)藏減速器組成，卷筒纏繩方式如圖2所示，實現(xiàn)了鉆具提升繩、加壓繩的同速控制，即提升時，提升繩收繩速度與加壓繩的放繩速度相同；加壓時，加壓繩的收繩速度與提升繩的放繩速度相同。在整個加壓提升的過程中，繩的速度是均衡的。通過利用提升和加壓繩的速度傳感器反饋信號，很容易滿足螺桿樁的同步技術(shù)要求，簡化了控制程序，提高了同步技術(shù)精度。保證了螺桿樁的推廣和應(yīng)用。

3 主要特點

圖1 卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 卷揚(yáng)機(jī)繞繩示意圖

（1）采用單排繩、正反雙出繩的單卷筒結(jié)構(gòu)，利用單排繩、正反雙出繩的纏繞方式，實現(xiàn)了一個卷筒完成了兩個卷筒的功能，即提升和加壓，兩繩同速提升和加壓，使動力頭及鉆頭裝置豎向的移動速度完由卷筒控制，不因動力頭及鉆具裝置的自重而改變。提升和加壓操作更加簡單，只改變一下電機(jī)的轉(zhuǎn)向即可。在提升和加壓的過程中，繩速變化很小，有利于螺桿樁施工的同步控制技術(shù)，簡化了控制程序，同時杜絕螺桿樁的巖土螺牙擾動。

（2）單排繩卷筒繩速均勻，簡化了螺桿樁機(jī)同步控制技術(shù)，極大的提高了同步精度，成樁合格率達(dá)100%，杜絕了螺桿樁螺牙擾動的發(fā)生。

（3）采用帶電磁制動器的交流變頻電機(jī)通過內(nèi)藏式硬齒面減速器驅(qū)動單卷筒，卷筒的內(nèi)部又設(shè)置了一內(nèi)藏式電磁制動器，實現(xiàn)了雙制動。制動力矩大，安全可靠。交流變頻控制，故障率低，節(jié)能實用性強(qiáng)。

（4）結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，優(yōu)化了螺桿樁機(jī)上各組成部分的安裝部位，優(yōu)化了人機(jī)工程功能。

（5）簡化了同步控制技術(shù)，杜絕了螺桿樁周圍巖土螺牙的擾動。

4 結(jié)束語

通過用戶分別在吉林的長春市、梅河口市、延吉市、黑龍江的哈爾濱市、遼寧的鞍山市、朝陽市、盤錦市、本溪市等地區(qū)的施工，成樁合格率100%，施工效率提高30%左右，特別是在復(fù)雜地層（如流塑層）地區(qū)的施工，優(yōu)勢突出。得到了開發(fā)單位和施工單位的好評，為施工單位創(chuàng)造了可觀的收益，為開發(fā)單位節(jié)省了建筑成本，推動了節(jié)能減排螺桿樁的廣泛應(yīng)用。

[1]彭桂皎.中國螺桿樁技術(shù)[M].海南卓典高科技開以有限公司中國螺桿樁技術(shù)推廣中心，2009.

[2]成大先，主編.《機(jī)械設(shè)計手冊》（第五版）第3卷.化學(xué)工業(yè)出版社.

[3]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB5007-2002）［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[4]楊可楨，程光蘊(yùn)，主編.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).高等教育出版社.

TU85

A

2095-2066（2016）34-0084-02

2016-11-22

盧兆會（1967-），男，遼寧沈陽人，高級工程師，黑龍江礦業(yè)學(xué)院畢業(yè)，從事機(jī)械設(shè)計及制造工作。