長螺旋鉆機全液壓自動鉆進系統分析

摘要：長螺旋鉆機作為鉆孔灌注施工機械的主要機種，在工程機械中屬于比較理想的設備，長螺旋鉆機具有很多有點，可以連續輸土，成孔的質量很高同時效率高，并且沒有泥漿污染。本文將從長螺旋鉆機全液壓自動鉆進系統原理入手，對鉆機鉆進系統進行細致全面分析。

關鍵詞：長螺旋鉆機；全液壓；自動鉆進

1.長螺旋鉆機及其施工方法

長螺旋鉆機是為了彌補我國在大型、高層建筑的施工過程中設備缺失而引入開發的機械。進入21世紀以來，各類建筑逐漸趨于高層化和大型化，建筑過程中需要的機械設備也越來越先進、特殊，然而我國目前國產基礎大型施工設施效率低下，并且容易造成環境污染。因此為了滿足新型建筑要求，制造出適合我國基礎設施施工的長螺旋全液壓自動鉆機以滿足市場需求，是該類機械設備行業的重要任務。

長螺旋鉆機鉆進成孔法是樁基工程施工中常用的一種成孔方法，麻花鉆鉆進有著相同的鉆進原理，都是在鉆進過程中用鉆具切削土壤，并通過鉆具將土壤排除地面，這是長螺旋鉆機常用的鉆進工藝。長螺旋鉆機由樁架和鉆進系統兩部分組成。樁架組成部分主要包括：立柱、起架裝置、行走機構、斜撐、底盤、回轉機構、液壓系統以及電器系統組成。鉆進系統主要由動力頭、鉆具、固定支架、卷揚機構、滑動直接以及操縱控制系統組成。

2.長螺旋鉆機鉆進全液壓自動鉆進系統概述

2.1.鉆進系統工作原理

長螺旋鉆機采用全液壓鉆進系統與電氣裝置相比在相同的設備體積小能產生更大的動力，在相同的功率下，液壓裝置體積小、重量相比較輕，結構較為緊湊；液壓裝置能夠實現快速啟動，工作平穩，能夠實現快速制動和隨意頻繁轉向；液壓鉆進系統在很大的工作范圍內能實現無級調速；能夠實現過載保護和制動化。在長螺旋鉆機上液壓系統的有點得到充分的發揮。

長螺旋鉆機在工作過程中，動力頭液壓裝置輸出轉速，轉速通過減速裝置達到控制鉆具的旋轉速度和輸出扭矩的作用，鉆具深入土層的下方速度靠卷揚液壓裝置控制。通常情況下，長螺旋鉆具具有一個固定的旋轉速度，而鉆具深入土層的下方速度可以通過人為調節進行修正，通過旋轉速度和下放速度的共同作用長螺旋鉆機才能夠完成鉆孔過程。鉆頭和鉆桿組成了長螺旋鉆機的鉆具，鉆桿和鉆頭上分別附有連續螺旋葉片和切削刀具。通過動力頭和卷揚機的控制，鉆具在土層里回轉前進，被鉆頭的刀具切削下來的土壤隨著鉆桿上的螺旋葉片上升，最終排出地面，此時鉆進深度不斷增大，直到鉆進過程結束。

長螺旋鉆機的鉆具由鉆頭和鉆桿組成，鉆頭負責切土，鉆桿負責傳遞扭矩以及排土。在現代工藝中，長螺旋鉆機的鉆桿在中心部位一般選擇無縫鋼管，其周圍采用焊接技術將螺旋葉片進行連接。螺旋葉片間螺距以及厚度要根據具體施工情況和鉆桿的直徑等因素做決定。在長螺旋鉆機進行鉆孔過程中，鉆孔速度主要由輸土的效率決定，輸土效率越高，鉆孔速度越大，如果在進行鉆孔過程中輸土不及時，那么切削下來的土壤會在孔內形成堵塞，減緩鉆孔速度。因此在鉆孔時應注意，在以同一速度進行鉆孔一段時間后，要把鉆具向上提一提，目的在于使堵塞的土壤松動并及時排出。

全液壓自動控制鉆機系統的動力頭由液壓驅動，替換了長期采用電機驅動的方式。液壓驅動相比電機更加靈活，調速極為方便。在對淺土層或易鉆土層進行鉆孔時，能夠輕松實現小扭矩高轉速工作，當鉆到土層深處時可改變為低轉速大扭矩工作，大大減少了工作時間提高了效率。并且采用液壓驅動動力頭質量較輕，經過初步估算，液壓驅動動力頭可比電機驅動動力頭輕1.5噸。長螺旋鉆機的動力頭懸掛在約30米的高空，動力頭質量的減輕可以降低鉆機的重心，提高穩定性。

2.2.鉆進系統現狀

采用全液壓自動鉆進系統的長螺旋鉆機是鉆孔灌注的主要施工設備，其效率高、污染小，在各種成孔灌樁工程中具有很大的發展潛力。長螺旋鉆機最早誕生于美國，而后被蘇聯和德國引進使用。使長螺旋鉆機全液壓自動鉆進系統有了廣泛發展的是日本，日本在19世紀50年代引進長螺旋鉆機后對其進行了詳細研究，并大力推廣該技術。我國引進長螺旋鉆機比日本晚20年，但是引進以后發展卻十分緩慢，直到近幾年才開始得到廣泛使用，這主要是由我國整體行業的大環境所致。這主要由兩個方面的原因：第一，我國人民的環保意識在逐漸增強，以前污染嚴重的機械逐漸被淘汰，開始使用長螺旋鉆機無污染的機器設備；第二，CFG樁基礎施工方法在國內的大力推廣是促使長螺旋鉆機在我國迅速發展的直接原因。當前我國長螺旋鉆機的鉆機系統主要靠司鉆人員的個人經驗進行手工操作，一旦遇到不熟練的新手對鉆進系統進行操作那么進鉆質量將非常差，嚴重時還會憋鉆導致電器系統出現問題直至燒毀電機。而目前少數采用液壓鉆進系統的鉆機實現了全自動化控制，鉆機鉆進效率較采用電器裝置的鉆機高出很多，憋鉆、進鉆質量差等問題得到有效解決。

2.3.鉆進系統發展趨勢

隨著樁基工程機械行業發展空間越來越大，市場對樁基工程機械生產企業及其產品提出了更嚴更高要求，因此需要行業整體競爭能力的增強，要求生產企業不斷加強自主創新研發能力，維護行業秩序的同時尋找市場商機，最終能夠提供出滿足市場需求的高質量產品。對于采用全液壓自動鉆進系統的長螺旋鉆機應向著產品功能多樣化、操縱控制自動化方向發展，在繼承其靈活、高效、快速等優點的同時注重機械的安全性和可靠性。

3.結語

隨著經濟的不斷發展。促進了各類工程施工數量的增加，難度及質量也不斷增加，尤其進入21世紀高層花、大型化建筑越來越多，能夠用于此類工程的長螺旋鉆機很好的滿足了工程需要，必將促進行業發展與進步。本文首先通過對長螺旋鉆機及其施工方法的簡單介紹引入本文的重點即長螺旋鉆機全液壓自動鉆進系統，并對鉆進系統的工作原理、系統現狀以及鉆進系統發展趨勢做了展望。

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