長螺旋鉆機(jī)作為鉆孔灌注施工機(jī)械的主要機(jī)種，在工程機(jī)械中屬于比較理想的設(shè)備，長螺旋鉆機(jī)具有很多有點(diǎn)，可以連續(xù)輸土，成孔的質(zhì)量很高同時(shí)效率高，并且沒有泥漿污染。本文將從長螺旋鉆機(jī)全液壓自動(dòng)鉆進(jìn)系統(tǒng)原理入手，對鉆機(jī)鉆進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致全面分析。
長螺旋鉆機(jī)及其施工方法
長螺旋鉆機(jī)是為了彌補(bǔ)我國在大型、高層建筑的施工過程中設(shè)備缺失而引入開發(fā)的機(jī)械。進(jìn)入21世紀(jì)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(jī)械設(shè)備也越來越先進(jìn)、特殊，然而我國目前國產(chǎn)基礎(chǔ)大型施工設(shè)施效率低下，并且容易造成環(huán)境污染。因此為了滿足新型建筑要求，制造出適合我國基礎(chǔ)設(shè)施施工的長螺旋全液壓自動(dòng)鉆機(jī)以滿足市場需求，是該類機(jī)械設(shè)備行業(yè)的重要任務(wù)。
長螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)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(jìn)有著相同的鉆進(jìn)原理，都是在鉆進(jìn)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(jī)常用的鉆進(jìn)工藝。長螺旋鉆機(jī)由樁架和鉆進(jìn)系統(tǒng)兩部分組成。樁架組成部分主要包括：立柱、起架裝置、行走機(jī)構(gòu)、斜撐、底盤、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)以及電器系統(tǒng)組成。鉆進(jìn)系統(tǒng)主要由動(dòng)力頭、鉆具、固定支架、卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)、滑動(dòng)直接以及操縱控制系統(tǒng)組成。
長螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)全液壓自動(dòng)鉆進(jìn)系統(tǒng)概述
2.1.鉆進(jìn)系統(tǒng)工作原理
長螺旋鉆機(jī)采用全液壓鉆進(jìn)系統(tǒng)與電氣裝置相比在相同的設(shè)備體積小能產(chǎn)生更大的動(dòng)力，在相同的功率下，液壓裝置體積小、重量相比較輕，結(jié)構(gòu)較為緊湊；液壓裝置能夠?qū)崿F(xiàn)快速啟動(dòng)，工作平穩(wěn)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速制動(dòng)和隨意頻繁轉(zhuǎn)向；液壓鉆進(jìn)系統(tǒng)在很大的工作范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；能夠?qū)崿F(xiàn)過載保護(hù)和制動(dòng)化。在長螺旋鉆機(jī)上液壓系統(tǒng)的有點(diǎn)得到充分的發(fā)揮。
長螺旋鉆機(jī)在工作過程中，動(dòng)力頭液壓裝置輸出轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速通過減速裝置達(dá)到控制鉆具的旋轉(zhuǎn)速度和輸出扭矩的作用，鉆具深入土層的下方速度靠卷揚(yáng)液壓裝置控制。通常情況下，長螺旋鉆具具有一個(gè)固定的旋轉(zhuǎn)速度，而鉆具深入土層的下方速度可以通過人為調(diào)節(jié)進(jìn)行修正，通過旋轉(zhuǎn)速度和下放速度的共同作用長螺旋鉆機(jī)才能夠完成鉆孔過程。鉆頭和鉆桿組成了長螺旋鉆機(jī)的鉆具，鉆桿和鉆頭上分別附有連續(xù)螺旋葉片和切削刀具。通過動(dòng)力頭和卷揚(yáng)機(jī)的控制，鉆具在土層里回轉(zhuǎn)前進(jìn)，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(shí)鉆進(jìn)深度不斷增大，直到鉆進(jìn)過程結(jié)束。
長螺旋鉆機(jī)的鉆具由鉆頭和鉆桿組成，鉆頭負(fù)責(zé)切土，鉆桿負(fù)責(zé)傳遞扭矩以及排土。在現(xiàn)代工藝中，長螺旋鉆機(jī)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(shù)將螺旋葉片進(jìn)行連接。螺旋葉片間螺距以及厚度要根據(jù)具體施工情況和鉆桿的直徑等因素做決定。在長螺旋鉆機(jī)進(jìn)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(jìn)行鉆孔過程中輸土不及時(shí)，那么切削下來的土壤會在孔內(nèi)形成堵塞，減緩鉆孔速度。因此在鉆孔時(shí)應(yīng)注意，在以同一速度進(jìn)行鉆孔一段時(shí)間后，要把鉆具向上提一提，目的在于使堵塞的土壤松動(dòng)并及時(shí)排出。
全液壓自動(dòng)控制鉆機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力頭由液壓驅(qū)動(dòng)，替換了長期采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式。液壓驅(qū)動(dòng)相比電機(jī)更加靈活，調(diào)速極為方便。在對淺土層或易鉆土層進(jìn)行鉆孔時(shí)，能夠輕松實(shí)現(xiàn)小扭矩高轉(zhuǎn)速工作，當(dāng)鉆到土層深處時(shí)可改變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速大扭矩工作，大大減少了工作時(shí)間提高了效率。并且采用液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭質(zhì)量較輕，經(jīng)過初步估算，液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭可比電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭輕1.5噸。長螺旋鉆機(jī)的動(dòng)力頭懸掛在約30米的高空，動(dòng)力頭質(zhì)量的減輕可以降低鉆機(jī)的重心，提高穩(wěn)定性。
2.2.鉆進(jìn)系統(tǒng)現(xiàn)狀
采用全液壓自動(dòng)鉆進(jìn)系統(tǒng)的長螺旋鉆機(jī)是鉆孔灌注的主要施工設(shè)備，其效率高、污染小，在各種成孔灌樁工程中具有很大的發(fā)展?jié)摿?。長螺旋鉆機(jī)最早誕生于美國，而后被蘇聯(lián)和德國引進(jìn)使用。使長螺旋鉆機(jī)全液壓自動(dòng)鉆進(jìn)系統(tǒng)有了廣泛發(fā)展的是日本，日本在19世紀(jì)50年代引進(jìn)長螺旋鉆機(jī)后對其進(jìn)行了詳細(xì)研究，并大力推廣該技術(shù)。我國引進(jìn)長螺旋鉆機(jī)比日本晚20年，但是引進(jìn)以后發(fā)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(yè)的大環(huán)境所致。這主要由兩個(gè)方面的原因：第一，我國人民的環(huán)保意識在逐漸增強(qiáng)，以前污染嚴(yán)重的機(jī)械逐漸被淘汰，開始使用長螺旋鉆機(jī)無污染的機(jī)器設(shè)備；第二，CFG樁基礎(chǔ)施工方法在國內(nèi)的大力推廣是促使長螺旋鉆機(jī)在我國迅速發(fā)展的直接原因。當(dāng)前我國長螺旋鉆機(jī)的鉆機(jī)系統(tǒng)主要靠司鉆人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手工操作，一旦遇到不熟練的新手對鉆進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行操作那么進(jìn)鉆質(zhì)量將非常差，嚴(yán)重時(shí)還會憋鉆導(dǎo)致電器系統(tǒng)出現(xiàn)問題直至燒毀電機(jī)。而目前少數(shù)采用液壓鉆進(jìn)系統(tǒng)的鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化控制，鉆機(jī)鉆進(jìn)效率較采用電器裝置的鉆機(jī)高出很多，憋鉆、進(jìn)鉆質(zhì)量差等問題得到有效解決。
2.3.鉆進(jìn)系統(tǒng)發(fā)展趨勢
隨著樁基工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展空間越來越大，市場對樁基工程機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)品提出了更嚴(yán)更高要求，因此需要行業(yè)整體競爭能力的增強(qiáng)，要求生產(chǎn)企業(yè)不斷加強(qiáng)自主創(chuàng)新研發(fā)能力，維護(hù)行業(yè)秩序的同時(shí)尋找市場商機(jī)，最終能夠提供出滿足市場需求的高質(zhì)量產(chǎn)品。對于采用全液壓自動(dòng)鉆進(jìn)系統(tǒng)的長螺旋鉆機(jī)應(yīng)向著產(chǎn)品功能多樣化、操縱控制自動(dòng)化方向發(fā)展，在繼承其靈活、高效、快速等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)注重機(jī)械的安全性和可靠性。

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。促進(jìn)了各類工程施工數(shù)量的增加，難度及質(zhì)量也不斷增加，尤其進(jìn)入21世紀(jì)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(jī)很好的滿足了工程需要，必將促進(jìn)行業(yè)發(fā)展與進(jìn)步。本文首先通過對長螺旋鉆機(jī)及其施工方法的簡單介紹引入本文的重點(diǎn)即長螺旋鉆機(jī)全液壓自動(dòng)鉆進(jìn)系統(tǒng)，并對鉆進(jìn)系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)現(xiàn)狀以及鉆進(jìn)系統(tǒng)發(fā)展趨勢做了展望。