lgz-25型全液壓螺桿樁鉆機的研制與應用

1、2 0 1 0年第 3 7 卷第 8 期 探礦工程 ( 巖土鉆掘工程 )3 7L G Z一 2 5型全液 壓螺桿樁鉆 機的研制 與應 用 侯 慶 國( 山東省地質探礦機械 廠， 山東 濟南 2 5 0 0 1 4 )摘 要 ： 螺桿樁是一種 承載力高 、 成本 低 、 施工 效率高 、 無 污染 的新樁型 ， 新研制 的 L G Z 一 2 5 型全液 壓螺桿樁鉆 機滿 足 了螺 桿樁獨特的施工工藝要求 。結合實 際工程實 例 ， 介

2、紹 了鉆機的結構 、 技術參數(shù) 、 工作 原理 以及應用效果 。關鍵詞 ： 螺桿樁 ； 承載力 ； 鉆 機 ； 螺桿鉆具 ； 定 比傳 動 中圖分 類號 ： P 6 3 4 ． 31文 獻標 識碼 ： A文章編號 ： 1 6 7 2— 7 4 2 8 ( 2 0 1 0 ) 0 8— 0 0 3 7— 0 4D e v e l o p me n ta n dAp p l i c a t i o no fL GZ一 2 5F u l lH

3、y d r a u l i cS c r e wP i l eD r i l l i n gR i g ／ H OUQ i n g - g u o( S h a n d o n gG e o l o g —i c a lP r o s p e c t i n gM a c h i n e r yP l a n t ， J i n a nS h a n d o n g2 5 0 0 1 4 ，C h i n a )Ab s t r a c

4、 t ：T h es c r e wp i l ei san e w t y p ep i l ewi t hh i g hb e a r i n gc a p a c i t y，l o wc o s t ，h ig hc o n s t r u c t i o ne f f i c i e n c ya n dn o n — p o l —l u t i o n ．T h en e w l yd e v e l o p e dL

5、GZ 一2 5f u l lh y d r a u l i cs c r e w d r i l l i n gr i gs a t i s f i e st h es p e c i a lt e c h n o l o g i c a lr e q u i r e me n to fs c r e wp i l e ．T h ep a p e ri n t r o d u c e dt h ed r il l i n gdga b

6、 o u ti t ss t r u c t u r e ，t e c h n i c a lp a r a me t e r s ，w o r k i n gp r i n c i p l ea n dt h e印 p l i ·c a t i o ne f f e c t ．Ke ywo r d s ：s c r e wp i l e ；b e a r i n gc a p a c i t y ；d r i l l i n

7、 gr i g ；s c r e w d r i l l i n gt o o l ；c o n s t a n tr a t i ot r a n s mi s s i o n螺桿樁是樁的外部具有等螺距梯形螺紋的螺桿 狀混凝土灌注樁 ， 根據樁上螺紋 的長度不同， 螺桿樁 又可分為全螺桿樁 、 半螺桿樁兩種 ， 螺桿樁的成樁方 法是使用特殊螺桿樁鉆具 ， 旋轉擠壓人 土形成螺紋 孔 ， 在將鉆具旋 出螺紋孔 的同時向孔 內泵壓混凝

8、土 形成螺桿樁 。螺桿樁采用 了變截面 的構造形狀 ， 成樁過程 中鉆具對樁側土體有擠壓 、 加密作用 ， 成樁后樁側土體 成螺母狀 ， 與螺桿狀的樁體緊密咬合 ， 樁 的承載力為 側阻力( 摩阻力)+螺紋的剪切力 + 樁端 的端承力 組成 。因此螺桿樁具有承載力高， 成本低 ， 施工不取 土 、 不排 漿 、 無 污 染 、 低 噪聲 ， 被 國家 建設 部 列 為 2 0 0 5 年科技成果推廣項 目。由于螺桿樁獨特 的成樁方法 ，

9、 對施工鉆機提 出了特殊的性能要求 ： 螺桿鉆具的旋轉速度與給進速 度必須具有穩(wěn)定的定 比例傳 動關系 ， 才能形成等螺 距 的螺紋孔 ， 并能在不破壞螺紋孔 的條件下將鉆具 旋出； 不同直徑的螺桿樁其螺距也不同 ， 因此鉆機 的回轉速度和給進速度應 能無級 調速 ， 才能實現(xiàn)不 同轉速 與不 同螺 距 的 任 意 匹 配 ； 鉆 機 也 必 須 具 有 足 夠 大的輸 出扭矩和加 、 減壓能力 ， 才能將鉆具旋轉擠壓 進土層 ， 在不

10、排土 的情況下形成螺紋孔 。針對螺桿樁上述施工工藝 的要求 。我廠與山東 中闊螺桿樁技術有限公 司合作 ， 經過近一年的設計 研制 ， 于 2 0 1 0年初成功推 出 L G Z一 2 5型全液壓螺 桿樁鉆機 ， 專用于各種螺桿樁的施工 ， 也可用于長螺 旋 C F G樁 的施 工 。1鉆 機 的主 要結構 及 工作 原理 L G Z 一 2 5型全液壓螺桿樁鉆機 主要 由動力頭 、滑板 、 鉆塔 、 主卷揚機 、 操 作室、 液壓動

11、力站 、 工具卷 揚機 、 鉆機底盤 、 履帶底盤、 工形鍵滑移主動鉆桿、 螺 桿鉆具等部分組成 。鉆機 的結構如圖 1 所示 ， 主要 部分的結構及工作原理簡述如下 。1 ． 1動 力 頭 動力頭是鉆機 回轉輸出機構 ， 由 2臺液壓變量 馬達并聯(lián)驅動 ， 液壓 馬達先通過三級行星減速機進 行大傳動比減速 ， 再通過一級齒輪減速驅動動力 頭 輸出軸轉動 ， 總傳動 比 i ： 3 8 6× 2 ， 實現(xiàn) 了動力 頭的 大扭矩

12、輸 出。動力頭輸出軸的內孔為特殊設計 的內花鍵孔 ， 與主動鉆桿 嚙合 向外輸 出回轉扭矩 和軸向力 。1 ． 2 鉆塔 鉆塔 的塔身為矩形箱式結構 ， 由高強度結構鋼 板組焊而成 ， 塔身兩側焊有矩形導軌 ， 鉆塔的頂部和 底部安裝滑輪組 ， 鉆塔通過液壓油缸起落 ， 工作時用 塔撐 固定 ， 通過調節(jié)塔撐 的長度可調節(jié)鉆塔前后方 向的垂直度。收稿 日 期 ： 2 0 1 0 — 0 7— 1 3作者簡介 ： 侯慶 國( 1 9 5

13、5一) ， 男( 漢族) ， 山東濟南人 ， 山東省地質探礦機械廠總工程師 ， 探礦工程 專業(yè) ， 從事探 礦工程 機械設計 和技術管理 工 作 ， 山東省濟南市燕子 山路 2 — 2 號 ， h q g l 0 8 @1 6 3 ． c o n 。2 0 1 0年第 3 7卷第 8 期 探礦工程 ( 巖土鉆掘工程)3 9通過 4 個支腿可 以調節(jié)鉆塔的垂直度 ， 并增加 了鉆 機的穩(wěn)定性 ， 使用 4個支腿也可 以實現(xiàn)鉆機 自行裝

14、卸車 。1 ． 9 螺桿鉆具 螺桿鉆具主要 由鉆 頭 、 螺紋鉆 桿、 光 鉆桿 等組 成 ， 使用內、 外六方接頭連接 ， 鉆具 內設有 內管 ， 作為 輸送混凝土的通道 。1 ． 1 0 操作室 鉆機 的操作和控 制全部集 中在操作室 內、 通過 觀察壓力表、 電流表 、 電壓表 、 動力頭轉速表和給進 轉速表可 以隨時了解鉆機的運轉情況。2 鉆機 的主要技術參數(shù) 鉆孔直徑 4 0 0～ 5 0 0m m， 鉆孔深度 2 6m， 動

15、 力 頭 轉速 1 ． 5～5 ． 5r ／ r ai n ， 動 力 頭 輸 出扭 矩 3 5 0k N ·m， 動力頭行程 2 1 ． 3m， 主動鉆桿行 程 5 ． 5m， 主卷 揚提升能力 4 0 0k N， 主卷揚加壓 能力 3 0 0k N， 主卷 揚升降速度 0 ． 3 5～ 5 ． 5m ／ r a i n ， 工具卷揚提升 能力 5 0k N ( 單繩) ， 鉆機配備功率 9 0k W + 3 7k W +

16、5 ． 5k W， 履帶軌距 4 6 0 0m m， 履帶軸距 4 6 0 0m m， 履帶板 寬度 8 0 0m m， 履 帶 行 走 速 度 0 ． 2～0 ． 7k m ／ h ， 鉆 機 爬坡能力( 部分解體后) 2 O 。 ， 鉆機運輸尺寸 ( 部分解 體后 ) 1 3 0 0 0m mx2 8 0 0m m × 3 4 0 0m m( 長 ×高 ×寬) ， 鉆機質量 7 0t 。3 鉆機的應用效

17、果 2 0 1 0 年 1 月 ， L G Z一 2 5型全液壓螺桿樁鉆機在 山東省博興縣瑞苑小 區(qū)工程進行 了施工 。3 ． 1工程 概況 該工程場地位于博興縣博城三路北側 ， 是一住 宅小區(qū)， 小 區(qū)內建住宅 樓 3棟 ， 框架 結構 ， 地 上 1 7層 ， 地下 1 層 ， 總建筑面積 3 萬多平方米 。設計樁型 為半螺桿樁 ， 樁徑 5 0 0m m， 樁 長 1 8 ． 5m， 其 中樁 的下部為螺桿 型， 螺紋長度 1 2

18、m， 螺紋外徑 5 0 0m m，螺紋內徑 3 8 0m m， 螺距 5 0 0m m， 螺紋牙形 為梯 形 ，樁 的上部為圓柱 型 ， 直徑 5 0 0m m， 長度 6 ． 5m。設 計 樁位 7 5 3個 ， 樁 間距 1 ． 7 5m。3 ． 2 地質概況 該建筑場地 為河湖相沉積平原 ， 地下水的類型 為第四系孔隙潛水 ， 水位埋深平均值為 2 ． 1 7m， 場 區(qū)地層均為弱透水層。該場地的土層根據結構及物 理力學性質共分為

19、 8層 ， 各土層 的巖土工程 特性及 物理力學性質指標簡述如下 ：①雜填土 ， 平均厚度 0 ． 9 2m；②粘土 ， 棕褐色 ， 夾薄層粉土 ， 干強度及韌性高 ，平均厚 度 2 ． 2m， 平 均 埋深 3 ． 1 2m， 含 水 率 w=3 2 ． 5 ％ ， 孔 隙 比 e = 0 ． 9 4 9 ， 壓 縮模 量 E：3 ． 9 5MP a ，標準貫入試驗平均擊數(shù) N= 4 ． 0 擊 ；③粉土 ， 黃褐色 ， 中密 ～ 稍

20、密 ， 干強度及韌性低 ，平均厚度 2 ． 5 2m， 平 均埋深 5 ． 6 4m， 含水 率 w=2 6 ． 4 ％， 孔 隙 比 e=0 ． 7 4 0 ， 壓 縮 模 量 E=1 1 ． 8 5M P a ， 標準貫入試驗平均擊數(shù) N= 9 ． 8 擊 ；④粉土 ， 灰黃色 ， 可塑 ～ 軟塑 ， 干強度及韌性 中等 ， 平均厚度 6 ． 7 5m， 平均埋深 1 2 ． 4m， 含水率 w=2 5 ． 2 ％ ， 孔隙 比e

21、= 0 ． 7 1 9 ， 壓縮模量 E： 4 ． 7 4M P a ，標準貫人試驗平均擊數(shù) N= 5 ． 4 擊 ；⑤粉土 ， 灰黃色 ， 中密 ～ 稍密 ， 干強度及韌性低 ，平均厚度 3 ． 0 2m， 平 均埋深 l 5 ． 4 1m， 含水率 w=2 2 ． 7 ％ ， 孔隙比 e = 0 ． 6 4 1 ， 壓縮模量 E= 7 ． 4 9M P a ，標準貫入試驗平均擊數(shù) N= 9 ． 6 擊 ；⑥粉質粘土 ， 灰色 ， 可

22、塑 ， 干強度及韌性 中等 一高 ， 平均厚度 1 ． 7 9m， 平均埋深 1 7 ． 2 5m， 含水率 W= 2 2 ． 0 ％ ， 孔 隙 比 e = 0 ． 6 3 5 ， 壓 縮模 量 E=5 ． 2 1M P a ， 標準貫入試驗平均擊數(shù) N= 6 ． 8 擊 ；⑦粉土， 黃褐色， 密實 ， 干強度及韌性低 ， 平均厚 度 3 ． 3 5m， 平均埋深 2 0 ． 6m， 含水率 w= 2 2 ． 1 ％， 孔 隙比 e

23、= 0 ． 6 3 5 ， 壓縮模量 E： 9 ． 0 5M P a ， 標準貫人 試驗平均擊數(shù) N= 2 7 ． 5 擊 ；⑧粉砂 ， 黃褐色 ， 密實 ， 干強度及韌性低 ， 平均厚 度 9 ． 6 0m， 平均埋深 3 0 ． 1 7m， 標準貫入試驗平均擊 數(shù) N= 5 2 ． 0 擊 。，3 ． 3 施 工設 備 L G Z一 2 5型全 液 壓 螺 桿 樁 鉆 機 1臺 ； 0 5 O Om m螺桿鉆具 1 套 ， 總長度

24、2 2m； H B T 6 0型混凝 土輸送 泵 ； 3 8 0V 、 2 0 0k V A變壓器 1 臺。3 ． 4 設備安裝及人員配備 使用 7 5m m 。 截面 的銅芯 電纜將鉆機 與變壓器 連接 ， 將鉆機鉆塔聯(lián)接好 ， 啟 動鉆機豎起鉆塔 ， 用塔 撐固定鉆塔 ， 將鉆機主卷揚機 的 a 、 b兩根鋼絲繩在 鉆塔上安裝緊固好 ， 將 主動鉆桿插入鉆機動力頭輸 出軸的內花鍵孔 ， 用輸送混凝土的高壓膠 管將混凝 土輸送泵出漿