孫黎明

摘 要：旋挖鉆機(jī)是一種灌注樁成孔施工用設(shè)備。而旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓技術(shù)可在灌注樁孔內(nèi)將鉆頭下降至預(yù)定深度后自動(dòng)加壓，促使旋起土體擠壓入鉆頭內(nèi)，施工效率較高，且移動(dòng)方便。本文以旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓技術(shù)為研究對(duì)象，闡述了旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓技術(shù)應(yīng)用機(jī)理。并結(jié)合具體旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓系統(tǒng)，對(duì)旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用效果進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆機(jī)；自動(dòng)加壓；動(dòng)力頭

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.022

1 旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓技術(shù)應(yīng)用機(jī)理

旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓系統(tǒng)主要包括液壓履帶式伸縮底盤、伸縮式鉆桿、垂直度自動(dòng)檢測(cè)、垂直度自動(dòng)調(diào)整、自動(dòng)起落可折疊鉆桅、控制裝置、比例調(diào)壓裝置、加壓油缸環(huán)向閥（加壓負(fù)載反饋油口）、孔深數(shù)碼顯示器等幾個(gè)模塊。在實(shí)際運(yùn)行中，垂直度自動(dòng)檢測(cè)及調(diào)整裝置直接與加壓負(fù)載反饋油口相連，將獲取的旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭負(fù)載信息傳遞給控制裝置?？刂票壤{(diào)壓裝置調(diào)定壓力。并根據(jù)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)動(dòng)力頭負(fù)載狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整加壓油缸加壓壓力。最后驅(qū)動(dòng)伸縮式鉆桿、液壓履帶式伸縮底盤、自動(dòng)起落可折疊鉆桅運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加壓控制。

2 旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓技術(shù)應(yīng)用措施

2.1 系統(tǒng)概述

某工程基礎(chǔ)施工用旋挖鉆機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)為150kNm旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)，該旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)軸向柱塞變量泵容積效率、機(jī)械效率分別為0.96、0.98；主泵最大流量為250.354L/min；先導(dǎo)泵流量及功率分別為21.26L/min、1.29kW；冷卻泵流量及功率為33.56L/min、9.06kW；牽引力為246.58kN，驅(qū)動(dòng)輪扭矩為50.987kN·m。

2.2 旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程

旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓技術(shù)主要是通過檢測(cè)動(dòng)力頭工作壓力，判斷動(dòng)力頭輸出扭矩狀態(tài)。在輸出扭矩低于設(shè)定值時(shí)判定加壓力偏小，經(jīng)PLC控制器，調(diào)整電比例溢流閥電流，促使加壓力增加。反之則判定加壓力偏大，經(jīng)PLC控制器，調(diào)整電比例溢流閥電流，促使加壓力減小。在具體實(shí)施過程中，首先，技術(shù)人員可將電比例溢流閥P口，與多路閥下端面加壓聯(lián)下方相連。隨后將LS反饋油口設(shè)置在加壓聯(lián)二次溢流閥門一側(cè)。同時(shí)調(diào)節(jié)旋挖鉆機(jī)至加壓動(dòng)作，促使加壓缸憋壓，觀察記錄電比例溢流閥電壓隨電流變化曲線，如圖1所示。

通過對(duì)圖1數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可得出電流有效范圍在90.0mA-310.0mA之間，對(duì)應(yīng)壓力區(qū)間為2.1MPa-10.4MPa。在壓力區(qū)間確定后，將換向閥閥口開至最大，驅(qū)動(dòng)油缸全速運(yùn)行。即提升加壓缸空壓壓力至20.0MPa，將加壓壓力控制下限定位6.00MPa。并下放壓力至6.00MPa。

其次，技術(shù)人員可動(dòng)力頭閥塊測(cè)壓口與壓力傳感器相連接。同時(shí)依據(jù)預(yù)先編寫的控制程序，載入PLC控制器。隨后在顯示器中選擇自動(dòng)加壓模式（高速模式、普通模式、入巖模式）。其中顯示器高速加壓模式旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭壓力設(shè)定為12.0MPa，為自動(dòng)加壓模式；顯示器普通加壓模式中，旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭壓力設(shè)定為20.0MPa，為自動(dòng)加壓模式；顯示器入巖模式中，旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭壓力設(shè)定為260MPa，為自動(dòng)加壓模式。具體旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭壓力設(shè)定值主要通過設(shè)定扭矩，計(jì)算得出。

最后，技術(shù)人員可利用壓力傳感器，檢測(cè)加壓缸自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)模式下的旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭壓力。并將壓力信號(hào)反饋給控制器，將其與顯示器高速加壓、普通加壓、入巖模式下旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭壓力設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比分析。在旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭實(shí)際測(cè)量壓力在程序設(shè)定值以下時(shí)，進(jìn)行壓力增大；而在旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭實(shí)際測(cè)量壓力在程序設(shè)定值以上時(shí)，減小壓力。以達(dá)到旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭恒定扭矩輸出，旋挖鉆機(jī)平穩(wěn)鉆進(jìn)的目的。

2.3 旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓技術(shù)加壓效果測(cè)試

在旋挖鉆機(jī)自動(dòng)測(cè)試過程中，主要選擇XR300型150kNm旋挖鉆機(jī)，配置鉆具為1.1m截齒鉆頭及機(jī)鎖桿，實(shí)驗(yàn)地層為強(qiáng)風(fēng)化巖層。非自動(dòng)加壓模式下，在5.0m/h的施工效率，記錄旋挖鉆機(jī)手動(dòng)操作動(dòng)力頭壓力與加壓壓力比例關(guān)系。隨后在自動(dòng)加壓模式下，操縱旋挖鉆機(jī)加壓手柄控制在最大開度，記錄旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭壓力、加壓壓力間比例關(guān)系，具體測(cè)試結(jié)果見圖2。

如圖2所示，圖2上部為自動(dòng)加壓壓力曲線，而下部為旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭運(yùn)行壓力曲線。通過對(duì)圖2中數(shù)據(jù)間分析可得出，在旋挖鉆機(jī)自動(dòng)加壓模式下，隨著旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭工作壓力的變化，加壓壓力可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)適應(yīng)性調(diào)整。如在12s時(shí)間拐點(diǎn)，旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭壓力增加，加壓力自適應(yīng)進(jìn)行減??；而在58s時(shí)間拐點(diǎn)，旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭壓力減小，加壓力自適應(yīng)進(jìn)行壓力。且整體旋挖鉆機(jī)施工效率由5.0m/h提升至6.0m/h。整體旋挖鉆機(jī)加壓模式效率提升20.0%以上。且由于試驗(yàn)區(qū)域地質(zhì)情況影響，旋挖鉆機(jī)施工壓力變化空間較小。

3 總結(jié)

綜上所述，旋挖鉆機(jī)是市政建設(shè)、公路橋梁、地下連續(xù)墻、鐵路等基礎(chǔ)施工主要用設(shè)備，而旋挖鉆機(jī)施工自動(dòng)加壓技術(shù)的應(yīng)用，可以有效提高旋挖鉆機(jī)施工效率。因此，根據(jù)不同地層及同一地層的不同深度變化，施工技術(shù)人員可綜合分析鉆頭大小、斗齒角度、切削力需求等因素，依據(jù)理論力學(xué)、彈塑性力學(xué)、材料力學(xué)理論，引入PLC控制程序，設(shè)定高速加壓、普通加壓、入巖模式等不同加壓模式。并根據(jù)具體巖層特點(diǎn)，調(diào)整加壓參數(shù)設(shè)定值，保證基礎(chǔ)施工效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱紹鑫.淺談旋挖鉆機(jī)在福建區(qū)域的施工工法[J].福建建材，2018（03）：212.