潘 康，朱克亮，黃成云，劉 軍，劉大平

(1.安徽送變電工程有限公司，安徽 合肥 231202；2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司建設(shè)分公司, 安徽 合肥 231202；3.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230009)

0 引言

在送電線路施工中，鉆樁[1-3]是常用的工器具，起到使受力繩索等工器具著地承力的作用。一般施工用的鉆樁根據(jù)樁徑、樁長(zhǎng)，有三種規(guī)格：φ32×1.2 m、φ32×1.5 m、φ36×1.8 m。鉆樁頭部呈環(huán)狀，便于旋入(出)時(shí)工器具的固定，根部加工成尖端，便于鉆入土層。圖1是常見的φ36×1.8 m鉆樁示意圖。

圖1 鉆樁示意圖

鉆樁在地面的設(shè)置通常采用人工旋入(出)的方式。施工時(shí)，鉆樁豎直放置，頭部在上，根部在下。工人將撬棍或鋼管穿過鉆樁頭部呈對(duì)稱布置，人員也以鉆樁為中心對(duì)稱布置，形成一個(gè)力偶，使鉆樁旋轉(zhuǎn)。

通過人工方式旋入(出)鉆樁，在地面錨線等需要大量鉆樁的場(chǎng)所，所需人工多，需要的施工時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致施工成本高，施工效率低。

近年來，國(guó)網(wǎng)公司全面深入推進(jìn)機(jī)械化[4]施工，要求深化機(jī)械化施工實(shí)施范圍，特別是推崇創(chuàng)新應(yīng)用輕型、便于運(yùn)輸?shù)氖┕ぱb備。

為此，迫切需要研發(fā)送電線路旋樁機(jī)[5]，用機(jī)械力代替人力進(jìn)行鉆樁的旋入(出)施工。通過查詢相關(guān)資料，可以了解到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)存在以下幾種產(chǎn)品：

(1)傳統(tǒng)的電機(jī)螺旋樁機(jī)，需要電力作為動(dòng)力，不適用于野外施工。

(2)防汛搶險(xiǎn)液壓式旋樁機(jī)，由于適用領(lǐng)域不同，送電線路施工用的鉆樁無法與該設(shè)備連接安裝，且該設(shè)備重量較重，不易攜帶。

(3)挖坑機(jī)(用來栽樹挖坑用)采用汽油機(jī)作為動(dòng)力，動(dòng)力小，鉆進(jìn)深度只能達(dá)到0.8 m，不能滿足送電線路施工需要。

筆者所在的攻關(guān)小組，成員中有不少是送電線路施工方面的專家，經(jīng)過攻關(guān)，成功研制送電線路旋樁機(jī)。下面從技術(shù)原理、結(jié)構(gòu)功能、應(yīng)用效果等方面進(jìn)行介紹。

圖2 技術(shù)原理示意圖

1 技術(shù)原理

如圖2所示，送電線路旋樁機(jī)的技術(shù)原理：發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，液壓泵的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能[6]，液壓油通過液壓油管驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)[7,8]，壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，液壓馬達(dá)通過鏈接口帶動(dòng)下方的鉆樁旋轉(zhuǎn)。

2 結(jié)構(gòu)功能

送電線路旋樁機(jī)由三大組件構(gòu)成，如圖3所示。

圖3 結(jié)構(gòu)示意圖

組件一是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓泵，兩者通過螺栓連接，形成一個(gè)整體，其中柴油發(fā)動(dòng)機(jī)底部與推車之間用螺栓連接，這樣便于運(yùn)輸。相對(duì)于汽油機(jī)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)速慢、扭矩大的特性，符合現(xiàn)場(chǎng)施工需要。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵工作，將液壓油從液壓油箱中抽出，泵進(jìn)液壓馬達(dá)。經(jīng)過技術(shù)參數(shù)分析及多次試驗(yàn)，采用常柴186F型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和排量6 mL/r的齒輪油泵。

組件二是液壓油箱和液壓換向閥，其中液壓油箱底部與推車之間用螺栓連接，便于運(yùn)輸。液壓換向閥用螺栓固定在推車的側(cè)架上。通過扳動(dòng)液壓換向閥上的檔位，可以控制液壓馬達(dá)的開啟和旋轉(zhuǎn)方向。

組件三是液壓馬達(dá)、支架、把手和鏈接口，液壓馬達(dá)通過支架與鏈接口相連接，鏈接口下端與鉆樁頭部連接。經(jīng)過多次試驗(yàn)，液壓馬達(dá)采用體積小、重量輕、壓強(qiáng)20 MPa、扭矩1000 Nm的擺線液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)的下部用鋼板焊接成四個(gè)平面圍成的支架，每個(gè)平面中部設(shè)有兩個(gè)螺栓孔，用于連接把手。把手采用圓鋼管制作，彎頭朝下，更有益于操作人員手持穩(wěn)固。施工用鉆樁一般有φ32、φ36兩種直徑，鉆樁頭的尺寸不一樣，配套的鏈接口內(nèi)口尺寸也不一樣。為便于應(yīng)用，設(shè)計(jì)加工了兩種規(guī)格的鏈接口，分別適用于φ32、φ36兩種直徑的鉆樁。送電線路旋樁機(jī)在工作時(shí)，鉆樁頭插進(jìn)對(duì)應(yīng)規(guī)格的鏈接口內(nèi)，這樣有益于對(duì)鉆樁頭部的固定和達(dá)到使用效果。

組件一、二由同一人操作，組件三由兩個(gè)工人對(duì)向扶持把手操作。通過將重量較重的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓油箱分別放在手推車上，化整為零，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸上的便利，運(yùn)到工地后再化零為整，用液壓油管連接各部件，從而實(shí)現(xiàn)旋樁機(jī)的功能。

液壓油管的設(shè)置及作用：送電線路旋樁機(jī)共有5根液壓油管。液壓泵通過一根3 m的液壓油管與液壓油箱連通，用于吸取液壓油；在液壓泵的作用下，液壓油通過另一根3 m的液壓油管輸送到液壓換向閥，經(jīng)過液壓換向閥的控制，液壓油再通過一根5 m的液壓油管輸送到液壓馬達(dá)；驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)做功后，液壓油通過一根5 m的液壓油管回流到液壓換向閥，再通過一根0.7 m的液壓油管回流到液壓油箱，完成一次循環(huán)。

3 應(yīng)用效果

為了檢驗(yàn)送電線路旋樁機(jī)的應(yīng)用效果，筆者選擇了一處空曠場(chǎng)地，進(jìn)行了一次人工和送電線路旋樁機(jī)這兩種方式的旋入(出)鉆樁的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

如圖4所示，左邊采用傳統(tǒng)的人工方式旋入(出)鉆樁，右邊應(yīng)用送電線路旋樁機(jī)旋入(出)鉆樁。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于常用的φ32×1.2 m、φ32×1.5 m、φ36×1.8 m三種鉆樁，采用人工旋入(出)鉆樁，每根鉆樁從開始旋入到旋出，除去期間使用時(shí)間外，5人操作(中間一人扶持鉆樁樁身，兩側(cè)各兩人用人力旋轉(zhuǎn)鉆樁)，大概需要8分鐘。而應(yīng)用送電線路旋樁機(jī)，單根鉆樁旋入(出)總時(shí)間控制在3分鐘內(nèi)；整套送電線路旋樁機(jī)裝置共3人操作(一人在旁邊操作控制開關(guān)，兩人對(duì)向扶持把手操作)。經(jīng)測(cè)算比人工方式旋入(出)鉆樁提高施工效率77.5%。

送電線路旋樁機(jī)研制成功后，在安徽宿州地區(qū)送電線路工程中進(jìn)行應(yīng)用，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。研制成果已申報(bào)國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司創(chuàng)新型專業(yè)化施工裝備成果。

圖4 對(duì)比實(shí)驗(yàn)示意圖

4 后續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化

在工程應(yīng)用中，使用送電線路旋樁機(jī)時(shí)需要三人操作。如何進(jìn)一步優(yōu)化，減少操作人員，提高施工效率是筆者所在的攻關(guān)小組進(jìn)一步研究的內(nèi)容。攻關(guān)小組以工地常見的小型挖機(jī)為載體，將送電線路旋樁機(jī)的三大組件的功能集成在挖機(jī)上，研制出一種多用途車載液壓旋樁機(jī)。平時(shí)作為小型挖機(jī)使用，若作為旋樁機(jī)使用時(shí)，將挖機(jī)的鏟斗卸下，空出的位置處安裝液壓馬達(dá)+鏈接口組成的組件。挖機(jī)懸臂上固定有兩根液壓油管，在不同的工作狀態(tài)下分別作為進(jìn)油管和回油管。液壓馬達(dá)通過液壓油管與挖機(jī)駕駛室內(nèi)的由柴油機(jī)、液壓油箱、液壓泵、液壓換向閥等組成的動(dòng)力系統(tǒng)連接。在駕駛室內(nèi)通過操作開關(guān)可以控制旋樁機(jī)的工作狀態(tài)。經(jīng)多次試驗(yàn)，研制成功的多用途車載液壓旋樁機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域的連續(xù)鉆樁。使用時(shí)，只需兩人操作：見圖5，圖5(a)是地面上一人將鉆樁安裝在旋樁機(jī)下端的鏈接口上，圖5(b)是一個(gè)操作人員在駕駛室內(nèi)操作控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)旋樁機(jī)的水平、上下移動(dòng)、旋入(出)等功能。應(yīng)用這種旋樁機(jī)比改進(jìn)前提升施工效率33%以上。該多用途車載液壓旋樁機(jī)在將鏟斗恢復(fù)安裝后，依舊保持原小挖機(jī)功能，具有一機(jī)多用的優(yōu)點(diǎn)。但這種旋樁機(jī)也有它的缺點(diǎn)：體積較大，較為笨重，受到地形和交通的影響較大，一般應(yīng)用在交通便利的塔位或使用鉆樁較多的牽張場(chǎng)。

圖5 改進(jìn)后應(yīng)用示意圖

5 總結(jié)

應(yīng)用送電線路旋樁機(jī)，尤其是優(yōu)化后的多用途車載液壓旋樁機(jī)進(jìn)行鉆樁的旋入(出)施工，有助于輸電線路施工機(jī)械化率的提高，改善落后的生產(chǎn)力水平，促進(jìn)工程管理與技術(shù)創(chuàng)新，值得在送電線路工程中推廣應(yīng)用。