螺杆桩机提升及加压装置的研究

栾进文，吴明臣，于兆水

(方圆集团有限公司，山东 海阳 265100)

螺杆桩作为一种新兴的施工工法，其优越性越来越受到施工企业的广泛关注。但因螺杆桩成桩受设备本身以及地质条件的限制，特别是要求设备钻进速度与提升加压速度必须能成一定的比例，否则螺纹受到破坏便无法成桩，这对施工设备提出了较高的要求。

1 传统提升加压装置

螺杆桩机的提升、加压装置的好坏是影响成桩质量的一个重要因素。目前传统的提升、加压装置一种是采用大型链条传动，这种传动方式精度相对较容易保证，也较容易实现，但链条自重大，突然破断时容易造成重大事故，并且其成本较高，传动机构耗能大。因此该方式目前应用相对较少。再有就是采用两个卷扬机通过钢丝绳传动，如图1所示。卷扬机3的钢丝绳4与加压滑轮组5、6组成绳轮系统与钻机7底部相连，对钻机钻进时进行加压作业；卷扬机2的钢丝绳11与顶部结构10上的提升滑轮组8、9组成绳轮系统与钻机7上部相连，对钻机进行提升作业。由于卷扬机为多层缠绕，并且作业过程中两个卷扬机的钢丝绳始终是一收一放，分别控制提升和加压动作，无法实现同步运动，对控制系统要求较高，造成操作困难，传动精度太低，很难保证施工质量。针对该问题，我们进行了大胆地思考和研究，在螺杆桩机上采用了一种大直径、单层缠绕、双出绳的液压绞车配合绳轮系统组成提升、加压装置，配合一套完整地信号采集和反馈及变频控制系统，既能满足设备传动精度要求，又大大提高了设备施工的安全性，并有效降低了使用维护成本，节能降耗性能优越。

图1 传统提升加压装置工作原理1－平台；2、3－卷扬机；4、11－钢丝绳；5、6－加压滑轮组；7－钻机；8、9－提升滑轮组；10－顶部结构

2 新型提升加压装置

结合塔机变幅机构工作原理，该提升加压装置采用了带螺旋绳槽的大直径卷筒，只需缠绕一层钢丝绳即可满足容绳量要求。两根钢丝绳分别由卷筒两端反向缠绕，这样就实现了当一根钢丝绳为绕出状态时，另一根钢丝绳以相同的速度绕入卷筒。这样就保证了钻机在提升和下降过程中始终处于张紧状态，从而保证了传动精度。新型提升、加压装置工作原理如图2所示。

由两根牵引钢丝绳8和10分别与钻机9及动滑轮支架7的两端固定连接，形成一个闭环的联动装置；由液压绞车19上出绳端钢丝绳17通过顶部结构12上的提升滑轮组14与动滑轮支架7上的滑轮组15相连接，而液压绞车19下出绳端钢丝绳18通过及加压滑轮组3与动滑轮支架7上的滑轮组16相连接，这样就形成一个可以提升和下降的传动装置。其工作原理为：当液压绞车19顺时针转动时，上绳17为收绳端，拉动动滑轮支架7向上运动，同时下绳18放绳，带动钻机向下运动（为钻机加压过程）；反之，液压绞车19逆时针转动时，下绳18为收绳端，拉动动滑轮支架7向下运动，同时上绳17放绳，带动钻机向上运动（为钻机提升过程）。由于液压绞车为单层缠绕，所以上绳与下绳速度基本一致，很容易降低因机械传动造成的速度匹配误差。图3为卷筒绕绳示意图。

3 小 结

该加压装置配合变频控制技术，可以有效地消除钻杆在工作中的瞬间波动误差，保证螺杆桩成形的连续性、匀称性，从而保证螺杆桩的施工强度要求。