李超 李士戰(zhàn)

（上海金泰工程機械有限公司 上海 201805）

ZKD系列多軸鉆孔機質(zhì)量攻關項目

李超 李士戰(zhàn)

（上海金泰工程機械有限公司 上海 201805）

作為“SMW工法”深層攪拌樁的專用施工設備，多軸鉆孔機因其具有“節(jié)能減排、綠色環(huán)?！?、施工周期短、成樁質(zhì)量好、對周圍地基影響小、性價比高等優(yōu)點，被越來越多地運用于高層建筑、地鐵、高速鐵路、水利工程的防滲連續(xù)墻施工和軟土地基加固，在我國的基礎建設中發(fā)揮了重要作用。

SMW工法施工設備；多軸鉆機質(zhì)量攻關

1 項目概述

多軸鉆孔機又稱多軸式連續(xù)墻鉆孔機，是專為“SMW工法”而設計開發(fā)的專用施工設備?！癝MW工法”也叫“柱列式水泥土墻工法”，是將土和水泥在原位置混合建造防水擋土墻技術的簡稱。由于該產(chǎn)品科技含量很高，對加工工藝、檢測手段、液壓傳動、電氣控制等技術方面的要求都很高，我國原有的科技水平很難實現(xiàn)該產(chǎn)品的國產(chǎn)化批量生產(chǎn)。2003年前國內(nèi)市場上的多軸鉆孔機完全依賴進口，日本三和等國際知名公司的產(chǎn)品充斥著國內(nèi)的多軸鉆孔機市場。為增強公司本身的科研創(chuàng)新能力和市場競爭力，我公司于2015年開展對ZKD系列多軸鉆孔機優(yōu)化完善工作。

2 技術創(chuàng)新成果

本項目屬于機、電、液一體化系統(tǒng)領域，通過液壓傳動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)對機械結(jié)構的聯(lián)合控制實現(xiàn)整機設備的工作性能。本項目的主要創(chuàng)新成果包括以下幾個方面：

2.1 功能強大的動力源

動力頭是該鉆機鉆進成孔、成樁的動力源，它由兩臺或三臺立式電機通過齒輪聯(lián)軸器與行星減速器聯(lián)接，再通過齒輪將動力傳遞給輸出軸，輸出法蘭與聯(lián)接盤、螺旋鉆桿、鉆桿聯(lián)接進行鉆孔作業(yè)。其電氣動力系統(tǒng)適宜施工，根據(jù)鉆孔機的使用特點，提出要求并委托天津起重電機廠開發(fā)了鉆孔機專用恒功率電機，其特點是啟動扭矩大，最大扭矩/額定扭矩為3.0以上，絕緣等級F級，過載能力強。

2.2 特定的螺旋鉆具

為滿足國內(nèi)不同地質(zhì)情況的施工要求，分別設計了三種適用于沙質(zhì)土、粘性土、沙礫石和巖石用的鉆具。三根鉆桿上下方向分別交替安裝著由推進式的攪拌葉片和螺旋狀的移動葉片，螺旋鉆桿是由內(nèi)外六方承插式接頭、芯管、螺旋葉片、攪拌葉片組成，三根鉆桿相互由上、中、下三擋保持架剛性聯(lián)接，并備中部、下部支撐架，能確保施工精度。鉆桿接頭采用六角結(jié)構，等強度設計，聯(lián)接方式安全可靠。鉆桿中間的輸送管采用特制的天然橡膠密封墊，壓縮量控制在3～5mm。

2.3 效果良好的回轉(zhuǎn)密封裝置

鉆桿驅(qū)動軸為中空軸，上部與回轉(zhuǎn)接頭相連，為保證壓縮空氣和水泥漿在輸送工過程中不發(fā)生泄漏，回轉(zhuǎn)接頭采用O型密封圈和多道油槽相結(jié)合的特殊密封方式，耐高壓能力更強，安裝檢修方便，工作可靠性高，其使用壽命提高到原來的15～20倍。

2.4 提升導向系統(tǒng)

ZKD系列多軸鉆孔機的提升系統(tǒng)包括主提升系統(tǒng)和副提升系統(tǒng)，主提升系統(tǒng)主要完成動力裝置的吊裝，頂部的多倍率滑輪組可自由拆卸，導向裝置設計為標準尺寸，可與多家公司的樁架相配合使用。副提升系統(tǒng)則用來完成水泥漿、壓縮空氣輸送管及動力線的吊裝使用。ZKD系列多軸鉆孔機的提升導向系統(tǒng)是由中間支撐架和下部支撐架組成，他們是鉆進成孔的關鍵部件。

3 改進效果

對于動力頭而言，原采用自制移動鏜床及大型刨床進行加工，需經(jīng)多次裝夾工序完成基準定位，造成的誤差較大，為此我公司新添置TK6916大型落地銑鏜床，定位只需一次裝夾工序，加工精度得到可靠保證。對于局部強度和焊接工藝要求比較高的鉆桿內(nèi)外六角接頭，超聲波探傷檢驗結(jié)果顯示，經(jīng)過一系列的改善措施后其表面強度和焊縫質(zhì)量明顯提高，一次缺陷率由之前的10%下降到現(xiàn)在的2～5%。

相比較同類產(chǎn)品通用的只帶密封圈的回轉(zhuǎn)密封裝置而言，本項目所采用的密封圈和多道油槽相結(jié)合的回轉(zhuǎn)密封裝置具有更優(yōu)越的結(jié)構形式，密封效果更好?；剞D(zhuǎn)接頭的使用壽命提高了8倍以上，而ZKD系列多軸鉆孔機的整機使用壽命提高了40%以上。

綜上所述，經(jīng)過諸多有效措施，該產(chǎn)品的結(jié)構形式得到了很好的優(yōu)化改進，整機強度和使用性能也有了很大程度的提高。用戶反映，經(jīng)過此次質(zhì)量攻關項目的實施，建筑工程的施工效率大大提高?？蛻舴詹块T的調(diào)查反饋數(shù)據(jù)顯示，該產(chǎn)品故障次數(shù)為0.5次/臺，質(zhì)量改進效果顯著。

4 項目小結(jié)

在項目實施進程中，自主設計開發(fā)了以下主要關鍵技術：

（1）國內(nèi)首創(chuàng)：國內(nèi)第一款SMW工法設備，在工程機械領域填補了國內(nèi)的一項科研空白，徹底改變以往施工模式，加快了建筑施工的總體進度；

（2）綠色環(huán)保概念：施工過程無振動、低噪音、無污染環(huán)境，無側(cè)向擠壓，對鄰近建筑物影響??；

（3）先進的檢測控制系統(tǒng)：使得成槽垂直度控制在0.2%以內(nèi)，大大提高了成槽精度，也提高了工作效率；

（4）新型回轉(zhuǎn)接頭：由多道油槽和O型密封圈相結(jié)合的回轉(zhuǎn)接頭，采用新材料、新工藝，降低了密封件與注漿管的磨損，大大延長了設備的使用壽命；

（5）施工操作方便：設計開發(fā)自動、手動相結(jié)合的方式對鉆進、攪拌、提升進行控制，具有防過載等安全保護功能；

（6）產(chǎn)品設計能力強：針對加固深度達30m，厚度0.36～1.0m的墻壁；并設計了三種適用于沙質(zhì)、粘性土、沙礫石和巖石用的鉆具；

（7）攪拌軸及攪拌葉片：采用ANSYS有限元分析進行結(jié)構優(yōu)化，使得ZKD型多軸鉆孔機在作業(yè)時能有效地攪拌軟土和固化劑，提高了墻體強度和防滲能力。

在本項目的實施進程中，共獲得三項實用新型專利，并有兩項發(fā)明專利正在申請過程中。與國際知名企業(yè)生產(chǎn)的同類產(chǎn)品相比，ZKD系列多軸鉆孔機具有更強的施工自動化程度，更高的作業(yè)穩(wěn)定性。

ZKD系列多軸鉆孔機是在充分調(diào)研我國地質(zhì)國情，融合國內(nèi)外先進的機、電、液一體化技術的基礎上，通過進一步的消化、吸收和再創(chuàng)新，獨立研制開發(fā)新一代多軸鉆孔機。本產(chǎn)品自投放市場以來，相繼在國家地鐵建設、水利工程等重大工程中得到廣泛應用，大大推進了施工進度及工程質(zhì)量，取得了滿意的效果，獲得用戶一致認可。

TU67

A

1004-7344（2016）14-0220-01

2016-5-2