旋挖鉆機機鎖桿斷裂原因分析及預防措施

1.工作原理

SR280R型入巖式旋挖鉆機主要由鉆桿1、隨動架2、鉆斗3、動力頭4、加壓缸5和底盤6組成。

鉆桿1上端與隨動架2連接，下端與鉆斗3連接，中間的動力頭4用于將鉆機輸出的扭矩傳遞給鉆桿1，從而驅動鉆桿1旋轉。加壓缸5可對動力頭4施加的壓力，通過鉆桿1作用在鉆斗3上，以增大鉆斗3的鉆進力。

旋挖鉆機鉆桿主要分為摩阻桿和機鎖桿2種，本文所述SR280R型旋挖鉆機配置的是機鎖桿。機鎖桿的外鍵沿軸線設有凸臺，動力頭的內鍵端部可“卡”在鉆桿外鍵的凸臺上。該型旋挖鉆機通常設有強力加壓功能，在作業過程中，若動力頭對鉆桿實施強力下壓，當旋挖鉆機履帶前部上翹時，旋挖鉆機機體、桅桿的質量就會全部施加在鉆桿上。

2.鉆桿斷裂原因分析

SR280R型旋挖鉆機在作業過程中，若操作不當極容易于造成鉆桿斷裂。通常鉆桿斷裂出現在鉆進至20m處，斷裂部位為第1節鉆桿與動力頭連接的根部。

該型旋挖鉆機鉆進過程中，當鉆桿下放位置深度不超過第1節鉆桿時，其余2、3、4節鉆桿重疊套裝在第1根鉆桿內。由于此時第2、第3、第4節鉆桿重疊套裝在第1根鉆桿內，所以第1節鉆桿抗彎能力較強，不會發生斷裂。

隨著鉆孔深度的不斷增加，第2、第3、第4鉆桿按序伸出。當第2節鉆桿逐漸從第1節鉆桿內伸出時，第3、第4節鉆桿重疊套裝在第2節鉆桿內。由于第3、第4節鉆桿依然重疊套裝在第2節鉆桿內，所以第2節鉆桿此時依然能夠保持足夠的強度，但第1節鉆桿卻變得相對薄弱。如果此時旋挖鉆機對鉆桿實施強力下壓，旋挖鉆機履帶前部翹起，桅桿就會后仰（后仰量為x）。鉆桅后仰時，其受力如圖3所示。由圖3可知，由于F1與與F2形成彎矩M作用在第1節鉆桿最上端的加壓凸臺上，所以鉆桿凸臺處的管體容易折斷。這也正是旋挖鉆機鉆進至20m時，鉆桿常斷裂的原因所在。

當第3節鉆桿從第2節鉆桿伸出后，鉆桿長度進一步增長。即使此時鉆桅后仰量x與第2節鉆桿伸出時的距離相同，但由于第1節鉆桿彎曲的角度較小，所以該節節桿不會斷裂。

綜上所述，如果強力下壓時壓力過大，不僅會造成旋挖鉆機履帶前部翹起、桅桿后仰，還將導致鉆桿斷裂。

3.預防措施

根據以上分析，為避免SR280R型入巖式旋挖鉆機鉆桿斷裂，應采取4項措施，如下所述。

（1）配置合適的鉆桿

該機應配置508系列鉆桿（標配，直徑為508mm）。其若配置445系列鉆桿（直徑為445mm），當遇到堅硬地層且進行大孔徑鉆進時，有可能造成鉆桿斷裂。為此，操作人員應根據相應工況配置合適的鉆桿。

（2）將桅桿調為豎直狀態

為避免鉆桿作業時受彎矩作用而折斷，作業前應將桅桿調為豎直狀態。常用的調豎直方法有2種：一是采用鉆機自帶、操作簡易的“一鍵式”自動調整系統；二是采用人工檢查方法。

人工檢查方法如下：取1根細繩，在繩的1端系上重物，使細繩處于豎直向下的狀態；1人手持該細繩，站在鉆機正前方，另1人觀察桅桿與細繩是否平行；2人再以桅桿為中心，人與桅桿的距離為半徑，繞桅桿旋轉90°；以同樣的方法，觀察桅桿與細繩是否平行，若2次觀察結果均平行，則桅桿處于豎直狀態。

（3）避免履帶前端翹起

作業過程中，應盡量避免強力加壓，以防止旋挖鉆機履帶前端翹起。當發現桅桿有后仰現象時，應降低加壓力，以減輕鉆桿所受彎矩。

（4）增強鉆桿的抗彎強度

508系列機鎖桿的第1節鉆桿，采用直徑為508mm、厚度為10mm鋼管制作。正常施工時，該鉆桿可滿足強度要求。但當桅桿后仰、鉆桿承受較大彎矩時，鉆桿就可能發生斷裂。對此，可將該鋼管改成直徑為508mm、厚度為14mm鋼管。將鉆桿管壁加厚以后，發生桅桿后仰時鉆桿斷裂的可能性將大幅度降低。

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