ZKD系列多軸鉆孔機質量攻關項目

李超 李士戰

（上海金泰工程機械有限公司 上海 201805）

ZKD系列多軸鉆孔機質量攻關項目

李超 李士戰

（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“節能減排、綠色環?！?、施工周期短、成樁質量好、對周圍地基影響小、性價比高等優點，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墻施工和軟土地基加固，在我國的基礎建設中發揮了重要作用。

SMW工法施工設備；多軸鉆機質量攻關

1 項目概述

多軸鉆孔機又稱多軸式連續墻鉆孔機，是專為“SMW工法”而設計開發的專用施工設備。“SMW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該產品的國產化批量生產。2003年前國內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品充斥著國內的多軸鉆孔機市場。為增強公司本身的科研創新能力和市場競爭力，我公司于2015年開展對ZKD系列多軸鉆孔機優化完善工作。

2 技術創新成果

本項目屬于機、電、液一體化系統領域，通過液壓傳動系統和電氣控制系統對機械結構的聯合控制實現整機設備的工作性能。本項目的主要創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軸器與行星減速器聯接，再通過齒輪將動力傳遞給輸出軸，輸出法蘭與聯接盤、螺旋鉆桿、鉆桿聯接進行鉆孔作業。其電氣動力系統適宜施工，根據鉆孔機的使用特點，提出要求并委托天津起重電機廠開發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

為滿足國內不同地質情況的施工要求，分別設計了三種適用于沙質土、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構，等強度設計，聯接方式安全可靠。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 效果良好的回轉密封裝置

鉆桿驅動軸為中空軸，上部與回轉接頭相連，為保證壓縮空氣和水泥漿在輸送工過程中不發生泄漏，回轉接頭采用O型密封圈和多道油槽相結合的特殊密封方式，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

ZKD系列多軸鉆孔機的提升系統包括主提升系統和副提升系統，主提升系統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外六角接頭，超聲波探傷檢驗結果顯示，經過一系列的改善措施后其表面強度和焊縫質量明顯提高，一次缺陷率由之前的10%下降到現在的2～5%。

相比較同類產品通用的只帶密封圈的回轉密封裝置而言，本項目所采用的密封圈和多道油槽相結合的回轉密封裝置具有更優越的結構形式，密封效果更好?；剞D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，經過諸多有效措施，該產品的結構形式得到了很好的優化改進，整機強度和使用性能也有了很大程度的提高。用戶反映，經過此次質量攻關項目的實施，建筑工程的施工效率大大提高。客戶服務部門的調查反饋數據顯示，該產品故障次數為0.5次/臺，質量改進效果顯著。

4 項目小結

在項目實施進程中，自主設計開發了以下主要關鍵技術：

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

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

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

（4）新型回轉接頭：由多道油槽和O型密封圈相結合的回轉接頭，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：設計開發自動、手動相結合的方式對鉆進、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、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有限元分析進行結構優化，使得ZKD型多軸鉆孔機在作業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，并有兩項發明專利正在申請過程中。與國際知名企業生產的同類產品相比，ZKD系列多軸鉆孔機具有更強的施工自動化程度，更高的作業穩定性。

ZKD系列多軸鉆孔機是在充分調研我國地質國情，融合國內外先進的機、電、液一體化技術的基礎上，通過進一步的消化、吸收和再創新，獨立研制開發新一代多軸鉆孔機。本產品自投放市場以來，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