1背景技术

 

　　在现代的桩基工程领域中，长螺旋挤压夯底桩因其具有单桩承载力高、沉降量小、施工残土少、成本低等优点，越来越被广大建筑开发商青睐。它是长螺旋挤土桩与复合载体夯扩桩于一身的节能减排桩型。高效能施工设备的研制对推广和应用长螺旋挤压夯底桩具有现实意义。

 

　　2性能要求

 

　　长螺旋挤压夯底桩是集长螺旋挤压排土钻孔成桩和复合载体夯扩桩为一体的节能减排桩型，它的成桩设备需具备长螺旋挤压排土钻孔和释放夯锤击孔底成复合载体的功能。长螺旋挤压排土钻孔要求动力头要有足够大的输出转矩。遇到中硬地层的施工，动力头要有加压功能，钻具要求具有挤土效果，成孔主要采取挤压排土方式。夯锤作自由落体下落，锤击挤压排土所成的孔底，并通过投放砖头等硬性建筑垃圾成复合载体，这就要求动力头主轴中心孔有足够大的直径，可供夯锤自由通过，钻具的顶部要有填料口，钻具底端钻头部分能自动打开，可供夯锤通过，为了提高施工效率，长螺旋挤压夯底桩机的移动行走可采用液压或电动履带式。

 

　　3长螺旋挤压夯底桩机的结构及组成（如图1所示）

 

　　依据成桩施工时设备性能的要求，以及施工效率的要求，长螺旋挤压夯底桩机是由动力头、钻具、夯扩锤、塔架、斜支杆、副卷扬机、主卷扬机、快速溜放卷扬机、行走总成、机架平台总成和配重等组成。行走总成通过回转支承与机架平台连接。行走总成上承载着塔架、配电系统、操作系统、液压系统、三种卷扬机、斜支杆底脚及配重等。机架平台总成前端设有固定护筒，可用来定位钻具，夯扩锤是一实心锻钢件，可在动力头主轴中心孔内及钻具芯管内作自由通过移动，快速溜放卷扬机是用来提升和释放夯扩锤的，主卷扬机是用来拉动动力头沿塔架作竖向移动的，它具有加压和提升功能，副卷扬机是用来吊运钢筋笼和振捣器的，钻具的上部设有填料口，根据需要随时开关。下面就动力头、主卷扬机、钻具等关键部件分别作以阐述。

 

　　3.1动力头结构（如图2所示）

 

　　动力头的输出转矩在250～350kN·m，输出转速在8～16r/min，其结构是由悬挂总成（1）、滑道卡爪（2）、电动机（3）、硬齿面行星减速器（4）、硬齿面斜齿减速器（5）、输出法兰（6）、悬挂滑轮组（7a）、灌注器（8）、加压滑轮组（7b）及相关联接螺栓组成。两台电动机（3）分别通过两个硬齿面行星减速器（4）同时驱动硬齿面斜齿减速器（5）的中心齿旋转，与中心齿固定联接的主轴（14）及相关联接的输出法兰（6）作同步旋转。灌注器（8）通过架体（12）、密封外套（11）、密封内套（10）、密封件（9）、硬齿面斜齿减速器箱盖（13）及相关联接螺栓与主轴（14）相联接。密封外套（11）、密封内套（10）及密封件（9）组成一密封旋转副。主轴（14）联接密封内套（10）作同步旋转，灌注器（8）通过密封外套（11）、架体（12）及相关联接螺栓固定联接在硬齿面斜齿减速器箱盖（13）上，通过密封旋转副，达到主轴（14）旋转，灌注器（8）固定不动的效果。灌注器（8）主体管内径与主轴（14）中空孔孔径相同。灌注器（8）主体管的上方开口处有母线倾角60°的圆锥体孔，锥体孔大径为d4。与此锥体孔正对上方悬挂总成（1）的横梁上设有一大锥体孔，大锥体孔的母线倾角为60°，其小端孔径为d5（d5>d4）。大锥体孔、灌注器（8）主管内孔和主轴（14）内孔形成一同轴通道，供夯扩锤通过。其中两锥体孔具有夯扩锤的导向引入功能。主体管外壁设有混凝土输送管。

 

　　3.2主卷扬机

 

　　主卷扬机是电动调速控制，其卷筒是单卷筒单排绳正反双出绳结构，动力头提升和加压是由主卷扬机完成，提升力和加压力都是单绳拉力的4倍。主卷扬机的单绳拉力F=150～200kN，单绳绳速V=0～16m/min。

 

　　3.3钻具

 

　　钻具是一种螺旋挤土钻具，叶片截面为直角梯形，具有直接径向挤土作用，其芯管为大径合金钢材质，芯管的内腔可供夯扩锤自由通过，钻具顶部设有可供填料的门。钻头是一双头双螺旋线钻头，钻头门根据桩径的大小可设为两开门，三开门和四开门，钻头门能自由打开，钻头门在关闭状态时形成一组完成的钻头尖。

 

　　4总结

 

　　长螺旋挤压夯底桩机不仅能实现挤压夯底桩的施工，通过更换钻具卸去夯扩锤，还能实现螺杆桩，SDS桩及大径长螺旋入岩桩的施工，真正实现了一机多能，是一种很有市场前景的建筑桩基础施工设备。

 

　　参考文献

 

　　[1]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，1992.

 

　　[2]《复合载体夯扩桩设计规范》中华人民共和国行业标准JGJ/T135-2001J121-2001.

 

　　[3]沈保汉.桩基础施工技术[M].《高层建筑施工手册》第二版第6章.北京：中国建筑工业出版社，2001.

 

　　[4]沈保汉.长螺旋钻成孔工艺的发展[J].施工技术，2000（10）.