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长螺旋钻机组件分析设计与灌注桩施工要点【一】、折叠式钻机组件分析设计
其主要由动力头、钻机底架、推进回托系统、导向系统、倾角调整机构、机械手辅助上钻系统、夹持器与驱动架组成。动力头固定在驱动架上，推进系统其功能是将液压能转化为往复运动的机械能，带动驱动架以及动力头在导向钻机主机是进行卸压孔钻制的主要功能载体，用于驱动钻头与钻杆为钻进工作提供扭矩与推进或回托；同时也用于钻机床体提供稳定，并为环保挤密桩机钻头钻孔倾斜、走向倾角与煤层一致性提供结构支持。下面分别对各执行单元进行结构分析和介绍。
(1)动力头组件分析与设计
动力头是驱动钻具旋转，提供钻具转速和截割转矩的核心装置，其主要作用是将泵提供的压力能转变成机械能通过钻杆将截割扭矩传递给钻头，从而实现动钻具旋转切削煤、岩。同时利用钻杆上的螺旋叶片进行机械排渣。结合强冲击倾向型煤层长卸压孔钻制的需要，动力头应具有将SAI马达的输出转速和扭矩转换为与卸压孔钻制相匹配的转速和截割扭矩的功能。动力头设计先要解决高转速或者大扭矩减速器的机构设计同时能克服较大的轴向力，实现抗冲击、平稳运行的需要。
(2)推进回托与导向系统分析与设计
卸压孔钻制过程中，推进回托与导向系统不仅用于实现动力头的往复移动，持续钻头时刻与待截割煤岩接触，为其提供持续稳定的钻压以满足钻头连续煤岩需要，同时还需求推进回托与导向系统站住在其动力头空转，持续进行机械排渣，和发生煤爆、孔内塌方等地质灾害发生时快速脱逃处理能力。
推进行程与推进速度等参数和执行结构选择是推进回托与导向设计的关键，通常需兼顾考虑钻杆长度与机身长关联参数，从而达到钻杆与机身的较优匹配设计需要，也是提高卸压孔钻制效率的措施。
常见推进回托与导向系统由有油缸或液压马达执行元件等，根据大孔径卸压螺旋钻机工况实际需求和站住排渣的强自锁性，同时推进回托与导向系统应具备结构简单，性能可靠，推进、回托能力大，自锁性强等特点，为了实现结构紧凑，窄机身的设计目标，能实现320kN推进、回托力输出要求，通过类比分析和载荷核算，本设备通过将多马达齿轮齿条式与矩形导向推进机构装置并且原ZDY4000型钻机的导轨油缸结构，该结构取消了油缸初始长度因此可实现在不增加整机长度的前提下，将钻杆长度1000mm，1200mm增加到1600mm，因此在相同钻深的前提下减少钻杆数量和对接钻杆次数，提高钻进效率。推进行程1800mm的将动力头、己接钻杆与待接钻杆之间保持100mm间隙，提高安装距离减少钻杆安装难度。
推进回托与导向系统由钻机床体、推进马达、矩形导向柱、推进齿条、托板、侧板与调整螺丝等组成。钻机床体采用框架焊接形式，矩形导向柱焊接在钻杆床体两侧，采用一体化加工方法，可保证导向性的同时降低整体重量确保具有足够的刚度和强度。
【二】、长螺旋打桩钻机灌注桩施工要点
(1)长螺旋打桩钻机施工准备
施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。
钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种履带螺旋钻机的应用条件来选择。
(2)钻孔机的安装与定位
安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，在垫上钢板或枕木加固。
为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
(3)埋设护筒
钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。
制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大(旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm)，每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。
(4)泥浆制备
钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差;泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。
(5)钻孔
钻孔是一道关键工序，在施工中严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，先要注意开孔质量，为此对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。长螺旋打桩钻机钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
(6)清孔
钻孔的、直径、位置和孔形直接关系到成装置量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm;当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。
(7)灌注水下混凝土
清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。
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