2014樁工協(xié)(學(xué))會(huì)年會(huì)已于11月21日至24日在寧波隆重召開,會(huì)議期間,上海振中機(jī)械制造有限公司總經(jīng)理曹榮夏向與會(huì)代表分享了《現(xiàn)代新型樁工機(jī)械的研發(fā)與應(yīng)用》的精彩報(bào)告,以下內(nèi)容由本雜志社整理報(bào)道。
上海振中機(jī)械制造有限公司屬“上海市高新技術(shù)企業(yè)”,位于上海浦東臨港新城江山路。“上海振中”從建廠開始就致力于新型產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn),通過與科研院所及國外著名企業(yè)的友好合作,在振動(dòng)樁錘及其它新型樁工機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用上積累了豐富而寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),并形成了“振中”企業(yè)獨(dú)特的樁工機(jī)械研究的新體系。目前已審請國家專利二十多項(xiàng),已批下的發(fā)明專利四項(xiàng),實(shí)用專利十五項(xiàng),特別是企業(yè)擁有多項(xiàng)施工工法專利,這在我國開創(chuàng)了產(chǎn)品制造與施工實(shí)際相結(jié)合的先河。
目前已形成具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的七大系列產(chǎn)品,總歸納為四類產(chǎn)品:
一、振動(dòng)樁錘
以免共振為特征的新一代振動(dòng)樁錘(包括電振動(dòng)錘和液壓振動(dòng)樁錘),該類產(chǎn)品完全消除了傳統(tǒng)振動(dòng)樁錘不可避免地在啟動(dòng)、停機(jī)過程出現(xiàn)的“共振”帶來的危害,具有安全、高效、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn),目前不但在我國,就是在國際上也屬最為先進(jìn)的產(chǎn)品,該類產(chǎn)品全部屬專利產(chǎn)品。
1.無級變頻變矩液壓振動(dòng)樁錘
該系列液壓振動(dòng)樁錘產(chǎn)品在我國國內(nèi)當(dāng)屬最為先進(jìn)的液壓振動(dòng)錘,在國際上也屬前沿的,其先進(jìn)性主要表現(xiàn)在:
①利用液壓控制偏心力矩的變換裝置,使振動(dòng)錘偏心力矩在起動(dòng)、 停機(jī)及運(yùn)行過程中從零至設(shè)計(jì)最大值之間無級調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)在啟動(dòng),停機(jī)時(shí)完全沒有共振,且在工作中根據(jù)實(shí)際需要可無級調(diào)節(jié)振幅或激振力;
?、谝簤簞?dòng)力站配有變量泵,使頻率在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié);
?、叟溆蠵LC邏輯控制系統(tǒng)和傳感技術(shù),使振動(dòng)錘能保持激振力恒定條件下可對振動(dòng)頻率和振幅實(shí)現(xiàn)智能化無級調(diào)控,從而能達(dá)到最佳沉拔樁效果。
2.無級變矩電驅(qū)振動(dòng)樁錘
“振中公司”在無級可調(diào)偏心力矩電驅(qū)振動(dòng)錘方面,無論從產(chǎn)品型號(hào)規(guī)格,還是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能都不斷地拔高創(chuàng)新。在“振中”牌原有的EP60、EP80、EP120、EP180、EP270的產(chǎn)品基礎(chǔ)上,相繼開發(fā)出減振結(jié)構(gòu)橫梁式的EP160、EP200、EP240,雙電機(jī)中空式EP120KS、EP160KS、EP240KS及臥式結(jié)構(gòu)的EP270、EP320、EP400、EP640、EP800等型號(hào)產(chǎn)品,已獲多項(xiàng)國家專利。
無級變矩電驅(qū)振動(dòng)樁錘優(yōu)越性的主要表現(xiàn)為:
①該系列可以在無偏心力矩條件下啟動(dòng),即空載啟動(dòng)。解決了以前大量使用的振動(dòng)樁錘帶偏心力矩啟動(dòng)即帶載啟動(dòng)而需要大容量電源的問題。
?、诳朔藥牧貑?dòng)和停止產(chǎn)生的共振,使機(jī)器能平穩(wěn)自如地啟動(dòng)和停止。防止了由共振產(chǎn)生的強(qiáng)烈噪聲和對其它零部件產(chǎn)生破壞現(xiàn)象的發(fā)生,具有節(jié)能環(huán)保安全的效應(yīng)。
③大型錘采用臥式結(jié)構(gòu),這種臥式結(jié)構(gòu)有點(diǎn):重心低,使作業(yè)更平穩(wěn)、安全且噪音低,油飛濺潤滑效果好;箱體內(nèi)油面積大、散熱好、溫升低,能滿足長時(shí)間連續(xù)工作。
④采用的新型橫梁式獨(dú)立結(jié)構(gòu)形式的減振器,并與激振器直接連接,使整機(jī)的高度大為降低,同時(shí)避免了減振結(jié)構(gòu)與電機(jī)相撞的情況出現(xiàn);這種新型橫梁式獨(dú)立結(jié)構(gòu)形式的減振器與激振器連接或拆裝簡單,機(jī)器運(yùn)輸方便。
?、荽蠊β孰姍C(jī)(300KW以上)采用單電機(jī)雙出軸,激振器前后皮帶輪各安裝傳動(dòng)皮帶,使軸承受力分散、均勻,且減小了對軸承的壓力,使軸承溫升低,不宜損壞。
該系列產(chǎn)品技術(shù)已獲國家專利,并曾被評為首屆“上海市自主創(chuàng)新產(chǎn)品” “上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目”。
3.變頻免共振振動(dòng)樁錘
變頻免共振系列振動(dòng)樁錘是“振中公司”適應(yīng)我國的國情而自主研發(fā)的一種性能高效、操作簡單、設(shè)備價(jià)位低的新型產(chǎn)品。
?、倨胀驼耠娬駝?dòng)樁錘,啟動(dòng)與停機(jī)時(shí)的“共振”現(xiàn)象明顯。
②“變頻錘”僅優(yōu)化啟動(dòng)困難問題,而停機(jī)“共振”仍無法避免。
③普通耐振電機(jī)在頻繁變頻使用會(huì)加快電機(jī)線圈老化,縮短電機(jī)壽命。
“振中公司”獨(dú)創(chuàng)了一種變頻免共振技術(shù)和與“天津神川電機(jī)有限公司”合作共同開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專用的耐振變頻電機(jī),使原力矩固定式的電驅(qū)振動(dòng)錘即可實(shí)現(xiàn)頻率在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)、又能在停機(jī)時(shí)無共振現(xiàn)象出現(xiàn)。
由于停機(jī)時(shí)通過能量轉(zhuǎn)化裝置快速實(shí)現(xiàn)將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能、電能又轉(zhuǎn)換為熱能被釋放出,這過程電機(jī)無能量沖擊,所以在停機(jī)過程既可避免共振現(xiàn)象的出現(xiàn)又能使電機(jī)壽命不受影響。目前國內(nèi)、外還沒有同類的產(chǎn)品,該系列產(chǎn)品深受用戶歡迎。該系列產(chǎn)品技術(shù)已獲國家專利。
4.多錘聯(lián)動(dòng)技術(shù)
大型工程如海上人工島、海上風(fēng)電等的樁基礎(chǔ)已從幾米至幾十米都有,單臺(tái)振動(dòng)錘即使是超大型的也往往滿足不了工程施工的要求。在國外,特別在日本,通常采用振動(dòng)錘多臺(tái)聯(lián)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行施工。
多錘聯(lián)動(dòng)就是通過聯(lián)動(dòng)技術(shù)使多臺(tái)振動(dòng)錘成為一個(gè)大振動(dòng)系統(tǒng),這就要求多臺(tái)振動(dòng)錘在振動(dòng)時(shí)具有高度的同步性。在日本雖說同步技術(shù)非常成熟,工程案例也有很多,但所選用的振動(dòng)錘都是偏心力矩固定的,其多錘聯(lián)動(dòng)在實(shí)際施工過程中“共振”是避免不了的。
用偏心力矩?zé)o級可調(diào)振動(dòng)錘可完全避免“共振”,但多臺(tái)無級變矩振動(dòng)錘的聯(lián)動(dòng)關(guān)鍵要解決轉(zhuǎn)動(dòng)同步和調(diào)幅同步問題。目前在日本或歐美國家尚無利用多臺(tái)力矩?zé)o級可調(diào)振動(dòng)錘的聯(lián)動(dòng)進(jìn)行施工的成功案例。
“振中公司”這些年里一直不斷研究力矩可調(diào)振動(dòng)錘的聯(lián)動(dòng)技術(shù),目前已成功掌握該聯(lián)動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)。并已成功應(yīng)用于工程施工。2014年10月18日,由“振中公司”研制雙錘聯(lián)動(dòng)的EP1300偏心無級可調(diào)振動(dòng)錘在江蘇如東海上風(fēng)電場100MW示范項(xiàng)目工程首次成功下沉風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼管樁。
EP1300雙錘聯(lián)動(dòng)振動(dòng)錘主要技術(shù)參數(shù):功率960kw、偏心力矩0-1160kg.m、轉(zhuǎn)速680rpm、激振力0-600T。
風(fēng)電樁參數(shù):
樁徑1720mm、樁長50米、樁重50T。
振動(dòng)沉樁效果:入土45米、平均用時(shí)20分鐘、垂直精確度小于0.3%
5.振動(dòng)樁錘工法研究
“工欲善其事,必先利其器”。但有“利器”,也往往得不到“善事”,究其何因?乃欠“工法”也!振動(dòng)樁錘通過振動(dòng)使土質(zhì)液化、樁阻力減小,從而達(dá)到樁的沉拔目的。它由于施工成本低、效率高曾受廣大施工用戶的歡迎,但隨著我國樁基礎(chǔ)的超大 、超深化, 近幾年從國外引進(jìn)、開發(fā)了不少的樁基施工的新設(shè)備、新工法,而振動(dòng)錘反而越來越不被看好,其許多的優(yōu)點(diǎn)、功能沒被認(rèn)識(shí),使之目前振動(dòng)樁錘在工程施工中使用也越來越少。
但是“振中公司”通過研究認(rèn)識(shí)到振中樁錘在打樁方面確實(shí)具有不少的優(yōu)點(diǎn),且這些優(yōu)點(diǎn)往往其他設(shè)備所不具備或有所缺陷的。為使振動(dòng)樁錘發(fā)揮好其優(yōu)勢,更好的為用戶服務(wù),“振中公司”近些年積極探索振動(dòng)樁錘的新工法,相繼申報(bào)了多項(xiàng)振動(dòng)錘工法專利,現(xiàn)已有四個(gè)工法的專利獲得授權(quán),即“采用振動(dòng)和沖擊聯(lián)合作用沉混凝土預(yù)制管樁的裝置”“一種沉雙管拔內(nèi)管成孔灌注樁技術(shù)”“一種免共振沉管長螺旋潛孔錘灌注樁”“一種免共振雙套管定向擠密擴(kuò)底灌注樁及設(shè)備”。
其中 “一種沉雙管拔內(nèi)管成孔灌注樁技術(shù)”是用振動(dòng)錘振沉內(nèi)外套管,又通過內(nèi)管取土成孔??勺龉嘧?、埋入式樁及工法擴(kuò)充可做地下連續(xù)墻和舊樁、斷樁的拔出處理、定向擠密擴(kuò)底樁、沉管嵌巖樁及軟土超深樁等。該工法簡單、環(huán)保、效率高及適應(yīng)土層范圍廣等優(yōu)點(diǎn),曾有專家譽(yù)為“原創(chuàng)性、革命性”的工法。
二、新一代潛孔錘鑿巖鉆機(jī)
潛孔錘鑿巖鉆機(jī)是“振中公司”引進(jìn)日本最新技術(shù)而開發(fā)的一種新型高效環(huán)保的鑿巖鉆機(jī),該鉆機(jī)特別適用于巖石層、卵石層及孤石,漂石等硬質(zhì)巖層的穿透施工,可完成灌注樁、埋入式樁及地下連續(xù)墻等的施工。
該機(jī)利用高壓空氣帶動(dòng)潛孔錘缸筒里的活塞(沖擊體)做往復(fù)運(yùn)動(dòng),使?jié)摽族N前端的鑿頭在旋轉(zhuǎn)的同時(shí),產(chǎn)生沖擊效能,從而對巖石施以粉碎破壞。
主要特點(diǎn):
雙重排渣方式-氣舉正循環(huán)+螺旋葉片輸送
?、傧嗤淖鳂I(yè)工況下,其空壓機(jī)的氣流量相對較小,施工成本較低
②塵土飛散程度較低,符合環(huán)保要求。整機(jī)圖:
其具備水泥漿和穩(wěn)定液的注入功能
?、儆行ПWo(hù)孔壁。
?、趯?shí)現(xiàn)提鉆與水泥漿注入的同步作業(yè),即提高施工效率,又減少另購注漿設(shè)備所帶來的成本。
配置擴(kuò)展
1.在特殊的土層或巖層,可選帶套管的雙動(dòng)力鉆機(jī)施工,即用下動(dòng)力頭為中空式鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)下沉套管護(hù)壁,又用上動(dòng)力頭帶動(dòng)潛孔錘鉆機(jī)鑿巖施工。
2.利用旋挖鉆機(jī)的動(dòng)力和機(jī)架進(jìn)行工作,即將潛孔錘配在旋挖鉆機(jī)和長螺旋鉆機(jī)上,使改造后的旋挖鉆機(jī)和長螺旋鉆機(jī)具備鑿巖功能,即提供了設(shè)備的利用率,又降低了設(shè)備的投入成本。
三、等厚水泥土地下連續(xù)墻TRD工法機(jī)
等厚水泥土攪拌地下連續(xù)墻工法(簡稱TRD工法)于1994年在日本問世。由于該工法與SMW工法相比具有高抗?jié)B和高工效,所以自問世以來便顯出了強(qiáng)大的生命力,并得到迅速地推廣。但直接從日本進(jìn)口設(shè)備不但價(jià)格昂貴,且還不太適合我國的國情。“振中公司”經(jīng)過多年努力,最終與日方達(dá)成共識(shí),聯(lián)合制造符合我國國情的“步履移動(dòng)式水平切割深層攪拌水泥土地下連續(xù)墻成墻機(jī)”簡稱步履式TRD機(jī)。
該機(jī)型具有以下特征:
?、俨捎貌铰氖街鳈C(jī)底盤,可實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的直線性、垂直性的高精度施工;
?、诘椭匦脑O(shè)計(jì)形式,與傳統(tǒng)水泥土攪拌工法設(shè)備相比其機(jī)械高度大幅度降低(總高度低于13米),有優(yōu)越的穩(wěn)定性和可實(shí)現(xiàn)安全施工;
③無需其他工法輔助,可獨(dú)立對硬質(zhì)地基(砂礫,泥巖,軟巖石)的成槽作業(yè),可實(shí)現(xiàn)施工成本的節(jié)約和施工效率的提高;
?、茉诖怪狈较蛏蠈?shí)施全層縱向切割、混合攪拌工作,使水泥漿與原狀地基達(dá)到充分均勻混合、攪拌,形成均一品質(zhì)地下連續(xù)墻體;
?、萑虩o縫隙高連續(xù)性墻體,擁有高抗?jié)B性。
四、全液壓大扭矩長螺旋鉆機(jī)
JU110/180全液壓履帶式長螺旋鉆孔機(jī)是“振中公司”與北京建筑機(jī)械研究院為適應(yīng)國內(nèi)長螺旋鉆機(jī)入巖施工需要而最新開發(fā)的機(jī)、電、液一體化的重型施工設(shè)備。
產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn):
1.整機(jī)性能匹配合理,一機(jī)多用,施工適應(yīng)面廣。
2.采用液壓履帶底盤,移位快速方便。履帶寬距大,整機(jī)穩(wěn)定性好。
3.行走、卷揚(yáng)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng),調(diào)速方便、結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),抗沖擊性能力強(qiáng)。
4.立柱具有前后微調(diào)功能,對樁方便快捷。 裝有垂直傳感器,確保鉆孔垂直。
5.配重可伸縮,增加了工作時(shí)的穩(wěn)定性。
6.配置拔樁力限制器,達(dá)到預(yù)定拔樁力時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警,避免因超載或誤操作引起的人身及安全事故。
7.動(dòng)力頭采用兩個(gè)變量液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng),動(dòng)力頭的轉(zhuǎn)速和扭矩可根據(jù)鉆具受力的情況自動(dòng)調(diào)節(jié),以適應(yīng)不同的地質(zhì)條件,工作效率高。
8.帶有加壓裝置,提高鉆孔效率。
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