三重管旋喷桩机械.pdf

表?型油 压履带吊 车 起 重性能?一!?一#?一%&?一#?一#(?一)?一!起重量吨+最大作业半径米+起重臂长度米+&%)%),%#弓.,/&,)%与&%&(%&#,%(#三 重管 旋喷桩机 械冶金部建筑研究总院吴诗金孙洪声旋喷桩是七十年代地基加固新技术,它是在软弱土中用高压螺旋喷射液流掘 削土体,并使其与灌注入土层中的凝固剂搅拌成加固体。日本已将此技术广泛应 用于施 工临时加固和永久性建筑的地基处理,欧美也已用于工程。我国目前正处于 开发阶段。旋喷桩有单管、双管和三重管三种。三 重管与其它两种相比较有成桩直径大0节省水 泥浆等优点,并可用高压清水泵代替价格昂贵的高压泥浆泵。在上海宝 山钢铁厂初轧厂铁皮坑深基处理中,冶金部建筑研究总院和冶金部第二十冶金建设公 司首次应用三重管旋喷桩机械成桩,获得了成功。三重 管旋喷桩就是根据上述原理,采用清水做喷射液。在喷射时以环状空气流保 护喷射液流。凝 固剂 则以低压注入 土层中,靠喷射液和保护气流的搅 动,强行把凝固剂和被切削下来的土体搅拌,在地下形成加固体。因此,它具有上述优点,而且在施工中要求有一 套 同此法相适应的机械 和机具。二、三重管旋喷桩机械的配套设备组成一、三重管旋喷桩工作原理喷射液流与喷射液和介质关系很大。不同介质中喷射液流有效射程差别很大,例如压力为&123。4,的清水射流在空气中(厘米内动压不变,射程达/厘 米后 才明显衰减,而在水中动压不变长度仅)厘米,且很快就 出现明显衰减。不同喷射液在同一介质 中有 效射程 也不同。喷射液粘度越大内聚 力和 附 着力也就越大,喷射中其能量损失也就越大,因而其射程也就越短。因此,在水泥浆、清水等液体 中,用清水做喷射液射程最远。三重 管旋喷桩的工作原理 决定它需要水、气、浆三个工作系统。它们分别 由高 压 清水泵、空气压缩机、泥浆泵产生,三个系统协调工作靠三重管实现,而三重管本身则 由起重机吊挂,靠钻机旋转和用慢速卷扬提升。机械组成见图#。设备选择与设计分述如下5#+高压清水 泵5清水喷射压力对成桩直径影响很大。喷射压力,1236耐与&123。4在砂质土中成桩直径之比为#%/5#,在粘性土中为#%5#。但压力太高时,由 于喷射雾化增强,成桩直径反而不能增加太 多。流量对成桩直径也有影响。当压力为7881 2364时,喷嘴直径由&%94 4变为)%&44时,即流量相应增加时,桩径由#%,4提高到#%!,4。但流量 太大,即喷嘴过大时,泵压上不去。对成桩也不 利。我们在上海宝钢施工中使用的是一&,一大#%倍。宝钢施工中使用7 一)钻机,这种钻机转盘直径#4 4,对大直径钻杆比较合适,但最低转速是:转3分,比要求偏高些。!+慢速卷扬机5提升速度对成桩直径影响很大,在砂质土中提升速 度由8434;:提高到#6434;:,直径可减少#=)一!?,高压清水柱塞 泵,压力为&一&1 2347,流量!#34;:,成桩直径#%)一#%/4。这种泵压力稳定,流量 均匀,满足使用要求。&+空压机5空压机流量和压力对成桩直径没有直接影响。宝钢施工中使用的是?3!型和一,#)型二种空压机,使用压力!123。4,流量%一#4)34;:,后者移动方便,便于施工。)+泥浆泵5水泥浆灌注压力和流量在砂质土中对成桩直径没有影响,但成桩强度随注入量增加而提高。在粘性土 中压力提高)12347,桩径可增加,一,当流量由":增加为)&34;时,成桩直径可增大&,其强度可提高#,但流量 过 多反而会造成不完善的 固结体。宝钢施工中使用的为?&一 型泥浆泵,使用压力#(一78123。4,左右,排量#&=#)#34;:。,+灰浆搅拌器5该设备是为快速均匀搅拌水泥浆等凝固 剂用的。宝钢施工中使用&台必&于沙污水泵装在,%?4圆罐两边进行循环搅拌,污水泵排口与圆罐 相 切并 且各成#。和#(“倾角图&+这样可使浆液形成高速旋转涡流,搅拌均 匀,效率高。+吊车、宝钢施工中三重管长达&4,因此选用 一 履带式吊车和 一?;汽车吊吊挂 三重管,短的三重管可用三角架吊挂。/+钻机5喷嘴转数越少 成 桩 直 径越大,在砂质土中,每分钟转比#转成桩直径酮二三.、+一一。%转易孤石鬓墓姿梁一习早一守于产资产韭一.了05、。5图&离心式灰浆拌合器示意图?一!士型污水泵 机架#灰浆拌合罐灰浆沉淀罐%排渣阀门%泥浆吸管&浆液喷咀三、三重管的结构与设计三重管的三层同心管路分别走水、气、浆液。使用时要求三重管路不堵、不漏、不串。日本的三重管其内管通高压水,中管通气,外管通泥浆。中管和外管由于管路联接关系不成直通道,实践证 明,尽管旋喷桩使用的水泥浆很稀,但仍在曲道拐角处 出现堵塞。我们设计时改为 以内管输送浆液,中管输送高压清水,外管输气,解决了堵塞现象。虽然管路压力损失 与平均流速平方成正比,压力高流速也高,压力损失也大,接 头局部损失 也大,但是三重管的每个管路总长都大于米,而且都是垂直向下输送,所以输送高压清水 由内 管改为中管,弯头和接头虽然增多了,但局部阻力损失仍然不大,总压力损失基本相 同。此外,中管外有外管,可做为中管被击穿时的保护管,使用仍然安全。为了做到不漏不串,孔要解决联一!(一接形式及密封。三重管结构见图),它由回转下,头、主杆、钻杆和喷头四部分 组成。分述如回转头5回转头与高压清水泵的联接用高声去上鱼生注工线二工%回转头#%快速接头!%喷咀套图)三重管结构%主杆#%钻杆%喷头&%“”型插销)%耐压胶管(%螺栓塞?%高压清水喷咀,%锯齿形接头%高压密封装置/%隔套#%泥浆喷咀压软管和快速接头。高压软管安全系数一般取)。快速接头 比螺旋接头装拆简便、安全可靠。在联接时插入“”型擂销即可,不会发生因软管拧扭而自行松扣的现象。回转头与泥浆泵的联接用中压软管和快速接头。回转头与空压机之间用锯齿形接头和普通胶管联接。为了保证钻杆旋转,回转头上装有轴承,以径向轴承承受扭矩,止推轴承承受重力。在内管端部装一轴承减少转轴摆动,增强密封可靠性。三重管的三个管路互不相通,因此在回转头部要加密封。中管通高压清水,因 此内管和中管间、中管和外管间用多个“”型夹织物密封圈和支承环、压环组成的耐高压密封装置。外管通空气,中管和外管间采用“”型橡胶密封圈就可以,为减少互相串通的可 能,在水、浆、气的入口空间内都加了单向出口的隔套,水、气入口空间内加铜隔套,浆液入口空间内为了防止磨损采用不锈钢隔套,在 隔套 出口处又增加了“”型圈,这样就形成了迷宫式密封。三重管的三个管路要求一起回转,而且每个管路都要求畅通无阻,因此三个管路相对位置的固定方法很重要。我们采用了过 水断面零件焊在管与管之间,见图,。:奋奋以,钱钱仪仪图,三重 管管路固定方法#一内管0&一中管0)一外管0,一气道0一高压水道0/一泥浆道,!一过水断面零件0(一过气断面另件0此外,为 了保证三重管正常转动,回转头中的转轴在装轴承和密封圈的几个接触面应有一&/一较高同心度,制造工序应是几个零件初车后进行组装焊接,最后精磨接触面。主杆和钻杆5为了使钻机抱住三重管回转时能连续提升,设有主杆。主杆与钻杆结构基本相同,主杆外管壁焊二条厚)4 4的滑道,多节主杆滑道用“”型 固定键联接,用“”型固定键不但解决了连续旋喷而且可防止接头松口。在使用时,用方型卡具卡住滑道,钻机转盘带动卡具回转,卡具把回转传给主杆而不影响主杆提升,如 图所示。:一安全系数%一抗拉强 度 1 2 364了了因为旋喷法所使用的喷射 液 流压 力多在&。123647以上,所以安全系数取,。外管壁螺纹联接处是管路危 险断面,强度计算采用下列公式5?一一”二下布兀二了%一一一干二厂丁丈一尧灸、#仃兀气”一外一”一内 夕,?、.二二 .一工工工。甲甲甲个个个个个个 .图方型卡具及 型键一主杆,&一方型卡具0)一钻机转盘0主杆和钻杆的三层管路分层 装套焊 接而成,孔道用三个扇形长孔沟通,如同图)。外管以“”型螺纹连接,内管和中管以与螺纹面 同心的圆柱接触面连接,并用“”型圈加强密封。这种结构制造简单、装拆方便、密封严实。为了施工方便,应尽量减轻钻杆重量,但是一定要保证安全可靠,尤其高压管壁一定要进行强度计算,管壁计算应用以下公式5,二 二 二一二,三一一艺匕口式中些 占一管壁厚4 4一管道直径44。一公称压力1 234,一许用应力1234,式中一载荷?0一动载荷折算系数外一螺纹内径内一管内径一许 用应力?一拉伸强度限?一安全系数载荷应包括钻杆自重,管内液柱 重量静压+及高压液流动载荷动压+。考虑到高压液流急剧上升,冲击力大,取动载折算系数?,#%&,取安全系数?0)8喷头5喷嘴靠螺栓塞压装在喷头 上,并以“”型 圈密封。螺栓塞与喷嘴之间的间隙为空气流道,喷嘴出口处与螺栓塞间的间隙为#=#%94 4的环型圈,装备结构如图)喷头部分所示。喷嘴5喷嘴是旋喷桩关键零件。喷嘴结构形式以孔道区分有圆柱形、圆锥形和流线形三种。实验结果圆锥形最佳。喷流大体上可以分三段0从喷嘴出口到液柱散开为初期区域,这个区域喷流压力基本不变,而后是主要区域,呈现水粒拥挤的水滴流,液体压力逐渐衰减。最后变成雾状流体、压力 急 剧变小的末期区域。喷嘴的性能以初期区域的长度来判断。实验证明,以喷嘴平行段水平长度_二)=,+。,喷嘴壁面倾角二#。=#)“时喷嘴的效率最高。见图/。喷嘴在喷射时磨损严重,要求喷嘴材质耐磨性好,国外喷 嘴 有 黄铜、铬铂合金、陶瓷刚玉+制造的。我们 用拉丝模改制拉丝模材质是/或+,也用过工具钢琦象=郡一.,刀.一,用.%一.了了阵二兰兰,俪俪、又习习习尸尸尸代代乎一一月月月月 器酬%麟%译 岁岁协协、.不月月心旅旅户十一贵一一之一厂“月工一了一一3一生丫一一_&了?阁!乞工#一国间?片一一气洗线型知期丘尹度寺咬琳平 命分匆期区巷度初节呀红补尾艾,瞰朱图喷咀结构及其性能造,油淬硬度%&,但不如拉丝模耐磨。喷嘴流道的光洁度对喷流效能影响很大,流道光洁度应在()以上。四、工程应用情况三重管旋喷桩机械是立足于国内技术条件和机械设备研制成功的一种新型地基加固桩工设备。应用于宝钢初轧厂铁皮坑基础工程,共成桩+根,解决了工程难题,取得了较好的技术经济效果。并缩短了工期,为国家节约 了外汇。),。年.月在上海召开了 鉴定会,对机械的鉴定意见是/在三重管和搅拌罐设计制造方面有所改进和创新,合理选用 了01+23型高压清水柱塞泵,为旋喷工艺的推广应用创造了条件。会议建议4为便于推广,需进一步研究设备的 改进和定 型。电子计算机控制管理生产王戈用 电子计算机控制管理生产企业,国外工业发达国家应 用的比较普遍。本文介绍 的是西德专门生产振动压实机械的厂家56,7.89:;,7.公司用电子计算机控制管理生产的概况,供读者参阅。西德5。7.8 9;主机价值约 万马克。用户考虑机型的更新则多租用而不购置。该公司的计算机中心主要负责下述三项工作/)?销售。计算机控制中心储存了有关销售的一切资料,=合 同号码,付款情况,用户地址,修理使用情况,订货、发货日期及服务备件等。每个用 户都编码储存在计算机中。在计算机 中心还储存了所销售的机械的技术数据及有关的情报资料。?管理生产。计算机管理公司每个雇员的工资,这是工资程序。每个雇员都有编码输人计算机。计算机计算公司生产的各种机 型的生产成本,实际上计算机是“会计”。计算机根据年度生产计划和记忆 的 另件生产工 艺程序,整机及部件的装配工艺 程序=予先输给计算机,堆时无误的做出指令,用打字机打印成文下达计划,调度生产。生产调度室的工作人员直接用计算机的末端显示装置与计算机“对话”,调度生产。调度人 员及时的为计算机输人生产进度信息。使之记忆,而计一一