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  • 旋挖鉆機(jī)護(hù)筒直徑的確定

    http://www.njxszs.com 2015年09月19日        

    近年來旋挖鉆機(jī)的蹤跡幾乎已遍布各種規(guī)模建筑工地的每一個(gè)角落,其發(fā)展速度之快出常人所料。無論號(hào)稱“綠色奧運(yùn),人文奧運(yùn)”的2008北京奧運(yùn)主會(huì)場(chǎng)館建設(shè)工地,還是祖國(guó)西部高寒地區(qū)環(huán)保要求特殊的青藏鐵路施工線,均有旋挖鉆機(jī)的身影出現(xiàn)。由于該設(shè)備集環(huán)保、節(jié)能、高效、智能控制以及各種不同地質(zhì)條件的廣普適用能力于一身,已成為諸多地面施工工程建設(shè)的首選設(shè)備。對(duì)于成孔較差的流沙地質(zhì)條件,施工工藝往往采用護(hù)筒與作業(yè)鉆頭同步施工,避免旋挖鉆機(jī)的工作前功盡棄。
    對(duì)于任何一種旋挖鉆機(jī),在一定的地質(zhì)條件下其最大旋挖孔徑、深度參數(shù)也是一定的。當(dāng)使用護(hù)筒施工時(shí),旋挖鉆桿所克服的阻力來自兩個(gè)方面:一,鉆頭所要克服的旋挖阻力矩;二,護(hù)筒與附其外表介質(zhì)的摩擦阻力矩,而這種摩擦阻力矩隨著旋挖深度的增加,護(hù)簡(jiǎn)單位長(zhǎng)度的阻力矩呈線性關(guān)系上升。此時(shí)所能旋挖的孔徑,比標(biāo)定的尺寸(最大直徑)要小得多。就旋挖鉆機(jī)所輸出的扭矩與護(hù)筒直徑、旋挖深度間的關(guān)系國(guó)內(nèi)還未見介紹,護(hù)筒的釋放也有多種不同的方法,本文就護(hù)筒、鉆頭同步釋放(護(hù)筒向流沙層下延伸)相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系,作一些闡述。
    旋挖鉆機(jī)護(hù)簡(jiǎn)與流沙層之間單位長(zhǎng)度的摩擦阻力矩,隨著旋挖深度的增加而增加。因?yàn)榱魃硨訉?duì)護(hù)筒外壁的壓力是旋挖深度h的函數(shù),作業(yè)過程中某一位置單位長(zhǎng)度的摩擦阻力,等于護(hù)筒外表面正壓力與摩擦系數(shù)的乘積。設(shè)旋挖護(hù)筒外徑為D,流沙層容重為p(約2g/mm),摩擦系數(shù)為ξ(濕0.32,一般0.39),如果取旋挖作業(yè)深度h處dh長(zhǎng)度為研究對(duì)象,則受壓面積等于dh×D×π,此處流沙層的壓力應(yīng)為h×p,所以摩擦力為dh、D、π、h、p、ξ之間的乘積,dh高度的摩擦阻力矩m=dh×D×π×h×p×ξ×D/2。旋挖深度為h時(shí),其摩擦阻力矩為(0到h范圍的積分)M=∫mndn=D×h×π×p×ξ/4。
    如果把施工過程中鉆頭旋挖的阻力矩設(shè)為Mz,忽略機(jī)械效率的影響,旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭輸出扭矩=M+M。因?yàn)槭褂米o(hù)筒作業(yè)且到達(dá)一定深度時(shí),動(dòng)力頭的主要阻力來自護(hù)筒與流沙層之間的摩擦阻力矩,而鉆頭旋挖的阻力矩相對(duì)已顯得很小,計(jì)算護(hù)筒極限作業(yè)深度時(shí),甚至可以將其忽略不計(jì)。
    假設(shè)旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭輸出的扭矩為M,在護(hù)筒直徑D一定的條件下,最大鉆深h=2(M-Mz)/(D×π×p×ξ)(取其正值)。同樣,在己知護(hù)筒作業(yè)長(zhǎng)度h參數(shù)的情況下,可求得護(hù)筒可達(dá)到的極限作業(yè)直徑D=2(M-Mz)/(h×π×p×ξ)。如果護(hù)筒為多節(jié)伸縮式結(jié)構(gòu),仍然可以使用相同的方法,采取分段積分累加,利用∑Mi=0的條件約束,同樣可以確定相關(guān)參數(shù)。

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