旋挖鉆機通過放出主卷揚鋼絲繩進而使鉆桿逐節(jié)伸出，最后使鉆斗抵達所鉆樁孔的底部。但是因為樁孔于地下深處，所以旋挖機手的眼睛不能簡單的觀測到鉆斗是否已觸底，操作時不免會發(fā)生鋼絲繩過放的情況。主卷揚鋼絲繩放下過多，會引起鋼絲繩造成很多故障。本文重要講述主卷揚過放引起的鋼絲繩打扭故障造，它形成的原因和原理，并且給出旋挖鉆機準確的操作方法以及故障處理方案。假如旋挖機手在施工過程之中碰到相似問題，可按照本文的內(nèi)容展開問題排查與制訂故障對策。  

 

一、鋼絲繩打扭故障現(xiàn)象    

 

此類故障于旋挖鉆機使用過程之中很常見，重要狀況為主卷揚鋼絲繩在不同的位置形成不同程度的扭結(jié)，進而影響旋挖鉆機的穩(wěn)定施工。   

 

▲圖1 主卷揚鋼絲繩形成的打扭現(xiàn)象

二、鋼絲繩打扭故障造成原因解析

 

1、鋼絲繩的基本結(jié)構(gòu)   

 

旋挖鉆機主卷揚普遍使用戶的是一種結(jié)構(gòu)型號稱為35W×K7的鋼絲繩，這是一種多股鋼絲層捻制因而成的具有高破斷、耐擠壓、耐旋轉(zhuǎn)的鋼絲繩。35W×K7鋼絲繩結(jié)構(gòu)組成如下述：  

 

▲圖2 35W×K7鋼絲繩

 

2、鋼絲繩打扭基本原因： 鋼絲繩的內(nèi)層和外層繩間會實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的自我平衡，即圖3中a與b是相反方向受力，而且轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)互相抵銷的狀態(tài)，假如于外力的作用之下，a小于b，或是b小于a，這種均衡狀態(tài)便會失衡，鋼絲繩會出現(xiàn)遭a或是b的扭矩扭力造成鋼絲繩形變或者扭壞鋼絲繩。   

 

▲圖3 鋼絲繩內(nèi)外層扭力均衡示意圖

 

3、鋼絲繩為什么會打扭 鋼絲繩打扭現(xiàn)象是由多種原因引發(fā)的，其重要造成原因為： (1)、鋼絲繩嚴重過放。 ①鋼絲繩過放，和提引器發(fā)生傾斜，造成鋼絲繩與鉆桿或者其他部件發(fā)生擠壓、干涉狀況。 ②過放鋼絲繩導(dǎo)致提引器傾斜，導(dǎo)致鉆桿無法正常旋轉(zhuǎn)。 (2)、提引器旋轉(zhuǎn)不靈活。①、因提引器制造不合格導(dǎo)致提引器旋轉(zhuǎn)阻力大或卡滯不轉(zhuǎn)。 ②、提引器沒有及時保養(yǎng)、受到泥沙的侵蝕、外物卡住等造成提引器旋轉(zhuǎn)阻力大或卡住不轉(zhuǎn)動 。   

 

▲圖4 提引器因過放引發(fā)擠或其他原因影響鉆桿旋轉(zhuǎn)

 

(3)、安裝過程之中操作出錯造成鋼絲繩打扭。 鋼絲繩在安裝過程中因操作錯誤出現(xiàn)打扭，扭力未得到釋放，被帶入鋼絲繩之中。如圖5所示。  

 

▲圖5 鋼絲繩解繩的正確方法

 

(4) 、沖擊載荷不均勻造成 鋼絲繩因旋挖施工過程中反復(fù)的沖擊所帶來載荷忽然性變化（載荷小于鋼絲繩破斷拉力），導(dǎo)致鋼絲繩內(nèi)層和外層本來就不相同的捻距變長，打破了鋼絲繩自身的扭矩平衡，出現(xiàn)內(nèi)層與外層扭矩不相等的狀況，最終造成鋼絲繩的散股、打扭、甚至是斷裂。如圖3中，當(dāng)a不等于b時，鋼絲繩自身扭力失衡，就會讓鋼絲繩出現(xiàn)問題。

(5) 、鋼絲繩與滑輪不共面。 鋼絲繩與滑輪不共面導(dǎo)致鋼絲繩的入繩角增大，當(dāng)鋼絲繩通過滑輪時，出現(xiàn)鋼絲繩向一邊歪倒，造成鋼絲繩松捻或者緊捻。最終造成鋼絲繩的散股、打扭現(xiàn)象，如圖6所示。

 

▲圖6 鋼絲繩入槽發(fā)生旋轉(zhuǎn)  

 

三、鋼絲繩常見故障排查

通過搜集鋼絲繩打扭故障，并進行如上分析后，總結(jié)此類故障的發(fā)生規(guī)律和頻次，自行制作如下表1所示的故障排查邏輯表，自制表格可以幫助旋挖鉆機機手分析與解決各類鋼絲繩打扭故障。

 

 

▲表1 打扭故障排查邏輯表  

 

四、鋼絲繩打扭故障的形成原理

 

本章節(jié)主要對提引器于鉆桿擠壓而引發(fā)的鋼絲繩打扭的原因展開分析，借以學(xué)會如何該類問題的思路與方法。

1、故障現(xiàn)象 鋼絲繩展現(xiàn)的故障現(xiàn)象如圖1所示，透過表1展開各零部件排除，若是最后排查到提引器與二節(jié)桿擋環(huán)有磕碰、剮蹭現(xiàn)象，此時可以認定故障為：由于提引器和鉆桿間爆發(fā)擠壓，造成提引器轉(zhuǎn)動阻力過大或者直接造成卡滯所致。    

 

▲圖7 繩卡有顯見的磕碰、提引器剮蹭或磕碰   

 

▲圖8 鉆桿二節(jié)桿擋環(huán)磕碰傷

 

2、原因研究 故障的起因和主因：

A：手動過放，提引器出現(xiàn)傾斜；B：旋挖機手未找到加壓點，將成為以下故障形成的條件：

（1） 鋼絲繩松弛→有可能造成提引器傾斜。

（2）未找到加壓點→將機鎖桿當(dāng)摩阻桿用。

（3） 特定深度，二節(jié)桿已經(jīng)全部伸出，三節(jié)桿剛剛伸出→提引器正好處于擋環(huán)能壓到的范圍之內(nèi)。

（4） 地層進尺太慢→加壓過程之中，芯桿與提引器深度基本上不變。

3、發(fā)生過程

（1）特定深度，即二節(jié)桿完全伸出時。這里以三一SR360R配4×18機鎖桿為例。突出遇到該問題的深度大約為27-33米。在這個位置提引器位于二桿擋環(huán)下方。如圖9所示。

（2）鋼絲繩過放，鋼絲繩處于松弛狀態(tài)，造成提引器在鉆桿內(nèi)部處于傾斜（如圖9所示）

（3）在旋挖鉆機加壓鉆進過程中，二節(jié)桿時未找到三節(jié)桿加壓點，將機鎖桿當(dāng)摩阻桿用。

（4）工程項目位于較硬或者進尺很慢的地層，鍵條摩擦力不足以產(chǎn)生能進尺的加壓力，此時出現(xiàn)二節(jié)桿位置向下移動，第三、四節(jié)桿位置基本不動，也就是提引器位置基本未發(fā)生變化。    

 

▲圖9 成孔深度、提引器傾斜、二節(jié)桿擋環(huán)與提引器擠壓  

 

上述過程持續(xù)，至二節(jié)桿擋環(huán)壓住傾斜的提引器（如圖9示意）。在超大的旋挖鉆桿重力及加壓力的作用下，導(dǎo)致提引器旋轉(zhuǎn)不良或直接卡死無法旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致鋼絲繩無法通過旋轉(zhuǎn)釋放鉆桿帶來的扭矩，最后造成鋼絲繩自身內(nèi)層與外層扭矩失衡，形成打扭故障。 綜上分析，鋼絲繩打扭故障主因是因操作過程中鋼絲繩未張緊所造成，但又和多種偶然的因素遇到一起，造成了鋼絲繩打扭故障。

避免鋼絲繩打扭4個要點：

（1）若無鋼絲繩過放，鋼絲繩會一直處于張緊狀態(tài)，二節(jié)桿擋環(huán)不會擠壓提引器。

（2）旋挖機手如正確的找到加壓點，旋挖鉆機第二、三節(jié)桿之間不會發(fā)生上下相對移動；旋挖機手如準確找到加壓點，二節(jié)桿擋環(huán)此刻也已遠離提引器，因此壓不到提引器。

（3）旋挖孔位沒有達到或者超出這個深度范圍，即使提引器傾斜，二節(jié)桿擋環(huán)也壓不住提引器。

（4）若地層較軟，容易進尺，旋挖機手即便找不到加壓點、提引器即使發(fā)生傾斜，因為鍵條之間的摩擦力足以使得鉆斗進尺，鉆桿芯桿下移，鋼絲繩就會張緊，提引器就會豎直起來，也不至于產(chǎn)生被擠壓的風(fēng)險。 4、方案對策 通過上述方法排除后，確定是提引器與鉆桿間擠壓發(fā)生的故障，通過明確其發(fā)生的原理，解決方案可從以下方面入手：

（1）張緊鋼絲繩，切勿讓鋼絲繩過放。

（2）既然鋼絲繩松弛是起因，就應(yīng)該從操作方面來規(guī)避，始終保持鋼絲繩的繃緊狀態(tài)。如圖10示意：   

 

▲圖10 鋼絲繩張緊狀態(tài)示意圖

 

（3）機鎖桿不要當(dāng)作摩阻桿使用。

從以上分析可看出，故障發(fā)生在二節(jié)桿全部伸出，三節(jié)桿剛剛啟用的位置，如果此時二節(jié)桿能找到三節(jié)桿加壓點，那么三桿需要向下伸出4米左右，即提引器完全遠離二桿擋環(huán)，也就不會發(fā)生文中所說的故障。 因此，在操作過程，切勿將機鎖桿當(dāng)作摩阻桿使用，或者在三節(jié)桿剛伸出時，盡可能向上提動頭去找加壓點。

 

▲圖11 未找到加壓點示意圖  

 

五、相關(guān)問題解答

 

（1）觸底保護一直在開啟著，為什么還會出現(xiàn)過放，提引器傾斜狀況？

 

 

 

答：因為只有在二節(jié)桿伸出后，提引器才在二節(jié)桿下方，二節(jié)桿擋環(huán)也才有可能壓住傾斜的提引器。如果孔位再深一些，此時提引器已經(jīng)遠離二桿擋環(huán)，也就不能壓住提引器了。

 

 

 

（2）觸底保護一直在開啟著，為什么還會出現(xiàn)過放，提引器傾斜現(xiàn)象？

 

 

 

答：觸底保護的功能是為了防止鋼絲繩過放，但是在觸底保護功能開啟的瞬間，鋼絲繩的下放是有慣性的，提引器的傾斜也就在幾毫米內(nèi)就能發(fā)生（正因為誤差量小，菜會給人一種鋼絲繩一直繃緊的假象）。觸底保護功能可以防止鋼絲繩出現(xiàn)嚴重過放，避免產(chǎn)生亂繩等重大故障。

 

 

 

（3）既然二節(jié)桿擋環(huán)容易將提引器擠壓到，那么這個擋環(huán)是不是多余的，是不是設(shè)計有問題？

 

 

 

答：二節(jié)桿擋環(huán)的作用是為了防止帶桿和砸桿，如果取消二節(jié)桿擋環(huán)設(shè)計，會出現(xiàn)新的問題。從許多擋環(huán)被三節(jié)桿撞擊的痕跡實例來看，擋環(huán)也起到了保護的作用。因此，二節(jié)桿擋環(huán)的設(shè)計是科學(xué)的。

 

 

 

（4）   既然是旋挖機手操作問題，應(yīng)如何操作來避免此類問題的發(fā)生。

 

答：如上文所說，鋼絲繩必須處于張緊狀態(tài)，尤其是在上述中的特殊位置。在鉆桿下放到最底后，機手有意識的上提一下主卷揚，將鋼絲繩繃緊，然后再按浮動進行鉆進操作。即便不是重點孔深位置，造成了提引器發(fā)生傾斜，對鋼絲繩也是有損傷。所以，在任何施工狀態(tài)下都必須要保持鋼絲繩緊繃。 旋挖機手絕不能把機鎖桿當(dāng)作摩阻桿來使用！如上文所說，二節(jié)桿能正確找準三節(jié)桿加壓點，其擋環(huán)不會與提引器發(fā)生擠壓。