橋梁鉆機自動控制技術的應用

1鉆機自動控制的必要性

目前?，橋梁孔樁的施工中存在地質不良現象，尤其是在廣東省。傳統的鉆孔技術采用手動

研磨法，每個孔至少配備四個操作人員進行重復操作。工人的工作量大，工作效率低，進

給速度慢。當鉆頭出現故障時，它們無法及時改善，并且頻繁卡插和脫落。為了降低勞動

強度，提高工作效率，加快施工進度，節約成本，在地質條件復雜的橋梁樁基鉆孔施工中

采用鉆機自動控制施工工藝，不僅降低了工程成本，還避免了安全質量隱患，值得推廣應

用。本文就橋梁鉆孔樁鉆機自動控制施工技術進行簡單的介紹和探討。

2各類樁徑樁基施工較好，經濟效益好

(1)本工法工藝新、可操作性強、適用廣泛，適用于沖擊式鉆機樁長在10米以上的各類

樁徑樁基。施工方法操作笥便，速度快，能自動識別卡鉆，不易發生掉鉆現象，安全質量

效果好，經濟效益顯著。

(2)采用鉆機自動控制后：一人可以同時操作2臺以上鉆機，大大降低了勞動強度，提高

了工作效率，并且加快了施工進度。

3鉆機卷揚機沖程控制

(1)鉆機自動控制技術是在普通的沖擊式鉆機上安裝一套自動控制器設備。人工輸入控制

數據后，由空壓機供壓，帶動離合氣缸和剎車氣缸控制沖擊鉆機、卷揚機進行鉆孔施工。

(2)空壓機用于動力提供;卡錘傳感器在鉆機出現卡錘現象時能第?時間發出信號使鉆機

自動停機;剎車氣缸、離合氣缸和高度傳感器共同用于鉆進過程中鉆機卷揚機沖程控制；電

腦控制平臺是本套系統的核心樞紐，將各部件與其連接，輸入各類參數后根據指令分配各

部件工作。

4施工過程

4.1施工過程

施工工藝流程見圖lo

5手動機械組織和自動控制部件的安裝

5.1工人組織

5.2設備配置

5.3誤操作前準備

（1）按照設備說明書安裝剎車氣缸與離合氣缸，并將離合氣壓管線與剎車氣壓管線對應連

接，高度傳感器安裝到相應位置，卡錘傳感器安裝到鉆機架子后尾處對正磁鐵，使得傳感

器后尾信號燈亮，當鉆機后尾抬起時，傳感器離開磁鐵感應范圍，信號燈要處于熄滅狀態,

最后將本控制器與配電柜信號線連接好。

（2）在氣缸沒杓接通氣壓和卷揚機無故障情況卜，打開卷揚機電機使具處于運轉狀態，檢

查本裝置接線是否正確并無短路情況K,接通本裝置電源并打開電源開關，然后用手將卡

錘傳感器與感應磁鐵分開，觀察傳感器信號燈是否熄滅，正確狀態是信號燈熄滅，同時卷

揚機電動機應該停止工作，并且本裝置在電腦顯示上為（重錘卡死?）的錯誤提示;如卷

揚機不能停止工作或本裝置.無（重錘卡死?）錯誤提示，應查明原因，重新調試安裝，直

至調試正常方可進行下一步操作。

（3）在保證4.2.2步調試正常后，接通空氣壓電源，待空氣壓縮機空氣壓力達到本裝置

工作壓力后將氣壓與本裝置接通，調試本裝置內剎車氣壓與離合氣壓均為5.0Kgf/cm2（5

個氣壓），將重錘放于孔底，接通手動自動切換閥。然后關閉卷揚機電動機，確保剎車氣

缸拉桿處于頂出狀態、離合氣缸拉桿處于收回狀態，摘除卷揚機手動拉桿，按動本裝置剎

車按鈕，此時剎車氣缸拉桿應該迅速收回，離合氣缸無變化;然后又按動本裝置離合按鈕，

此時離合氣缸拉桿迅速頂出，同時剎車氣缸拉桿迅速收回。將本步調試正常方可進行下一

步操作。

（4）安裝高度傳感器，讓高度傳感器豎線豎對磁鐵，距離保持在5cm左右，保證磁鐵上無

鐵銷。然后在電腦控制平臺主畫面按動▲出現孔深，當重錘下放時，孔深數值顯示為遞減,

當重錘上拉時候孔深數值顯示為遞增。

（5）打開卷揚機電動機使其處于運轉狀態，查看電腦屏幕上“提升”后圓球是否為黑色

（提升?），查看本裝置右上角左邊電流值，前方為卷揚機電動機電流值，后方為本裝置

設定電流值，查看卷揚機空載電流值與拉錘時電流值，然后取兩個數值的中間值為設定值

即可。

（6）在電腦上設置初次調整高度為75cm左右（按高+、高一即可），余繩參數為30左右

（按松緊可以調整參數大小，余繩參數數值越大打錘越緊，數值越小打錘越松），然后將

重錘放于孔底，按動本裝置上啟動按鈕，觀看打錘的松緊度，然后根據松緊再做調整（按

“緊”打的越緊，按“松”打的越松），當本裝置工作時，調整松、緊、電流+、電流-時

要在重錘向上拉的狀態下調整。根據不同地質設置合理沖程（說明書上有參考值），然后

調整余繩參數，一般為高度的一半以下，例如沖程高度設置100CM,余繩參數可以先沒置

40,然后再慢慢調整松緊為理想的打錘松緊度。

6裝置正常運行注意事項

(1)對作業人員進行安全技術培訓考試合格以后，嚴格遵照自動裝置關于安全操作方面的

規定進行操作，確保施工安全。

(2)本裝置每次拆裝或者移動時，必須按照使用要求(設備安裝說明書)調試完畢后方可

正常使用。

(3)本裝置必須調試到卷揚機電機處于自動控制開關狀態，且每次啟動前確保卡錘傳感器

無故障。

(4)本裝置正常運行時，操作人員嚴禁站立在落錘式沖擊鉆機架子上面，以及坐在手動操

作位置，應與鉆機保持一定距離(1M以外)。

(5)本裝置正常運轉時，必須摘除手動操作拉桿。

(6)當需要將錘頭提出孔外或放入孔內、翻漿、清孔時要改用手動操作，確保施工安全及

操作可控。

(7)因采用木技術后往往讓現場操作人員產生松懈心理，放松對鉆機動態的觀察.當施工

出現異常時不能及時處理：故操作人員要隨時觀察鉆機工作情況，出現問題及時停機或改

為人工操作，故木裝置正常運行時必須有操作人員看守，操作人員不得隨意離開。

7工效比較分析

采用樁機自動控制與傳統人工操作鉆機相比，施工質量好、作業簡便、效率高、工費成本

低。

7.1不同地質沖程配置的比較

人工操作與自動控制對比(每24小時鉆進米數和鉆機沖程)見下表：

7.2自動控制技術比傳統作業方式的系統可提前7天

(1)以滬昆客專XX特大橋0#臺1根34nl長的樁基為例，在以粉質粘土、卵石土、泥巖、

泥灰巖、灰巖為主的地質條件下，采用自動控制技術比傳統作業方式其進度可提前7天。

(2)以滬昆客專XX特大橋6#墩1根77m的樁基為例，在以漂石土、卵石土、細圓礫、粗

圓礫、頁巖、灰巖為主的地質條件下，采用自動控制技術比傳統作業方式其進度能提高10

天。

7.3自動控制技術的經濟效益

一臺鉆機自動控制設備的市場購買價約8000元（含:D.8Mpa空壓機一臺、電腦控制平臺

一臺、剎車氣缸一個、離合氣缸一個、高度傳感器一個、卡錘傳感器一個）。通過對人工

費、水電費、鉆機占用費等經濟指標的統計分析，采用自動控制技術后1根34nl的樁基能

節約成本10390元，1根77m的樁基能節約成本16178元。1根樁所節約的費用就超

過了控制器本身的購買費：經濟效益明顯。如對