旋挖鉆機通過放出主卷揚鋼絲繩進而使鉆桿逐節伸出，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，可按照本文的內容展開問題排查與制訂故障對策。  

 

一、鋼絲繩打扭故障現象    

 

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，進而影響旋挖鉆機的穩定施工。   

 

▲圖1 主卷揚鋼絲繩形成的打扭現象

二、鋼絲繩打扭故障造成原因解析

 

1、鋼絲繩的基本結構   

 

旋挖鉆機主卷揚普遍使用戶的是一種結構型號稱為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、耐旋轉的鋼絲繩。35W×K7鋼絲繩結構組成如下述：  

 

▲圖2 35W×K7鋼絲繩

 

2、鋼絲繩打扭基本原因： 鋼絲繩的內層和外層繩間會實現轉矩的自我平衡，即圖3中a與b是相反方向受力，而且轉矩實現互相抵銷的狀態，假如于外力的作用之下，a小于b，或是b小于a，這種均衡狀態便會失衡，鋼絲繩會出現遭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 鋼絲繩打扭現象是由多種原因引發的，其重要造成原因為： (1)、鋼絲繩嚴重過放。 ①鋼絲繩過放，和提引器發生傾斜，造成鋼絲繩與鉆桿或者其他部件發生擠壓、干涉狀況。 ②過放鋼絲繩導致提引器傾斜，導致鉆桿無法正常旋轉。 (2)、提引器旋轉不靈活。①、因提引器制造不合格導致提引器旋轉阻力大或卡滯不轉。 ②、提引器沒有及時保養、受到泥沙的侵蝕、外物卡住等造成提引器旋轉阻力大或卡住不轉動 。   

 

▲圖4 提引器因過放引發擠或其他原因影響鉆桿旋轉

 

(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），導致鋼絲繩內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，出現內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a不等于b時，鋼絲繩自身扭力失衡，就會讓鋼絲繩出現問題。

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

 

▲圖6 鋼絲繩入槽發生旋轉  

 

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，總結此類故障的發生規律和頻次，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

 

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

1、故障現象 鋼絲繩展現的故障現象如圖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桿擋環有磕碰、剮蹭現象，此時可以認定故障為：由于提引器和鉆桿間爆發擠壓，造成提引器轉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 鉆桿二節桿擋環磕碰傷

 

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→將機鎖桿當摩阻桿用。

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

（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、發生過程

（1）特定深度，即二節桿完全伸出時。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下方。如圖9所示。

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

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

（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生能進尺的加壓力，此時出現二節桿位置向下移動，第三、四節桿位置基本不動，也就是提引器位置基本未發生變化。    

 

▲圖9 成孔深度、提引器傾斜、二節桿擋環與提引器擠壓  

 

上述過程持續，至二節桿擋環壓住傾斜的提引器（如圖9示意）。在超大的旋挖鉆桿重力及加壓力的作用下，導致提引器旋轉不良或直接卡死無法旋轉，從而導致鋼絲繩無法通過旋轉釋放鉆桿帶來的扭矩，最后造成鋼絲繩自身內層與外層扭矩失衡，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，二節桿擋環不會擠壓提引器。

（2）旋挖機手如正確的找到加壓點，旋挖鉆機第二、三節桿之間不會發生上下相對移動；旋挖機手如準確找到加壓點，二節桿擋環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，二節桿擋環也壓不住提引器。

（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，也不至于產生被擠壓的風險。 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生的故障，通過明確其發生的原理，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，就應該從操作方面來規避，始終保持鋼絲繩的繃緊狀態。如圖10示意：   

 

▲圖10 鋼絲繩張緊狀態示意圖

 

（3）機鎖桿不要當作摩阻桿使用。

從以上分析可看出，故障發生在二節桿全部伸出，三節桿剛剛啟用的位置，如果此時二節桿能找到三節桿加壓點，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，也就不會發生文中所說的故障。 因此，在操作過程，切勿將機鎖桿當作摩阻桿使用，或者在三節桿剛伸出時，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、相關問題解答

 

（1）觸底保護一直在開啟著，為什么還會出現過放，提引器傾斜狀況？

 

 

 

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

 

 

 

（2）觸底保護一直在開啟著，為什么還會出現過放，提引器傾斜現象？

 

 

 

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就能發生（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嚴重過放，避免產生亂繩等重大故障。

 

 

 

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

 

 

 

答：二節桿擋環的作用是為了防止帶桿和砸桿，如果取消二節桿擋環設計，會出現新的問題。從許多擋環被三節桿撞擊的痕跡實例來看，擋環也起到了保護的作用。因此，二節桿擋環的設計是科學的。

 

 

 

（4）   既然是旋挖機手操作問題，應如何操作來避免此類問題的發生。

 

答：如上文所說，鋼絲繩必須處于張緊狀態，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，造成了提引器發生傾斜，對鋼絲繩也是有損傷。所以，在任何施工狀態下都必須要保持鋼絲繩緊繃。 旋挖機手絕不能把機鎖桿當作摩阻桿來使用！如上文所說，二節桿能正確找準三節桿加壓點，其擋環不會與提引器發生擠壓。