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直立桁架式电液步履强夯机的研发及应用

文档作者：范格平缑百强郭元科张一萍党伟文档来源：陕西建工机械施工集团有限公司		点击数：	更新时间： 2021年09月08日
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直立桁架式电液步履强夯机的研发及应用
范格平 缑百强 郭元科张一萍 党伟
陕西建工机械施工集团有限公司 西安 710043
摘要：在地基强夯施工中，现有强夯机已不能满足大能量强夯施工的要求。结合应用实际。研发出一种新型直立桁架
式电液步履强夯机，满足了18 000 kN·m超高夯能级强夯施工的要求。介绍了该新型强夯机的技术原理、设计思路及
改进措施。经工程应用。效果良好，在保证施工安全的同时。提高了设备的夯能质量比，降低了设备及辅助成本。
关奠词：地基加固；大能量强夯；新型直立桁架式电液步履强夯机；改进措施；施工安全
中田分类号：TU66 2 文献标志码：B DOI：10．14144／j．cnki．jzsg．2016．04．035
Development and Application of Upright Truss and Foot Step Type
Electro-Hydraulic Dynamic Compaction Machine
FAN Geping GOU Baiqiang GUO Yuanke ZHANG Yiping DANG Wei
SCEGC M echanized Construction Group Company Ltd． Xi an 710043
目前，国内强夯机囿于技术原因，仅通过改造的
方式，强夯能级无法大幅提高。鉴于强夯机械的现状，
计划设计一种性能优良t造价较低、最高强夯夯能可达
1 8 000 kN·m的高能级新型强夯机，以满足强夯市场的需
要，获得较好的社会和经济效益，提高市场竞争力。
1 技术原理
新型强夯机的设计灵感源于步履式压桩机、履带式起
重机、塔式起重机、泵送混凝土遥控器。根据强夯的作业
环境和作业特性，利用上述4种机械的的组合，研发一种新
型直立桁架式电液步履强夯机(图1、图2)，以改善机械
性能，降低制造成本，并满足18 000 kN·m超高能级强夯施
工要求n】。
2 设计思路
2．1工作主桁架装置
在90o直立式主桁架大臂顶端安装鹅头，解决起锤、
落锤与机械本身工作半径的问题；在主桁架与机身后架
间增设斜支撑，并在主桁架与机身间安装阻尼油缸缓冲机
构，抵御落锤瞬间产生的巨大晃动。
2．2 提升卷扬机构
提高卷扬机构单根钢丝绳的拉力，减小动滑轮个数，
以获得较快的提升速度。
2．3 行走机构
步履式行走机构由纵移机构、横移回转机构、升降机
图1 正立面 图2 侧立面
构组成，可完成强夯机的纵移、横移、升降及回转动作，
这3套机构的4种动作可实现强夯机连续的步履式行走。
2．4 机身平台
机身平台设计选用H形大梁，可通过四角支腿油缸随
地形坡度变化随时调节机身水平度。
2．5 动力系统
动力系统采用双动力互换系统，既可采用300 kW发电
机组带动电动机组驱动液压泵提供动力源，也可采用外接
380V电源直接带动电动机组驱动液压泵。
2．6 工作执行机构
工作执行机构由夯锤组件、桁架总成、缓冲油缸、斜
支撑组件、斜撑悬臂组件、主卷扬提升系统、电机泵组、
拉升脱钩组件、人字架竖架装置等组成。通过电机泵组提
供液压动力驱动主卷扬提升系统，基于桁架总成、缓冲油
缸、斜支撑组件、斜撑悬臂组件的支点与支撑功能，提升
由夯钩组件和夯锤组件组成的工作元件组执行夯击工作。
2016·4 ．BuldIng Conslructi。n囝
范格平 缑百强 郭元科 张一萍 党 伟：直立桁架式电液步履强夯机的研发及应用
2．7 控制系统
控制系统整机采用电控和微电脑控制，采用电液一体
化控制加近距离遥控操作技术。运行控制有本控和遥控2
种，设备组装过程中使用本控技术，强夯作业过程中采用
遥控技术，无需在驾驶室上作业，大大改善了作业环境。
3 产品试验及改进
3．1 性能指标
直立桁架式电液步履强夯机的长X宽X高为
13 000 mm x 8 900 mm×39 000 mm，其总机质量为210 t，
最大夯能量为18 800 kN·m。
3．2 产品试验改进
产品的试验包括出厂后试验检测和生产运行中的试验
2个过程。在进行初步的设备检测运行后，将产品投入到施
工项目中，经受不同地质条件、施工条件、环境条件的试
验与考验。各技术参数检测项目分别按无负载测试、轻负
载测试、中负载测试、额定负载测试4步进行，检测设备是
否达到设计参数值，设备的基本运行和各功能是否完好。
针对现场试验和测试暴露出的不足之处，项目部采取
了以下改进措施。
1)行走装置改进措施。由于长船行走油缸活塞杆设在
工作前方，试验中飞土、碎石覆盖长船油缸，易造成油缸
活塞杆损坏。对此，可把左右长船掉头、互换，并在长船
行走滚轮上设置推土板，行走过程中自动清理船中积土及
碎石。2个油缸中间设置防土罩，前方短船与上盘之间设置
挡土板。
2)机身平台改进措施。机身调平支腿油缸设置保护
罩；在龙门架上部设置可以开启的防护板，以保护多路阀
组和电机；平台上设置加油泵，使加注液压油、柴油时方
便快捷。
3)工作装置改进措施。工作大臂鹅头加长50 cm，保
证夯锤距离小船5O～60 cm；头部增加到3个滑轮；加大工
作装置下部缓冲器，减小大夯能施工时整机的晃动。
4)卷扬机构改进措施。加大变幅卷扬，减少大臂水平
放置起升0。～45。过程时的异响声；单碟刹制动改为双侧
碟刹制动；主卷扬机前(总配电箱一侧)设防油溅装置。
5)液压控制系统改进措施。前方右边油缸与其他3
个油缸两两工作时不同步，调整或更换平衡阀；为保护环
境，减少泄油量，4个支腿油缸及斜支撑油缸等油管转场拆
卸改用快速接头连接，以使拆卸过程方便快捷 。
6)机电控制系统改进措施。主电控箱下增设减振装
置；总配电箱设置维修照明用的空开和插座，以便接电焊
机、电动工具等。
7)辅助装置改进措施。设置鸣笛器，在提锤前及行走
时起提醒、警示作用，且鸣笛可用遥控控制。
固建筑施工 8卷 期
4 工程应用
直立桁架式高能级强夯机适用于夯能1 8 000 kN·m以下
的强夯施工中，并成功应用于重庆市某公司地基强夯工程
和云南省某公司地基强夯工程中，最大夯能12 000 kN·m。
4．1 重庆某公司地基强夯工程
工程原地貌为耕地、鱼塘、深回填土，结构松散，
密实性差异大。在多雨季节施工时，夯坑深，易坍塌，提
锤困难，如果采用挖掘机配合开挖，则将严重影响施工进
度。在这种情况下，直立桁架式高能级强夯机在依靠主卷
扬提锤困难时，可借助前支腿油缸慢慢顶升提锤，从而大
大提高了施工速度。
4．2 云南某公司地基强夯工程
工程地质为黑色泥碳层，厚度较深，可塑性强，易
形成“弹簧地基”。施工过程中，履带式强夯机接地比压
大，履带深陷时施工困难，而直立桁架式高能级强夯机的
接地比压小，对地基适应能力强。在第1遍点夯(置换强
夯)施工完成后推平，进行第2遍点夯作业时，左右履带或
左右长船往往沉降不一，继而导致夯机倾斜，但直立桁架
式高能级强夯机可通过4个支腿油缸来调整机身保持水平。
5 结语
1)采用直立式桁架大臂设计，外加大臂根部设置缓冲
油缸，同油缸斜支撑配合，在强夯施工中大大减小了落锤
瞬间产生的晃动，保证了施工安全，故障率低，提高了设
备的夯能质量比，降低了设备及辅助成本。
2)采用步履式底盘设计，可满足作业过程中的机动性
(行走、回转)要求，且接地面积大，机身4个支腿油缸可
根据地形来调节机身水平，施工作业的安全可靠性高。
3)采用双动力、机电液一体化、微机控制设计，实现
了近距离遥控操作，改善了人机作业环境，不仅降低了施
工成本，而且节能环保。
4)直立桁架式高能级强夯机与市场同类型夯机相比，
其具有施工安全、使用方便、生产成本低、生产效率高等
优点，在大能量强夯市场中的应用前景非常广阔。同时在
施工中也存在着一些问题，如施工掉头转向慢、爬坡能力
差、作业中夯机电缆影响施工等问题，这些是后期技术改
进的重点。
参考文献口
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