劉憲全，張 翔，宋雙進

(安徽兩淮科力機械制造有限公司，安徽合肥230088)

1 概述

鉆塔是鉆井設備的一個重要組成部分，又稱井架、鉆架、塔架等;現(xiàn)廣泛應用的有四角鉆塔、A形塔、K形塔、桅桿形塔等，使用上各有優(yōu)缺點。在地質(zhì)勘探領域四角鉆塔使用最為廣泛，四角鉆塔的優(yōu)點明顯，整體穩(wěn)定性好，承載能力大，易穿塔衣，施工環(huán)境好，鉆塔可拆性強，便于運輸，鉆塔內(nèi)部空間大，起下外具操作方便安全;四角鉆塔特別適應于在山區(qū)道路條件不好和寒冷地區(qū)的施工應用，我國北方寒冷，南方多山，所以應用廣泛。但過去使用的四角鉆塔也有明顯的缺點，就是安拆操作的高空作業(yè)，安裝人員的勞動強度大，工作效率低，高空作業(yè)不易做防護，安全風險較高，一般均由專業(yè)的安裝隊完成，安裝費用較高，給施工單位帶來無限的煩惱。

現(xiàn)有四角鉆塔的典型安裝方式，是采用分層安裝法。安裝時，先裝底盤，由底部向上一層一層組裝塔架，直至最上一層，最后安裝天梁和天輪，塔架全部安裝完成。整個過程均由人工在高空完成，拆卸步驟與安裝相反，自上而下，人工逐層分解拆卸，在安拆過程中鉆塔件都要地面、空中來回運送，大大增加了工作量和勞動強度。

為改變傳統(tǒng)的四角鉆塔安拆方式，避免工人高空作業(yè)，四角鉆塔地面安拆技術逐漸受到鉆探行業(yè)各施工單位的重視?，F(xiàn)在四角鉆塔地面安拆裝置已研制成功并申請國家專利，其中發(fā)明專利一項(專利號201110139342．8)，實用新型專利一項(專利號201120173116．7)，現(xiàn)裝置已投入使用，可實現(xiàn)在地面完成安裝、拆卸四角鉆塔的工作，有效避免高空安裝、拆卸時工作人員的不安全性。

2 四角管塔地面安拆工作原理

四角鉆塔地面安裝與傳統(tǒng)安裝順序不同，塔架與天梁部分安裝順序正好與傳統(tǒng)安裝方法相反。在地面要先安裝鉆塔底盤作為工作平臺，然后安裝天梁、天輪和塔架頂層，頂層各連接桿連接好后用升降機頂起一定高度，再安裝下面一層，由上而下一層一層安裝，直到最底層全部安裝結束。因為塔架是上小下大的四棱臺形，每安裝或拆卸一層塔架，主腿都會移動一個位置，升降機也要根據(jù)塔架主腿位置移動相應距離，這就要求升降機能夠方便移動和快速固定，傳動部分要有可伸縮調(diào)節(jié)的功能。因升降機具有固定的行程，鉆塔每層頂升高度要控制在升降機行程范圍內(nèi)，這就使四角鉆塔每層具有最大層高限制，一般取最大層高，使得塔架每層高度相等。

根據(jù)現(xiàn)有四角鉆塔結構特點研制地面安拆裝置，并對鉆塔各層連接方式稍作改造。四角鉆塔地面安拆裝置主要包括:頂升塔架的升降機;鉆塔安拆過程中用于固定塔架和限位的支架導軌、起塔底座;液壓泵站和傳動部分等。為保證鉆塔在升降過程中穩(wěn)定安全，在4個塔腿處各布置一臺升降機作為支點，4臺升降機要能同步升降，且有逆向自鎖功能，保證鉆塔升降過程的安全穩(wěn)定。針對地面起塔安裝的工作原理與技術難點，提出了2種解決方案:

(1)在鉆塔底盤中心位置安裝一個起塔油缸，由起塔油缸通過鋼絲繩滑輪系統(tǒng)同時帶動4個方向的升降機構，實現(xiàn)4個升降機同步運動，利用這些升降機作為頂升塔架的4個支點，同時頂升塔架4個主腿，保證鉆塔安全穩(wěn)定。鋼絲繩一端固定在升降托架上，另一端固定在起塔油缸的緊繩器滾筒上，方便調(diào)節(jié)鋼絲繩長度。

(2)在鉆塔中心位置安裝一個由液壓馬達驅(qū)動的分動箱，分動箱向4個方向都有輸出軸，通過萬向聯(lián)軸器和傳動桿連接4個方向的渦輪絲桿升降機，同時帶動4個升降機實現(xiàn)同步升降運動，利用這些升降機同時頂升塔架4個主腿。因為蝸輪絲桿升降機具有自鎖功能，可保證鉆塔安全穩(wěn)定。

3 四角鉆塔地面安拆施工

下面以ZTSG18型鉆塔配合QT6型地面安拆裝置安裝為例進行說明。

鉆塔型號:ZTSG18

鉆塔高度:18 m

底面塔腿中心距:4．8 m ×4．8 m

天梁尺寸:1．92 m ×1．92 m

天輪數(shù)量:3個

額定負載:30 t(300 kN)

四角鉆塔地面安拆裝置型號:QT6

最大起重:6 t(60 kN)

每層起升高度:1．8 m

安裝鉆塔前，應首先整理場地找好水平，然后按照施工圖紙安裝布局底盤，鉆塔底盤可作為地面安拆塔架的工作平臺，這一步和傳統(tǒng)安裝步驟一致。

3．1 起塔準備(參見圖1)

(1)鉆塔底盤四角安裝塔架底座，在鉆塔底座和井口板斜對角方向連接支架導軌并用螺栓固定。

(2)在井口板上固定起塔油缸，注意油缸管路布置方向要便于連接。

圖1 安裝底盤和地面安拆裝置

(3)安裝升降機，固定于支架導軌上。注意升降機托架朝向塔架底座方向，并在升降機外安裝起塔底座。

(4)連接鋼絲繩。鋼絲繩從升降機拖車經(jīng)滑輪導向繞到起塔油缸周圍4個滾筒，鋼絲繩尾部穿到滾筒內(nèi)并用卡子鎖緊。為防止松脫造成危險，應把鋼絲繩尾彎折后鎖緊。

(5)連接左右兩側的橫拉筋固定底盤尺寸，便于鉆塔對接安裝。

3．2 安裝天梁

地面安拆裝置安裝好后，可以開始安裝天梁和頂主腿。

(1)先把天梁的兩根上梁放在油缸支座上面，防撞梁置于兩根上梁之間卡緊，然后用螺栓固定上梁在油缸支座上(參見圖2)。

圖2 安裝天梁

(2)把4臺升降機移到導軌最內(nèi)側，固定鎖緊。

(3)依次安裝天梁的前、后梁和槽鋼，選擇合適長度的螺栓連接緊固。

(4)安裝天輪組。找兩根鉆桿作為導軌，把天輪放在鉆桿上慢慢滾動至天梁上方安裝。

(5)安裝頂主腿。天梁安裝好后啟動泵站，用油缸頂起適合高度，把頂主腿放于起塔底座上，調(diào)整到天梁下方適當位置，油缸慢慢下放，頂主腿安裝在天梁下，連接固定橫撐(參見圖3)。

(6)最后安裝塔帽，用螺栓連接5根橫桿。

圖3 安裝頂主腿

3．3 起塔安裝

天梁螺栓緊固完畢，即開始起塔(參見圖4、圖5)。

圖4 頂升塔架后對接主腿

圖5 安裝連接桿

(1)連接液壓泵站油管，起動油缸來回升降幾次看是否正常工作。

(2)預緊鋼絲繩。把多余鋼絲繩繞到油缸滾筒上預緊，注意按順序排列緊密防止錯亂。

(3)升降機托架扣住塔架主腿，定位銷孔處插上定位銷，緩慢推動手柄起塔。

(4)升至合適高度時，把起塔底座向外移動適當距離并把準備好的下層主腿安裝在上面。

(5)控制手柄緩慢下放，注意控制4個主腿對接。主腿對接好后連接對應層號的橫撐和斜拉筋，緊固各撐桿螺栓。

(6)打開托架，降下升降機，此時要注意托架打開位置，避免碰到塔架上，如托架出現(xiàn)卡頓，應控制升降機稍微升起后再繼續(xù)降落。

(7)重復以上步驟(2)～(5)，安裝鉆塔至底層。第三層向下開始區(qū)分正面和側面連接桿，注意對照圖紙安裝。

(8)安裝最后一層時如主腿不易對接，應向上提起一半對接上腿，對接好后緩慢放下即可。

3．4 安裝結束(見圖6)

圖6 塔架安裝結束

鉆塔安裝完成后，即可拆除起塔裝置，依次拆除起塔油缸、升降機、支架導軌。為方便施工在底盤空余地方鋪上防滑木板，安裝鉆機準備施工。

3．5 拆卸鉆塔

施工結束要拆卸鉆塔時，要再把安拆裝置裝到底盤上，按照從下往上的順序拆卸塔架。

(1)升降機移到支架導軌最外端，先升起托架固定在第二層塔腿上。

(2)把第一層各連接桿拆掉后慢慢升起塔架，拆掉第一層主腿然后下放，移動4個起塔底座對準第二層塔架主腿，使塔架落在起塔底座上放穩(wěn)。

(3)升降機向內(nèi)移動一格并鎖緊，升起托架固定在第三層主腿上。拆卸第二層各連接桿，重復第(2)步操作拆卸塔架，直到頂層，鉆塔拆卸完畢。

4 創(chuàng)新與優(yōu)勢

(1)在四角鉆塔安裝操作中，整套安拆裝置需要配合四角鉆塔底盤來完成塔架的安裝工作，充分利用現(xiàn)場工作條件，占用場地少，施工安全快捷。

(2)安拆鉆塔時無需大型吊車，在山區(qū)路況復雜，吊車無法進入施工場地時，用此方法安拆鉆塔具有明顯優(yōu)勢。

(3)四角鉆塔地面安拆裝置改變了傳統(tǒng)的四角鉆塔安拆方式，避免了工人高空作業(yè)，無需專業(yè)的安拆隊伍，降低了安拆風險。

(4)使用地面安拆裝置可提高安裝效率，減少安裝成本，由鉆機施工人員就可以完成鉆塔安拆工作。

5 結語

這項地面安拆技術研究將會給鉆探施工隊安裝與拆卸四角鉆塔帶來諸多便捷，是四角鉆塔安拆方式的一場技術變革，將徹底改變地質(zhì)勘探百年來的傳統(tǒng)四角鉆塔那種繁瑣的高空安裝方式。地面安拆技術會給應用企業(yè)和社會帶來顯著效益。四角鉆塔地面安拆裝置的以上優(yōu)點將會受到鉆探施工單位的認可，設計出更加安全易用的四角鉆塔地面安拆裝置，也會成為以后塔架的開發(fā)熱點。

在我國各種鉆探鉆機有上萬臺，四角鉆塔都是傳統(tǒng)的安裝方式，該技術的推廣應用將使四角鉆塔應用得到新的發(fā)展。四角鉆塔在同等承載力的塔架結構中為穩(wěn)定性最好，承載能力最強，而且鉆塔內(nèi)施工環(huán)境最好(夏可防雨，冬可防寒)，由于安裝要人員空中作業(yè)，必須由專業(yè)安裝工人實行安裝，風險極大，所以才出現(xiàn)了人字形鉆塔、A字形鉆塔和K字形鉆塔;現(xiàn)在四角鉆塔可以在地面進行安裝了，定會重新受到市場的青睞和鉆探施工單位的推廣應用，為企業(yè)和社會創(chuàng)造更高的社會效益。

［1］ 張西坤，宋小娟．液壓起塔定向施工A型鉆塔［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2004，31(12):28 －29．

［2］ 張西坤，靳益民．關于鉆塔的幾個問題的探討［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2009，36(7):37 －42．

［3］ 孫淑國．半組成拉立式四腳鉆塔［J］．探礦工程，1987，(2):51－52，54．

［4］ 整體立塔法［J］．探礦工程，1975，(5):68 －69．

［5］ 王宇理．CY13－2 型鉆塔［J］．探礦工程，1983，(3):20－21．

［6］ A 字鉆塔［J］．探礦工程，1959，(8)．

［7］ 郭始光．SGX17 型鉆塔［J］．探礦工程，1980，(2)．