浅谈徐工旋挖钻机的研发

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1、浅谈徐工旋挖钻机的研发浅谈徐工旋挖钻机的研发在我国，把利用短螺旋钻头或钻斗进行干钻或无循环泥浆钻进技术成孔制桩的设备称为 旋挖钻机，实际上它就是一种适应不同施工方法的大型工程钻机.旋挖钻机是一种适合建 筑基础工程成孔作业的桩工机械。该类钻机以柴油机为动力，全液压驱动，履带行走，3 6 0。回转，自行起落架。具有噪声低、振动小、扭矩大、多功能、成孔速度快、机动灵 活、施工效率高、多种速度调节、电子自动监控等特点，克服了以往电动式钻孔机的不 足。并将有逐步取代电动式钻机的趋势，该类钻机主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层 施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，主要用于市政

2、 建设、公路桥梁、工业和民用建筑等基础施工中。旋挖钻机是最近和今后3-5年的国内 热门货！目前来说，我国正在进行的大规模城市化建设为旋挖钻机提供市场需求。国家统 计局1 9 9 6年的统计资料显示，我国目前共有城市6 6 6个，其中人口在1 0 0万以上 的大城市有3 5个。随着国民经济的发展，城市化进程还在加快。到2 0 0 5年，城市数 量将达8 0 0个，城镇人口将超过4亿，老城市改造和新城市建设中新增的桩基础工程将 大幅度增加。按城市建设和国家长期规划中投入巨资进行项目的开发，短期内即将投资的 工程项目便有数千亿人民币，对旋挖钻机的市场需求量从每个城市占据2 3台来计算分 析来看，旋挖

3、钻机在中国的总数量近几年将达到2 0 0 0台。旋挖钻孔机由于具有多功 能、高效率等优点，在国外发达国家中早已成为灌注桩施工机械中的主力机种。最近几年，国内年需求量预计见下表1 ：总之，旋挖钻机的发展在我国有很好的前景，进口产品正大量涌入我国市场，而我国同 类产品的开发尚处于初始阶段，未来几年将处于急速发展的上升时期。因此浅析旋挖钻机 的开发有着十分重要的意义！一、几点看法近年来，国内有几家单位对旋挖钻机陆续进行了一些开发工作，但由于种种原因，都没 有能够形成系列的成熟产品。预计国内企业将加快开发旋挖钻机的系列产品。下面就其开 发谈点看法：（1）、开发时要清楚国内常用主要钻孔的方法目前国内常用

4、主要钻孔的方法有表2所列的几种。通过上表可见，各种成孔机械都有各自不同的施工特点，受自身机械性能及施工条件的 限制。把他们与旋挖钻机作施工工艺、适用地质及施工特点、施工局限性等方面的比较， 可以发现旋挖钻机施工较传统方法有很多优点。可以克服传统钻孔工艺施工方法的缺点， 充分发挥其施工效能。（2）、开发时要清楚旋挖钻机的优点与缺点2 . 1、旋挖钻机的优点：、成孔速度快原来我国的公路、铁路、桥梁和大型的建筑物的基础桩施工大多采用传统的循环钻机或 冲击钻机，生产效率很低，而采用旋挖钻机的工程，由于钻头直接从孔内提取岩土，故成 孔速度快。由于孔底沉渣少，易于清孔，故质量得到了充分的保证。旋挖钻机与回

5、旋钻机 比较如下：（表3）旋挖钻机与回旋钻机比较表3、施工现场环保、干净旋挖钻机由钻头旋挖取土，钻杆将钻头提出孔内再卸土。旋挖钻机的泥浆仅仅用来护 壁，而不用于排磕，成孔所用泥浆基本上等于孔的体积，且泥浆经过沉淀和除砂还可以多 次反复使用。旋挖钻机使用较少的泥浆，即可满足钻孔护壁的需要，因而，施工现场整 洁，对环境造成的污染小，降低了施工成本。、行动方便旋挖钻机具有履带，可以自行走，旋挖钻机钻进前对孔的定位非常准确、方便。、适应地层能力强旋挖钻机配备不同钻头，即可用于对付沙层、土层、卵砾石、岩层等不同地质，不受地 域限制。、适用各种桩基工程旋挖钻机除用于旋挖钻进外，经简单改装后，还可用于长螺旋

6、、地下连续墙等施工；适 用范围极其广泛。、机动性强旋挖钻机能独立作业。钻机的安装、拆卸无需辅助设施来完成，且能适应复杂地形的工 地。占用空间小，能靠墙操作。、使用方便、维修简单旋挖钻机的主要部件均为较为普遍的原产地部件厂家提供（如泵、发动机、马达、减速 机等），可直接得到原产地厂家的售后服务支持。同时，设备结构简单，故障率极低。、孔口回填土对钻孔桩的影响少旋挖钻机一般配备2米左右的孔口护筒（如孔口回填土较厚可加长），而且钻机本身可 埋设护筒，这样也尽量避免了孔口回填土对钻孔桩的影响。、孔口掉泥、产生的沉渣少水下导管灌注混凝土，是一种非常成熟的灌桩工艺，可避免孔口掉泥、灌注过程中产生 的沉渣带来

7、的不利影响。2 . 2、旋挖钻机的施工缺点：在地基与基础施工中常遇到的一些钻孔桩问题，采用旋挖钻机施工还很困难或者效率较 低，主要表现：、当卵石粒径超过1 0 Omm时，钻进困难，对很多直径大子2 0 0 mm的漂石地 层，在这些地层中施工基础桩时常使用冲击钻或利用，组合式潜孔锤钻进，效率较低，旋 挖钻机目前在这种地层施工还很困难，、稳定液管理不适当时，会产生坍孔；、废泥水处理困难；、沉渣处理较困难，需用清渣钻头：、施工扩底桩：为了提高单桩承载力，节约工程造价，很多桩基设计采用扩底桩，目 前多采用人工挖孔扩底或回转反循环钻机扩底，这样能保证扩底尺寸和孔底干净，虽然旋 挖钻机可用扩底钻头进行扩底

8、，但很难保证孔底的厚度以及扩底尺寸满足设计要求。、套管钻进：为了减少抽水引起的地面沉降墓坑工程常设计“咬合桩”阻水方案，即 将基坑支护桩和素混凝土桩互相“咬合”。既成为基坑的支护机构，也形成了基坑的阻水 结构，为了保证“咬合”的精度，常采用套管钻进成孔工艺，对切割混凝土的厚度和钻孔 的垂直度要求精度很高，目前一般旋挖钻机的配置还不能解决这种施工工艺问题：小径桩钻进效率较低：对于直径8 0 Omm的钻孔，一般型号较高的旋挖钻机成孔 效率反而大大降低，导致成本增大，在北京地区一般2 0m的基坑设计护坡桩大都采用 中6 0 0 中8 0 0桩径，并且降水井一般采用直径6 0 0 mm,这种情况下护坡

9、桩和降 水井的数量很多，并且大都进入卵石地层，一般钻机施工效率很低，并且对垂直度和超径 控制很差，但目前旋挖钻机在小径钻孔方面还未显示出明显的优势。、孔底压灌混凝土后插筋成桩:为了解决在地下水影响不大（一般是在枯性土地层或粉细砂地层）的情况下快速成桩的 问题，常采用咸孔后从孔底压灌混凝土至设计标高后，再将钢筋笼插入混凝土中的方式， 这样既能保证钻孔不坍塌，又避免了水下灌注的繁锁，但目前旋挖钻机还不能解决这种施 工工艺问题。、岩石钻进：一般嵌岩桩需在强风化、中风化，甚至微风化岩石中钻 进，当用回转反循环钻进时，一般采用组合式牙钻头将岩石磨碎，然后用泵吸出沉渣。当 用中击反循环钻进时，一般用冲击锤

10、将岩石击碎，然后用泵吸出沉渣，旋挖钻机也只能采 用组合式牙轮钻头，不同的是它是取芯钻进，在强风化地层其效率将低于前二种工艺，并 且孔底沉渣需做特殊处理。以上是在地基与基础施工中常遇到的施工工艺问题，有些通 过改进旋挖钻机的配套设施，或选择合适的设计参数就能解决，但有的问题是旋挖钻机难 于解决的，因此要想用旋挖钻机来解决所有钻孔桩的问题是不符合客观实际的。在旋挖钻 机的设计生产过程中，应考虑功能的主流问题。其它一些问题，可通过其性能价格比较， 施工工艺的难易程度综合分析解决。（3 ）、开发时要清楚旋挖钻机的类型旋挖钻机根据其主要工作参数、扭矩、发动机功率、钻孔直径、钻孔深度及钻机整机质 量可以分

11、为三种类型供选购：、小型旋挖钻机小型旋挖钻机的应用：各种楼座的护坡桩、楼的部分承重结构桩、城市改造市政项目的 各种小于Im的桩、适用于其他用途的桩。小型旋挖钻机的技术参数：扭矩1 0 0 kN. mo发动机功率1 7 0 kW,钻孔直径0. 5Im,钻孔深度4 0 m左右，钻机整 机质量4 0 t左右。、中型旋挖钻机中型旋挖钻机的应用：各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩、大型建筑、港口码 头承重结构桩、城市内高架桥桥桩、其他适用桩。中型旋挖钻机的技术参数：扭矩1 8 0 kN. m，发动机功率2 OOkW，钻孔直径0 . 8 1 . 8 m,钻孔深度6 0 m左右， 钻机整机质量6 5 t

12、左右。、大型旋挖钻机大型旋挖钻机的应用：各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩、其他大型建筑的特殊结构 承重基础桩。大型旋挖钻机的技术参数，扭矩2 4 0 kN. m,发动机功率3 0 0 kW, 钻孔直径12 . 5 m,钻孔深度8 0 m,钻机整机质量1 0 0 t以上。、国内旋挖钻机根据下面条件设计选择：a、国内旋挖钻机施工常用：A.孔径：W 1 0 0 0 mm,孔深： 3 5 m（国内旋挖钻机干法施工常用）B .孔径：1 5 0 0 mm,孔深：3 6 m 5 4 m （国内旋挖钻机施工常用）C ,孔径： 2 0 0 0 mm,孔深：5 5 m 7 0 m (国内旋挖钻机施工不常用) D,

13、孔径：大于2 0 0 0 mm,孔深：大于7 0 m (国内旋挖钻机施工不常用)b、要 开发适合国情的旋挖钻机：目前国产旋挖钻机的品种偏少，国内大部分厂家一上来就搞2 0 0 kN m级的，投资 非常大。而实际上据统计，国内的8 0%8 5 %的桩基础桩径在1. 2 m以下，深度不 超过4 0 4 5 m。如日本开发的旋挖钻机大多为：1 0 0 kN. m以下的，国内进口的 扭矩多为1 0 0 kN. m以下的二手日本产旋挖钻机。用户反映，使用效果很好。国内的 专家认为：青藏铁路需要大功率的旋挖钻只是个例，而且青藏铁路一旦建成，对大型的旋 挖钻机的需求将减少！大型的旋挖钻机的需求是阶段性的！国

14、内的旋挖钻机生产厂家，应 该开发一些适合中国国情的旋挖钻机。中国国情就是价格不能太贵，主要性能能满足要 求，这样旋挖钻机才能不断地得到推广使用。以替代目前我国仍在广泛使用的工程转盘钻 机，减少环境污染，提iWj桩的施工质量。c、旋挖钻机在2 0 - 5 0 m范围内施工有优越旋挖钻机是靠钻杆带动回转斗旋转切削土，然后提升至孔外卸土的周期性循环作业的取 土成孔灌注桩施工机械，由于它作业的周期性，决定了它不可能比连续循环作业机械的效 率高，如果用旋挖钻机与长螺旋钻孔机相比较，旋挖钻机在2 05 0m范围内可显示出 其优越性，这是因为长螺旋钻孔机的切土钻进机构与输土机构是合为一体的，当功率一定 时，

15、转速高则扭矩小，扭矩大则转速低，一般情况下切削需要低转速大扭矩，而输土时需 要高转速小扭矩，两种机构形成了矛盾体，相对旋挖钻机而言，当钻孔深度小于2 Om 时，长螺旋钻孔机采用较高转速作业，可以连续输土钻进，因此效率远高于旋挖钻机，当 钻孔深度超过5 0 m甚至百米以上时，长螺旋钻孔机采用较低转速大扭矩亦可进行作业， 而旋挖钻机因钻杆长度限制，无法施工，则无效率可言。(4) 、开发时要清楚旋挖钻机的主要部件与选购件旋挖钻机基本组成：各型旋挖钻机均为全液压履带自行式，结构大同小异，都是由主 机、履带式底盘、钻架、动力头、加压油缸、主副卷扬等部分组成，并全部安装组合在履 带式底盘上。在开发旋挖钻机

16、时要清楚国内外旋挖钻机的主要部件与选购件，对不同厂家 同等钻孔能力的旋挖钻机，要重点对比其动力头额定回转扭矩、主卷扬单绳提拔力、机器 重量、动力头额定输出扭矩、液压系统额定工作压力、主卷扬安全系数等等工个参数，认 真分析国内外旋挖钻机的性能价格比等。(5) 、开发时要清楚国内外旋挖钻机制造的主要特点1、旋挖钻机国内的生产公司旋挖钻机近年来在我国正逐步推广应用，而我国同类产品的开发生产只有较短的发展 史，产品数量和品种较少，在世纪之交的今天，我国正处在一个大发展时期，各种工程建 设急需大量的建设机械，特别是公路桥梁、铁路、水利、城市发展，需要大量的桩工机械 设备，从其发展的速度来看，旋挖钻机的市场巨大。但是制约进口钻机的主要因素是昂贵 的进口价格，使大部分施工企业望而却步，也造成部分地区