旋挖鉆孔機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

１．概述

旋挖鉆孔機(jī)是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的樁工機(jī)械。該類鉆機(jī)一般具有全液壓驅(qū)動(dòng)，履帶行走，３６０°回轉(zhuǎn)，自行起落架。具有噪聲低、振動(dòng)小、扭矩大、多功能、成孔速度快、機(jī)動(dòng)靈活、施工效率高、多種速度調(diào)節(jié)、電子自動(dòng)監(jiān)控等特點(diǎn)，克服了以往電動(dòng)式鉆孔機(jī)的不足。并將有逐步取代電動(dòng)式鉆機(jī)的趨勢(shì)，該機(jī)主要適于砂土、粘性土、粉質(zhì)土等土層施工，在灌注樁、連續(xù)墻、基礎(chǔ)加固等多種地基基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用，主要用于市政建設(shè)、公路橋梁、工業(yè)和民用建筑等基礎(chǔ)施工中。

２．國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)于１９８６年首次在基礎(chǔ)施工中引進(jìn)旋挖鉆孔機(jī)，１９８８年北京城建工程機(jī)械廠仿制意大利土力公司１．５ｍ直徑的附著式旋挖鉆孔機(jī)．１９９４年鄭州勘察機(jī)械廠引進(jìn)英國(guó)ＢＳＰ公司附著式旋挖鉆孔機(jī)，同年，德國(guó)寶峨公司在天津成立全資公司，組裝ＢＧ２０型旋挖鉆孔機(jī)，１９９８年上海金泰股份有限公司與德國(guó)寶峨公司合作．組裝生產(chǎn)ＢＧｌ５、ＢＧ２４型旋挖鉆孔機(jī)。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)旋挖鉆孔機(jī)廠商有近十家，主要有徐工科技、天津?qū)毝牍?、北京?jīng)緯巨力、河北石煤機(jī)公司、三一重工等。

徐工科技主要產(chǎn)品有ＲＤｌ８旋挖鉆孔機(jī)，該類鉆機(jī)是在廣泛吸收國(guó)外同類產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的高新技術(shù)產(chǎn)品，主要性能指標(biāo)達(dá)到了當(dāng)代國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，關(guān)鍵零部件采用國(guó)際化配套，保證整機(jī)的可靠性。整機(jī)采用液壓伸縮式履帶底盤，自行起落折疊式鉆桅、伸縮式自鎖鉆桿、自動(dòng)檢測(cè)鉆孔深度和鉆桅垂直度，采用液壓先導(dǎo)控制，操作方便舒適。該類鉆機(jī)采用進(jìn)口ＣＵＭＭＩＮＳＭ１１系列發(fā)動(dòng)機(jī)，是同類產(chǎn)品中儲(chǔ)備功率最大的機(jī)型，特別是在高原施工時(shí)將能經(jīng)受惡劣施工條件的考驗(yàn)。

天津?qū)毝牍臼堑聡?guó)寶峨公司設(shè)在天津的一家獨(dú)資企業(yè)，主要組裝寶峨ＢＧ系列旋挖鉆孔機(jī)和連續(xù)墻施工設(shè)備，并提供在中國(guó)所有寶峨公司產(chǎn)品的售后服務(wù)。主要機(jī)型為ＢＧ２０旋挖鉆孔機(jī)，該機(jī)最大的特點(diǎn)是動(dòng)力頭為雙級(jí)扭矩輸出，當(dāng)小扭矩輸出時(shí)，最大鉆進(jìn)速度可達(dá)到６０ｒｐｍ，大大提高了施工效率，該機(jī)可配５種自鎖式或摩擦式６鍵鉆桿，長(zhǎng)度從３０～５８Ｍ，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為１４５ＫＷ，耗油量小，主要適于在平原施工。

北京經(jīng)緯巨力公司是香港獨(dú)資企業(yè)，生產(chǎn)的產(chǎn)品主要有ＺＹｌ２０、ＺＹｌ６０、ＺＹ２００三種機(jī)型，其產(chǎn)品主要元件采用進(jìn)口件，包括鉆桿在內(nèi)的結(jié)構(gòu)件均為自制件，功能及技術(shù)性能與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相似，動(dòng)力頭采用雙速減速機(jī)及單級(jí)平行軸齒輪減速增扭，所選發(fā)動(dòng)機(jī)功率較大，可在高原等惡劣條件下作業(yè)。

河北石家莊煤礦機(jī)械公司最新推出的ＸＺ一２０旋挖鉆孔機(jī)是該公司在引進(jìn)芬蘭永騰公司技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用技貿(mào)結(jié)合的方式生產(chǎn)的新產(chǎn)品，該機(jī)動(dòng)力頭、鉆桿等均從進(jìn)口永騰公司進(jìn)口，制造成本較高，因此售價(jià)大大高于國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品機(jī)型，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有待提高。

２．國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)外生產(chǎn)旋挖鉆機(jī)的公司主要有德國(guó)的寶峨公司、英國(guó)的ＢＳＰ公司、意大利的ＭＡＩＴ公司、ＣＭＶ公司、ＮＣＢ公司等。目前歐洲的旋挖鉆機(jī)一般都設(shè)有搖管裝置、由二個(gè)或三個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的大扭矩動(dòng)力頭（可配套管連結(jié)器）、液壓系統(tǒng)采用恒功變量自動(dòng)控制、自鎖互扣鉆桿、先進(jìn)的監(jiān)控儀表（如發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)、鉆孔深度顯示、鉆桅自動(dòng)測(cè)斜糾偏裝置），同時(shí)配有各種保險(xiǎn)裝置（如防止帶負(fù)載起動(dòng)，卷?yè)P(yáng)機(jī)超高限位等），但各家公司的旋挖鉆孔機(jī)都有自己的特點(diǎn)，寶峨公司鉆機(jī)的立柱調(diào)整采用大三角形支撐結(jié)構(gòu)，動(dòng)力頭可根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)速度，具有彈簧、液壓兩級(jí)減振以及大型鉆機(jī)為達(dá)到套管設(shè)置深度的要求而增設(shè)的變矩器。

ＣＭＶ公司的鉆機(jī)為了能在保證穩(wěn)定性和垂直度的情況下改變工作半徑以及穿越空中障礙物，采用平行連桿機(jī)構(gòu)加三角形支撐型式，動(dòng)力頭可按土層自動(dòng)調(diào)整扭矩和轉(zhuǎn)速。
意馬公司采用卡特彼勒履帶底盤，鉆桿配有導(dǎo)向滑輪架以防止鉆孔偏斜，動(dòng)力頭裝有油浴式潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)和清洗泵，液壓系統(tǒng)主油路采用雙路傳遞功率設(shè)計(jì)，整機(jī)液壓系統(tǒng)為先導(dǎo)負(fù)反饋恒功率變量自動(dòng)控制系統(tǒng)，主卷?yè)P(yáng)機(jī)具有鉆桿觸地白停和動(dòng)力頭隨動(dòng)裝置以防止亂繩和損壞鋼絲繩。

ＭＡＩＴ公司目前己開(kāi)發(fā)定型的大口徑系列旋挖鉆機(jī)中，ＥＢｌ２，ＨＲ４５，ＨＲｌ００，ＨＲ１１０為單一鉆機(jī)功能設(shè)計(jì)。ＨＲｌ３０；ＨＲｌ３０／６０；ＨＲｌ８０；ＨＲ２６０；ＨＲ３００—５７０；ＨＲ２４０—８００均為多功能設(shè)計(jì)：即該系列鉆機(jī)在具有鉆孔樁的功能外，通過(guò)更換不同的工作裝置，還同時(shí)具有長(zhǎng)螺旋（ＣＦＡ），地連墻，預(yù)制樁，切割樁，全套管等施工的性能。在最近幾年研制的中，小口徑系列旋挖鉆機(jī)，：ＢＡＢＹＤＲＩＬＬ，ＭＩＮＩＤＲＩＬＬ，ＭＩＤＩＤＲＩＬＬ主要適合于城市建筑物內(nèi)部及鐵道，交通等一些狹窄地段施工，直徑為２５０ｍｍ～８００ｍｍ樁徑，該系列鉆機(jī)也具有多功能性能，配置不同的工作裝置，可進(jìn)行８０Ｍ鉆深微型樁孔，斜孔，高壓旋噴等施工。在ＭＡＩＴ公司系列旋挖鉆機(jī)中，集國(guó)外鉆機(jī)最大輸出扭矩與最小機(jī)型為一身，機(jī)型ＨＲ２４０—８００鉆機(jī)，最大鉆進(jìn)扭矩為７９０ＫＮＭ，最大鉆徑３Ｍ，最大鉆深１１ＯＭ，最小機(jī)型ＢＡＢＹＤＲＩＬＬ鉆機(jī)，最小鉆徑２５０ＭＭ。ＭＡＩＴ公司采用自行設(shè)計(jì)的多功能底盤，穩(wěn)定性好，重量輕，可配預(yù)留裝置實(shí)現(xiàn)多功能，并具有上下車水平調(diào)整系統(tǒng)可進(jìn)行傾斜調(diào)節(jié)，鉆機(jī)的立柱采用平行連桿加三角形支撐型式，液壓系統(tǒng)為多泵獨(dú)立回路，動(dòng)力頭配有套管鉆進(jìn)增扭裝置，鉆機(jī)的摩擦鉆桿驅(qū)動(dòng)鍵的寬度和厚度大，可鎖式鉆桿為短鍵嵌入式可保證快速加鎖和解鎖，而且鉆桿的材料采用專利配方，同時(shí)配有鉆桿支架，另外卷?yè)P(yáng)機(jī)容繩量大、單繩纏繞可達(dá)到繩速高、提升力恒定和減少磨損。除此以外，邁特系列旋挖鉆機(jī)設(shè)置了功率及扭矩輸出分級(jí)系統(tǒng)，扭矩輸出有三擋：既大扭矩——低轉(zhuǎn)數(shù)；低扭矩——高轉(zhuǎn)數(shù)；中扭矩——中轉(zhuǎn)數(shù)，功率輸出：有高低兩擋，用戶可根據(jù)施工地質(zhì)情況，設(shè)置不同的‘扭矩——轉(zhuǎn)數(shù)’擋位和‘功率’擋位，滿足各種類型地質(zhì)條件快速施工的需要，達(dá)到高效節(jié)能的目的。

ＮＣＢ公司的鉆機(jī)配自制底盤，動(dòng)力頭采用恒功率控制和多功率傳遞的設(shè)計(jì)，整機(jī)液壓系統(tǒng)為先導(dǎo)負(fù)反饋恒功率變量自動(dòng)控制，自鎖式鉆桿壁較厚，加焊有凹凸導(dǎo)向條以增加剛性和減少撓性變形，動(dòng)力頭有減振裝量和清洗泵，卷?yè)P(yáng)機(jī)具有過(guò)載保護(hù)和限位保護(hù)裝置，另外，在長(zhǎng)螺旋鉆孔施工時(shí)，由電腦控制混凝上灌入量。

３．旋挖鉆孔機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

（１）底盤專業(yè)化。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的旋挖鉆機(jī)絕大多數(shù)應(yīng)用的是專用底盤，只有少數(shù)應(yīng)用的是挖掘機(jī)底盤或起重機(jī)底盤，這些底盤在設(shè)計(jì)上沒(méi)有兼顧旋挖鉆機(jī)施工特點(diǎn)，在穩(wěn)定性方面存在著一定缺陷。
（２）控制技術(shù)的智能化。在起鉆桅控制、自動(dòng)垂直調(diào)平、回轉(zhuǎn)倒土控制、發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)控、鉆孔深度測(cè)量及顯示、車身工作狀態(tài)動(dòng)畫顯示及虛擬儀表顯示、故障檢測(cè)、報(bào)警及信息顯示等方面逐步實(shí)現(xiàn)智能化控制。
（３）多功能化。即鉆機(jī)采用的是多用途模塊式設(shè)計(jì)，國(guó)外鉆機(jī)一般可用于：
—大口徑短螺旋和旋挖斗回轉(zhuǎn)施工；
—長(zhǎng)螺旋施工；
—全護(hù)筒跟管施工：
—全護(hù)筒跟管＋磨樁機(jī)施工：
—液壓抓斗地下連續(xù)墻施工；
—高壓旋噴施工；
—潛孔錘施工；
—預(yù)制樁施工。
以上不同工法的施工，只需要選裝不同的工作附件，便可做到一機(jī)多用，節(jié)約使用成本。
（４）安全保護(hù)。鉆機(jī)的設(shè)計(jì)充分考慮操作人員的安全，并采取了一些措施：
—駕駛室前窗配有ＦＯＰＳ（防墜物保護(hù)）：
—卷?yè)P(yáng)的高度限位；
—駕駛室內(nèi)操作臺(tái)安全控制：
—發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓等參數(shù)顯示、報(bào)警等。
（５）上、下車獨(dú)特的水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)。鉆機(jī)的上車與下車的連接機(jī)構(gòu)采用了獨(dú)特的設(shè)計(jì)形式，通過(guò)左右特別的兩個(gè)油缸，可進(jìn)行上下車傾斜調(diào)節(jié)，當(dāng)下車底盤傾斜時(shí)（施工場(chǎng)地為斜面時(shí)），上車駕駛室仍為水平，此功能既保證了鉆孔時(shí)的垂直度，又可使操作手在舒適的位置長(zhǎng)時(shí)間工作而不會(huì)感到疲倦。
（６）動(dòng)力頭ＭＣＳ系統(tǒng)——套管鉆進(jìn)增扭裝置。增加套管跟管鉆進(jìn)增扭系統(tǒng)，可減省擺管機(jī)的應(yīng)用，大幅度降低使用成本。