旋挖鉆孔機技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

１．概述

旋挖鉆孔機是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的樁工機械。該類鉆機一般具有全液壓驅(qū)動，履帶行走，３６０°回轉(zhuǎn)，自行起落架。具有噪聲低、振動小、扭矩大、多功能、成孔速度快、機動靈活、施工效率高、多種速度調(diào)節(jié)、電子自動監(jiān)控等特點，克服了以往電動式鉆孔機的不足。并將有逐步取代電動式鉆機的趨勢，該機主要適于砂土、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．國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀

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

徐工科技主要產(chǎn)品有ＲＤｌ８旋挖鉆孔機，該類鉆機是在廣泛吸收國外同類產(chǎn)品先進技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)的高新技術(shù)產(chǎn)品，主要性能指標(biāo)達到了當(dāng)代國際同類產(chǎn)品的先進水平，關(guān)鍵零部件采用國際化配套，保證整機的可靠性。整機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、自動檢測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。該類鉆機采用進口ＣＵＭＭＩＮＳＭ１１系列發(fā)動機，是同類產(chǎn)品中儲備功率最大的機型，特別是在高原施工時將能經(jīng)受惡劣施工條件的考驗。

天津?qū)毝牍臼堑聡鴮毝牍驹O(shè)在天津的一家獨資企業(yè)，主要組裝寶峨ＢＧ系列旋挖鉆孔機和連續(xù)墻施工設(shè)備，并提供在中國所有寶峨公司產(chǎn)品的售后服務(wù)。主要機型為ＢＧ２０旋挖鉆孔機，該機最大的特點是動力頭為雙級扭矩輸出，當(dāng)小扭矩輸出時，最大鉆進速度可達到６０ｒｐｍ，大大提高了施工效率，該機可配５種自鎖式或摩擦式６鍵鉆桿，長度從３０～５８Ｍ，發(fā)動機額定功率為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資企業(yè)，生產(chǎn)的產(chǎn)品主要有ＺＹｌ２０、ＺＹｌ６０、ＺＹ２００三種機型，其產(chǎn)品主要元件采用進口件，包括鉆桿在內(nèi)的結(jié)構(gòu)件均為自制件，功能及技術(shù)性能與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相似，動力頭采用雙速減速機及單級平行軸齒輪減速增扭，所選發(fā)動機功率較大，可在高原等惡劣條件下作業(yè)。

河北石家莊煤礦機械公司最新推出的ＸＺ一２０旋挖鉆孔機是該公司在引進芬蘭永騰公司技術(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，該機動力頭、鉆桿等均從進口永騰公司進口，制造成本較高，因此售價大大高于國內(nèi)同類產(chǎn)品機型，市場競爭力有待提高。

２．國外技術(shù)現(xiàn)狀

國外生產(chǎn)旋挖鉆機的公司主要有德國的寶峨公司、英國的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一般都設(shè)有搖管裝置、由二個或三個液壓馬達驅(qū)動的大扭矩動力頭（可配套管連結(jié)器）、液壓系統(tǒng)采用恒功變量自動控制、自鎖互扣鉆桿、先進的監(jiān)控儀表（如發(fā)動機和液壓系統(tǒng)自動監(jiān)測和報警系統(tǒng)、鉆孔深度顯示、鉆桅自動測斜糾偏裝置），同時配有各種保險裝置（如防止帶負載起動，卷揚機超高限位等），但各家公司的旋挖鉆孔機都有自己的特點，寶峨公司鉆機的立柱調(diào)整采用大三角形支撐結(jié)構(gòu)，動力頭可根據(jù)負荷自動調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)速度，具有彈簧、液壓兩級減振以及大型鉆機為達到套管設(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，采用平行連桿機構(gòu)加三角形支撐型式，動力頭可按土層自動調(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，動力頭裝有油浴式潤滑、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，整機液壓系統(tǒng)為先導(dǎo)負反饋恒功率變量自動控制系統(tǒng)，主卷揚機具有鉆桿觸地白停和動力頭隨動裝置以防止亂繩和損壞鋼絲繩。

ＭＡＩＴ公司目前己開發(fā)定型的大口徑系列旋挖鉆機中，ＥＢｌ２，ＨＲ４５，ＨＲｌ００，ＨＲ１１０為單一鉆機功能設(shè)計。ＨＲｌ３０；ＨＲｌ３０／６０；ＨＲｌ８０；ＨＲ２６０；ＨＲ３００—５７０；ＨＲ２４０—８００均為多功能設(shè)計：即該系列鉆機在具有鉆孔樁的功能外，通過更換不同的工作裝置，還同時具有長螺旋（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，：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，該系列鉆機也具有多功能性能，配置不同的工作裝置，可進行８０Ｍ鉆深微型樁孔，斜孔，高壓旋噴等施工。在ＭＡＩＴ公司系列旋挖鉆機中，集國外鉆機最大輸出扭矩與最小機型為一身，機型ＨＲ２４０—８００鉆機，最大鉆進扭矩為７９０ＫＮＭ，最大鉆徑３Ｍ，最大鉆深１１ＯＭ，最小機型ＢＡＢＹＤＲＩＬＬ鉆機，最小鉆徑２５０ＭＭ。ＭＡＩＴ公司采用自行設(shè)計的多功能底盤，穩(wěn)定性好，重量輕，可配預(yù)留裝置實現(xiàn)多功能，并具有上下車水平調(diào)整系統(tǒng)可進行傾斜調(diào)節(jié)，鉆機的立柱采用平行連桿加三角形支撐型式，液壓系統(tǒng)為多泵獨立回路，動力頭配有套管鉆進增扭裝置，鉆機的摩擦鉆桿驅(qū)動鍵的寬度和厚度大，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，同時配有鉆桿支架，另外卷揚機容繩量大、單繩纏繞可達到繩速高、提升力恒定和減少磨損。除此以外，邁特系列旋挖鉆機設(shè)置了功率及扭矩輸出分級系統(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，達到高效節(jié)能的目的。

ＮＣＢ公司的鉆機配自制底盤，動力頭采用恒功率控制和多功率傳遞的設(shè)計，整機液壓系統(tǒng)為先導(dǎo)負反饋恒功率變量自動控制，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，動力頭有減振裝量和清洗泵，卷揚機具有過載保護和限位保護裝置，另外，在長螺旋鉆孔施工時，由電腦控制混凝上灌入量。

３．旋挖鉆孔機發(fā)展趨勢

（１）底盤專業(yè)化。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的旋挖鉆機絕大多數(shù)應(yīng)用的是專用底盤，只有少數(shù)應(yīng)用的是挖掘機底盤或起重機底盤，這些底盤在設(shè)計上沒有兼顧旋挖鉆機施工特點，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、自動垂直調(diào)平、回轉(zhuǎn)倒土控制、發(fā)動機的監(jiān)控、鉆孔深度測量及顯示、車身工作狀態(tài)動畫顯示及虛擬儀表顯示、故障檢測、報警及信息顯示等方面逐步實現(xiàn)智能化控制。
（３）多功能化。即鉆機采用的是多用途模塊式設(shè)計，國外鉆機一般可用于：
—大口徑短螺旋和旋挖斗回轉(zhuǎn)施工；
—長螺旋施工；
—全護筒跟管施工：
—全護筒跟管＋磨樁機施工：
—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，便可做到一機多用，節(jié)約使用成本。
（４）安全保護。鉆機的設(shè)計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）：
—卷揚的高度限位；
—駕駛室內(nèi)操作臺安全控制：
—發(fā)動機、液壓等參數(shù)顯示、報警等。
（５）上、下車獨特的水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)。鉆機的上車與下車的連接機構(gòu)采用了獨特的設(shè)計形式，通過左右特別的兩個油缸，可進行上下車傾斜調(diào)節(jié)，當(dāng)下車底盤傾斜時（施工場地為斜面時），上車駕駛室仍為水平，此功能既保證了鉆孔時的垂直度，又可使操作手在舒適的位置長時間工作而不會感到疲倦。
（６）動力頭ＭＣＳ系統(tǒng)——套管鉆進增扭裝置。增加套管跟管鉆進增扭系統(tǒng)，可減省擺管機的應(yīng)用，大幅度降低使用成本。