旋挖鉆機發(fā)展現(xiàn)狀與結構特點分析

1、旋挖鉆機發(fā)展現(xiàn)狀與結構特點分析旋挖鉆機是一種適合建筑基礎工程中成孔作業(yè)的施工機械。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、基礎加固等多種地基基礎施工中 得到廣泛應用，旋挖鉆機的額定功率一般為125450kW，動力輸出扭矩為120 400kNm，最大成孔直徑可達1.54m，最大成孔深度為6090m，可以滿足各 類大型基礎施工的要求。該類鉆機一般采用液壓履帶式伸縮底盤、自行起落可折 疊鉆桅、伸縮式鉆桿、帶有垂直度自動檢測調(diào)整、孔深數(shù)碼顯示等，整機操縱一 般采用液壓先導控制、負荷傳感,具有操作輕便、舒適等特點。主、副兩個卷揚可 適用于工地多種情況的需要。該類鉆機配合不同鉆具，適用

2、于干式(短螺旋)或濕 式(回轉斗)及巖層(巖心鉆)的成孔作業(yè),還可配掛長螺旋鉆、地下連續(xù)墻抓斗、 振動樁錘等，實現(xiàn)多種功能，主要用于市政建設、公路橋梁、工業(yè)和民用建筑、 地下連續(xù)墻、水利、防滲護坡等基礎施工。國內(nèi)的專家認為：旋挖鉆機在國內(nèi)今 后幾年仍有很大的市場。故對旋挖鉆機現(xiàn)狀與結構特點分析有著十分重要的意義！1旋挖鉆機的三種類型選擇旋挖鉆機的原則應該是能滿足用戶目前的主要工程需求，兼顧今后可能發(fā)生 的工程需求。旋挖鉆機根據(jù)其主要工作參數(shù)：扭矩、發(fā)動機功率、鉆孔直徑、鉆 孔深度及鉆機整機質(zhì)量可以分為三種類型：1.1小型機扭矩100kNm。發(fā)動機功率170kW，鉆孔直徑0.51m，鉆孔深度40

3、m左右，鉆機整機質(zhì)量40t左右。小型機的應用市場定位：各種樓座的護坡樁；樓的部分承重結構樁；城市改造市政項目的各種小于1m的樁；適用于其他用途的樁。小型機的市場工作量覆蓋比例達到30%以上。1.2中型機扭矩180kNm,發(fā)動機功率200kW，鉆孔直徑0.81.8m，鉆孔深度60m左右，鉆機整機質(zhì)量65t左右。中型機的應用市場定位：各種高速公路、鐵路等交通設施橋梁的橋樁；大型建筑、港口碼頭承重結構樁；城市內(nèi)高架橋橋樁；其他適用樁。中型機的市場工作量覆蓋比例達到90%以上。1.3大型機扭矩240kNm，發(fā)動機功率300kW，鉆孔直徑12.5m,鉆孔深度80m。鉆機 整機質(zhì)量100t以上。大型機的應

4、用市場定位：各種高速公路、鐵路橋梁的特大橋樁；其他大型建筑的特殊結構承重基礎樁。大型機的市場工作量覆蓋比例達到1 0%以上。2旋挖鉆機的發(fā)展2.1國內(nèi)產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀旋挖鉆機在二戰(zhàn)以前首先在美國卡爾維爾特公司問世，二戰(zhàn)之后在歐洲得到發(fā)展， 1948年意大利邁特公司首先開始研制，接著意大利、德國開始發(fā)展，到了 708 0年代在日本得到快速發(fā)展，當時日本稱之為回轉斗成樁，也叫阿司特利工法(E arthDrill)，在德國、日本這類工法相當普遍。我國在80年代初從日本引進過工 作裝置，配裝在KH-125型履帶起重機上。1984年，天津探礦機械廠引進美國R DI公司的旋挖鉆機并進行消化吸收。1987年在北

5、京展覽館首次展出了意大利土 力公司(SOILMEC)產(chǎn)品，1988年北京城建機械廠根據(jù)土力公司的樣機開發(fā)了 1.5m直徑的履帶起重機附著式旋挖鉆機。1994年鄭州勘察機械廠引進英國BSP公司附著式旋挖鉆孔機的生產(chǎn)技術，但都 沒有形成批量生產(chǎn)。1992年寶峨公司在中國北京設立了代表處，開始了對華業(yè) 務.并于1995年在天津成立了獨資子公司寶峨天津機械工程有限公司，組裝適 合中國市場的寶峨BG20型旋挖鉆機。1998年在上海又成立了中德合資上海寶峨金泰工程機械股份有限公司，生產(chǎn)組裝 BG15型、BG24型旋挖鉆機。1998年，徐工集團開始自主開發(fā)研制RD18旋挖 鉆機，于99年試制成功并投入批量生

6、產(chǎn)，最近幾年我國旋挖鉆機取得了快速發(fā) 展。后來，北京經(jīng)緯巨力、三一重機等也紛紛涉足旋挖鉆機的生產(chǎn)，目前國內(nèi)外 生產(chǎn)旋挖鉆孔機廠商有近二十家。2.2國內(nèi)主要生產(chǎn)產(chǎn)品的技術現(xiàn)狀分析徐工科技：徐工科技主要產(chǎn)品有RD15、RD18/RD20、RD22三種旋挖鉆機，是 國內(nèi)較早專業(yè)生產(chǎn)大口徑液壓旋挖鉆機的廠家。該系列鉆機是在廣泛吸收國外同類產(chǎn)品先進技術的基礎上設計開發(fā)的高新技術產(chǎn) 品，主要性能指標達到了當代國際同類產(chǎn)品的先進水平，液壓等關鍵零部件采用 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，采用國際先進的PLC智能控制技術，CAN總線控制 系統(tǒng)，具

7、有鉆孔定位自動對正、鉆桅垂直度自動控制、孔深自動檢測顯示、鉆孔 速度扭矩自適應系統(tǒng)、故障診斷等多種智能化功能。采用彩色屏翻屏顯示，優(yōu)化 了界面,方便人工操作，控制器、傳感器等主要電氣元件采用進口件，提高了產(chǎn)品 可靠性。采用液壓先導控制，操作方便舒適。該系列鉆機采用進口CUMMINS系 列發(fā)動機，RD22還采用了電噴發(fā)動機，最大扭矩250kNm，最大成孔直徑250 0mm，具有充足的功率儲備，完全可以滿足在我國高原地區(qū)的施工。徐工鉆機目 前主要采用進口鉆桿，整機具有主副卷揚防過卷安全保護、變幅安全限位、駕駛 室內(nèi)先導控制切斷等可靠的安全保護裝置。操縱室視野開闊，裝有冷暖空調(diào)并最 大限度的滿足操作

8、人員的舒適要求，整機外型美觀大方，主要結構件采用高強度 低合金結構鋼焊接而成，機械強度高，剛度大，工作安全可靠。北京經(jīng)緯巨力工程機械有限公司：北京經(jīng)緯巨力工程機械有限公司是香港中國基 礎工程有限公司（CFC）100%投資控股企業(yè)，生產(chǎn)的產(chǎn)品主要有ZY120、ZY16 0、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)的結構件均為 自制件，功能及技術性能與國內(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：河北石家莊煤礦機械公司最新推出的XZ-20旋挖鉆孔 機是該公司在引進芬蘭永騰公司技術的基礎上，

9、采用技貿(mào)結合的方式生產(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。內(nèi)蒙古北方重型汽車股份有限公司：內(nèi)蒙古北方重型汽車股份有限公司經(jīng)過縝密 的市場調(diào)研，與吉林大學聯(lián)合研制了 ZY-200型旋挖鉆機，ZY-200型旋挖鉆機底 盤選用卡特彼勒公司履帶底盤，發(fā)動機選用美國康明斯發(fā)動機，可以旋挖直徑2 m，深60m的樁孔，是一種技術密集、資金密集的高新技術產(chǎn)品。天津寶峨公司：天津寶峨公司是德國寶峨公司設在天津的一家獨資企業(yè)，主要組 裝寶峨BG系列旋挖鉆機和連續(xù)墻施工設備，并提供在中國所有寶峨公司產(chǎn)品的 售后服務。主要機型為BG

10、20旋挖鉆機，該機最大的特點是動力頭為雙級扭矩輸 出，當小扭矩輸出時，最大鉆進速度可達到60r/min，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3058m，發(fā)動機額定功率為145kW,耗油量小，主要適于在平原施工。三一重機：三一重機主要產(chǎn)品是SR220C機型，最大扭矩220kNm，最大成孔 直徑2000mm。SYR220旋挖鉆機選用了 CATERPILLAR330C底盤、C-9電噴 發(fā)動機、內(nèi)藏式液壓可伸縮履帶結構，寬履帶提供較低的接地比壓，提高施工時 整機穩(wěn)定性和適應性，且便于施工和運輸。SYR220旋挖鉆機電子控制系統(tǒng)主要 由發(fā)動機和泵電子控制系統(tǒng)、桅桿垂直度自動調(diào)

11、平系統(tǒng)、PLC功能控制系統(tǒng)等部 分組成?？ㄌ乇死誄-9電噴柴油發(fā)動機，是目前國際上最先進的動力裝置，發(fā)動 機和泵電子控制系統(tǒng)可以控制主泵的輸出流量，發(fā)動機和泵控制器會根據(jù)發(fā)動機 轉速和轉速旋鈕位置向控制主泵輸出的比例電磁鐵發(fā)出電信號，指導主泵最佳輸 出，讓液壓負載與發(fā)動機轉速相配，從而利用發(fā)動機的最大可用功率，發(fā)動機轉 速自動控制（AEC）在負荷較小或無負荷時，系統(tǒng)自動降低發(fā)動機轉速，減少油 耗。該發(fā)動機噪音低，振動小，廢氣排放量小，環(huán)保高效，性能穩(wěn)定可靠。桅桿 垂直度自動調(diào)平系統(tǒng)，能對桅桿進行實時監(jiān)控，可實現(xiàn)手動和自動切換，在一定 的角度范圍內(nèi)，自動調(diào)整角度，保證施工中樁孔的垂直度要求，提高

12、施工質(zhì)量。 PLC功能控制系統(tǒng)還可實現(xiàn)鉆孔深度監(jiān)測調(diào)整，回轉自動定位，功能模式切換， 工作裝置自動限位等功能。液壓系統(tǒng)是鉆機的能源轉換系統(tǒng)和鉆機各職能部件的 控制系統(tǒng)。發(fā)動機發(fā)出的動力，通過液壓系統(tǒng)，將其轉換為推動鉆機各職能部件 運動的驅動力，并對各職能部件的運動規(guī)律進行有效的控制。液壓系統(tǒng)關鍵部分 沿用卡特彼勒液壓系統(tǒng)主控回路、先導控制回路，其精髓在于使用了先進的負載 反饋技術，可使流量按需分配到系統(tǒng)各個工作裝置，實現(xiàn)不同工況下的最佳匹配。 先導控制使操作更加靈活、安全、舒適、精確。系統(tǒng)獨立散熱。泵、馬達、閥、 油管及管接頭全采用進口產(chǎn)品，確保系統(tǒng)的高可靠性。SYR220旋挖鉆機司機室 大面

13、積成型玻璃寬敞明亮，內(nèi)設大功率綠色冷暖風空調(diào)，擁有可調(diào)式豪華減振司 機座椅，使司機人員有一個舒心的工作環(huán)境；輕巧靈活的人性化設計的操縱手柄 分立兩旁；正面觸摸屏和右側的監(jiān)控器顯示系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)，還提供非正常狀態(tài)報 警項目和故障確認消除等一目了然；儀表臺上的壓力表還可為操作司機提供更為 直觀的工作狀態(tài)；整機啟動前還具備預先自動檢測功能。SYR220旋挖鉆機桅桿采用大箱形截面，為動力頭和鉆桿提供導向作用，具有良 好的剛性和穩(wěn)定性，抗沖擊、耐振動，無需拆卸的可折疊式結構能減少整機長度 和高度，便于運輸。采用流行的平行四邊形結構，通過其上油缸的作用，可以使 桅桿遠離機體或靠近機體，改變桅桿的角度，以調(diào)節(jié)

14、桅桿的工作幅度或運輸狀態(tài) 桅桿的高度，以及桅桿相對地面的角度，使其動作機動靈活，施工效率高。動力 頭采用雙變量液壓馬達驅動小齒輪，由小齒輪嚙合大齒輪帶動鍵套與鉆桿配套， 可根據(jù)不同的地質(zhì)條件自動無級改變旋轉速度和輸出扭矩，高品質(zhì)雙速減速機還 可實現(xiàn)高速甩土功能，動力頭有獨立的潤滑、冷卻和換速液壓系統(tǒng)，確保動力頭 能可靠高效地工作。SYR220旋挖鉆機還可配套長、短螺旋鉆具、普通鉆斗、撈 沙鉆斗、筒式巖石鉆頭等鉆具以適應粘土層、沙礫層、卵石層和中風化泥巖不同的施工要求。宇通重工：宇通重工新推出機型是YTR230,該機型配置基本和三一重工的SR2 20C相同，主參數(shù)也基本相同，這是該公司首次涉足旋

15、挖鉆機領域，技術上有待 進一步完善。山河智能公司的SWDM-20鉆機和徐州東明公司的TRM200鉆機均 采用自制底盤國產(chǎn)化鉆桿，動力頭為國內(nèi)同一家公司生產(chǎn)，技術水平相差無幾。中聯(lián)：中聯(lián)ZR200旋挖鉆機技術特點是采用了卡特彼勒330C專用可拓展履帶底 盤，C-9增壓、中冷、電控發(fā)動機，內(nèi)藏式液壓可伸縮履帶結構。發(fā)動機和泵自 動控制系統(tǒng)能最大限度地提高燃油效率，電子控制模塊（ECM）匯集所有發(fā)動機 燃油、空氣、冷卻液和排氣系統(tǒng)的傳感器，存儲并傳遞如轉速、油耗及故障診斷 等狀態(tài)信息，能自動地與不同的施工環(huán)境相匹配，即使在極端條件下也能穩(wěn)定地 輸出最大扭矩，防止發(fā)動機熄火。冷卻系統(tǒng)能保證機器在-20

16、 C40 C外部環(huán)境 溫度下安全運轉。CAT330C駕駛室，能有效地阻隔噪音，駕駛室和操縱臺的設 計符合人機工程學，駕駛員可輕松觸到駕駛室內(nèi)所有的開關、表盤和操縱手柄。 自動控制的空調(diào)能自動調(diào)節(jié)室溫和空氣流量?；剖秸陉柊灞Ｗo駕駛員免受陽光 直射。電子控制系統(tǒng)為PLC功能控制系統(tǒng)和桅桿垂直度自動調(diào)平系統(tǒng)。PLC功 能控制系統(tǒng)在基于嵌入式真彩LCD顯示屏的基礎上，應用CANBUS技術和虛擬 儀表技術，配合獨特的傳感器，來實現(xiàn)鉆機的精確控制。在作業(yè)中能動態(tài)顯示各 控制元件的狀態(tài)：鉆進過程孔深自動記錄，數(shù)字和動畫雙顯示；上車回轉數(shù)字和 圖形雙引導，快速自動找回；邏輯功能模塊可防止駕駛員誤操作，且具有

17、功能模 式切換、整機運行狀態(tài)監(jiān)控、工作裝置自動限位等。桅桿垂直度自動調(diào)平系統(tǒng)， 能對桅桿進行實時監(jiān)控，可實現(xiàn)手動和自動的切換，在一定的角度內(nèi)可自動調(diào)整 桅桿的垂直度，保證施工中樁孔的垂直度要求，提高施工質(zhì)量。液壓系統(tǒng)采用先 導操縱的主、副雙回系統(tǒng)。各部件的運動速度可以通過控制手柄位移的大小來控 制。主泵系統(tǒng)采用分功率、負控制，且與發(fā)動機泵電子控制系統(tǒng)相連，使機器在 各檔油門位置都能實現(xiàn)發(fā)動機轉速的自動控制。副回路采用了負荷傳感技術。獨 特的動力頭潤滑系統(tǒng)保證機器可靠運行。雙液壓馬達變量驅動的動力頭，可根據(jù) 地質(zhì)條件的不同自動地無級改變動力頭的轉速和扭矩，雙速減速機通過動力換檔 可實現(xiàn)高速甩土功

18、能。鉆機為伸縮式鉆桿，鉆桿的下端裝有彈簧減振器。有兩種 型號可供用戶選擇，且兩種鉆桿可互換。一種為摩阻式（5X13m）五節(jié)鉆桿，有 效鉆深為60m；另一種為內(nèi)鎖式（4X13m），有效深度為48m?？膳?00200 0mm不同規(guī)格和各種用途的鉆具，如長、短螺旋鉆具、普通鉆斗、撈沙鉆斗、筒 式巖石鉆頭等以滿足不同施工要求。2.3國外目前旋挖鉆機國外目前旋挖鉆機的在國內(nèi)的公司主要有：德國寶峨公司，其產(chǎn)品系列為BG12BG25；意大利土力公司，其產(chǎn)品為R412R618； MAIT公司的HR130HR24 0； IMT公司的AF6AF50； CMV公司的TH12TH25等。國外產(chǎn)品最大扭矩 可達360k

19、Nm，發(fā)動機功率達448kW，鉆孔直徑4m,鉆深90余米等，品牌主 要集中于土力、寶峨、意馬、麥特、卡薩格蘭第、巨力、日本產(chǎn)小扭矩旋挖鉆機。 國外產(chǎn)品最大扭矩可達360kNm，發(fā)動機功率達448kW，鉆孔直徑4m,鉆深9 0余米。目前國外的旋挖鉆機一般都設有搖管裝置、由兩個或三個液壓馬達驅動 的大扭矩動力頭（可配套管連結器）、液壓系統(tǒng)采用恒功率變量自動控制、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機都有自己的技術特點。分析如下： 在中國的國外旋挖

20、鉆機制造廠的產(chǎn)品見表1。德國寶峨公司產(chǎn)品系列為BG12BG25；在天津設有一家獨資企業(yè)，寶峨公司鉆 機的立柱調(diào)整采用大三角形支撐結構，這一設計可以加大變幅油缸安裝距，增大 鉆桅的穩(wěn)定性。但它也使轉臺的設計變得復雜，且升高了運輸時的整車高度。國 外車型中也僅有Bauer公司一家使用此結構。另一個特點是主副卷揚都安裝在鉆 桅上，節(jié)省了回轉平臺上的安裝空間，便于轉臺的布置。這一結構使其整機外形 較小，特別是回轉平臺與底盤顯得小，外觀上顯得前重后輕，有一種不安全的感 覺。但多年的使用經(jīng)驗證明此結構是可靠的，較小的機重有利于降低成本。動力 頭可根據(jù)負荷自動調(diào)節(jié)回轉速度，具有彈簧、液壓兩級減振以及大型鉆機

21、為達到 套管設置深度的要求而增設的變矩器。MAIT公司目前已開發(fā)定型的大口徑系列旋挖鉆機中，EBl2，HR45，HRl00，H Rll0 為單一鉆機功能設計。HRl30； HRl30/60； HRl80； HR260； HR300-570； HR240-800均為多功能設計：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，MI NIDRILL，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250800mm樁徑，該系

22、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790kN-m，最大鉆徑3m，最大鉆深110m，最小機型BAB YDRILL鉆機，最小鉆徑250mm。MAIT公司采用自行設計的多功能底盤，穩(wěn)定 性好，重量輕，可配預留裝置實現(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，鉆機的摩擦鉆桿驅動鍵的寬度和厚度大，自鎖式 鉆桿為短鍵嵌入式可保證快速

23、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，MAIT系列旋挖鉆機設置了功率及扭矩輸出分級系統(tǒng)，扭矩 輸出有三擋：即大扭矩一低轉數(shù)；低扭矩一高轉數(shù)；中扭矩一中轉數(shù)，功率輸出：有高低兩擋，用戶可根據(jù)施工地質(zhì)情況，設置不同的“扭矩一轉數(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。意馬公司采用卡特彼勒履帶底盤，鉆桿配有導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計， 整機液壓系統(tǒng)為先導負反饋恒功率變量自動控制系統(tǒng)，主卷揚

24、機具有鉆桿觸地自 停和動力頭隨動裝置以防止亂繩和損壞鋼絲繩。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計，整機 液壓系統(tǒng)為先導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 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。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，采用平行連桿機構加三角形支撐型式，動力頭可按土層自動調(diào)整扭 矩和轉速。意大利IMT公司是國際最著名的基礎工程設備制造商之一，也是較早進入中國市 場的廠家之一，其生產(chǎn)的AF系列旋挖鉆機扭矩從6.350