旋挖钻机

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。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,旋挖钻机的额定功率一般为125~450kW,动力输出扭矩为120~400kN·m,最大成孔直径可达1.5~4m,最大成孔深度为60~90m,可以满足各类大型基础施工的要求。
中文名
旋挖钻机
额定功率
125~450kW
动力输出
120~400kN·m
最大成孔直径
1.5~4m

简介

该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等,整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感,具有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬可适用于工地多种情况的需要。该类钻机配合不同钻具,适用于干式(短螺旋)或湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业,还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等,实现多种功能,主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。国内的专家认为:旋挖钻机在国内今后几年仍有很大的市场。

类型

小型机

工作中的旋挖钻机

选择旋挖钻机的原则应该是能满足用户主要工程需求,兼顾可能发生的工程需求。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为三种类型:

扭矩100kN·m。发动机功率170kW,钻孔直径0.5~1m,钻孔深度40m左右,钻机整机质量40t左右。小型机的应用市场定位:

(1)各种楼座的护坡桩;

(2)楼的部分承重结构桩;

(3)城市改造市政项目的各种直径小于1m的桩;

(4)适用于其他用途的桩。小型机的市场工作量复盖比例达到30%以上。

中型机

旋挖钻机

扭矩180kN·m,发动机功率200kW,钻孔直径0.8~1.8m,钻孔深度60m左右,钻机整机质量65t左右。

中型机的应用市场定位:

(1)各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩;

(2)大型建筑、港口码头承重结构桩;

(3)城市内高架桥桥桩;

(4)其他适用桩。中型机的市场工作量复盖比例达到90%以上。

大型机

扭矩240kN·m,发动机功率300kW,钻孔直径1~2.5m,钻孔深度80m。钻机整机质量100t以上。大型机的应用市场定位:

(1)各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩;

(2)其他大型建筑的特殊结构承重基础桩。大型机的市场工作量复盖比例达到10%以上。

国内现状

旋挖钻机在二战以前首先在美国卡尔维尔特公司问世,二战之后在欧洲得到发展,1948年意大利迈特公司首先开始研制,接着意大利、德国开始发展,到了70~80年代在日本得到快速发展,当时日本称之为回转斗成桩,也叫阿司特利工法(EarthDriII),在德国、日本这类工法相当普遍。中国在80年代初从日本引进过工作装置,配装在KH-125型履带起重机上。1984年,天津探矿机械厂引进美国RDI公司的旋挖钻机并进行消化吸收。1987年在北京展览馆首次展出了意大利土力公司(SOILMEC)产品,1988年北京城建机械厂根据土力公司的样机开发了1.5m直径的履带起重机附着式旋挖钻机。

1994年郑州勘察机械厂引进英国BSP公司附着式旋挖钻孔机的生产技术,但都没有形成批量生产。1992年宝峨公司在中国北京设立了代表处,开始了对华业务.并于1995年在天津成立了独资子公司宝峨天津机械工程有限公司,组装适合中国市场的宝峨BG20型旋挖钻机。

1998年在上海又成立了中德合资上海宝峨金泰工程机械股份有限公司,生产组装BG15型、BG24型旋挖钻机。1998年,徐工集团开始自主开发研制RD18旋挖钻机,于99年试制成功并投入批量生产,最近几年中国旋挖钻机取得了快速发展。后来,北京经纬巨力、三一重机等也纷纷涉足旋挖钻机的生产,国内外生产旋挖钻孔机厂商有近二十家。

旋挖钻机行业由于2003年青藏铁路工程以及北京奥运工程等的带动,市场认知度迅速提高,市场容量急剧扩大。市场需求的高涨吸引了国内大型工程机械企业的进入,三一、徐工、中联重科和山河智能等纷纷涉足,并迅速扩大了市场份额。2005年后,国内品牌旋挖钻机已基本替代了国外品牌。2006年以来,旋挖钻销量连年呈跨越式增长。特别是2009年,国内旋挖钻机制造企业多达30家,推出近200个型号产品,市场保有量达到近4000台,市场竞争空前激烈。

制造厂家

徐工

徐工基础主要产品有XR150D、XRS680、XR220D、XR280D、XR360D、XRS1050、XR460D旋挖钻机,是国内较早专业生产大口径液压旋挖钻机的厂家。该系列钻机是在广泛吸收国外同类产品先进技术的基础上设计开发的高新技术产品,主要性能指标达到了当代国际同类产品的先进水平,液压等关键零部件采用国际化配套,保证整机的可靠性。整机采用液压伸缩式履带底盘,自行起落折叠式钻桅、伸缩式自锁钻杆,采用国际先进的PLC智能控制技术,CAN总线控制系统,具有钻孔定位自动对正、钻桅垂直度自动控制、孔深自动检测显示、钻孔速度扭矩自适应系统、故障诊断等多种智能化功能。采用彩色屏翻屏显示,优化了界面,方便人工操作,控制器、传感器等主要电气元件采用进口件,提高了产品可靠性。采用液压先导控制,操作方便舒适。该系列钻机采用进口CUMMINS系列发动机,XRS680还采用了电喷发动机,最大扭矩220kN·m,最大成孔直径2000mm,具有充足的功率储备,完全可以满足在中国高原地区的施工。徐工钻机目前主要采用进口钻杆,整机具有主副卷扬防过卷安全保护、变幅安全限位、驾驶室内先导控制切断等可靠的安全保护装置。操纵室视野开阔,装有冷暖空调并最大限度地满足操作人员的舒适要求,整机外型美观大方,主要结构件采用高强度低合金结构钢焊接而成,机械强度高,刚度大,工作安全可靠。

湖南山河公司

山河智能多功能旋挖钻机是一种新型灌注桩孔成孔施工设备,融合了现代液压桩工机械新技术和新工艺,发动机等关键配套件国际化采购,采用自己研制的可伸缩式履带专用底盘,稳定性明显优于采用通用底盘的同类钻机;自主研发的控制系统集成度高、功能强大,反应快、精度高;可实现钻杆自装自卸;变幅机构结构新颖,变幅幅度大,稳定性好;可配多种钻具,适应粘土层、沙层、卵石层和中风化岩层等复杂地质条件下的施工。广泛应用于公路、铁路立交桥、高架桥的大直径桩墩和高层建筑桩基的施工。

北京经纬巨力公司

北京经纬巨力工程机械有限公司是香港中国基础工程有限公司(CFC)100%投资控股企业,生产的产品主要有ZY120、ZY160、ZY200三种机型,其产品主要元件采用进口件,包括钻杆在内的结构件均为自制件,功能及技术性能与国内外同类产品相似,动力头采用双速减速机及单级平行轴齿轮减速增扭,所选发动机功率较大,可在高原等恶劣条件下作业。

石家庄煤矿机械公司

河北石家庄煤矿机械公司最新推出的XZ-20旋挖钻孔机是该公司在引进芬兰永腾公司技术的基础上,采用技贸结合的方式生产的新产品。该机动力头、钻杆等均从永腾公司进口,制造成本较高,因此售价大大高于国内同类产品机型,市场竞争力有待提高。

内蒙古北方重汽公司

内蒙古北方重型汽车股份有限公司经过缜密的市场调研,与吉林大学联合研制了ZY-200型旋挖钻机,ZY-200型旋挖钻机底盘选用卡特彼勒公司履带底盘,发动机选用美国康明斯发动机,可以旋挖直径2m,深60m的桩孔,是一种技术密集、资金密集的高新技术产品。

天津宝峨公司

天津宝峨公司是德国宝峨公司设在天津的一家独资企业,主要组装宝峨BG系列旋挖钻机和连续墙施工设备,并提供在中国所有宝峨公司产品的售后服务。主要机型为BG20旋挖钻机,该机最大的特点是动力头为双级扭矩输出,当小扭矩输出时,最大钻进速度可达到60r/min,大大提高了施工效率,该机可配5种自锁式或摩擦式6键钻杆,长度从30~58m,发动机额定功率为145kW,耗油量小,主要适于在平原施工。

三一重机

三一重机主要产品是SR220C机型,最大扭矩220kN·m,最大成孔直径2000mm。SYR220旋挖钻机选用了CATERPILLAR330C底盘、C-9电喷发动机、内藏式液压可伸缩履带结构,宽履带提供较低的接地比压,提高施工时整机稳定性和适应性,且便于施工和运输。SYR220旋挖钻机电子控制系统主要由发动机和泵电子控制系统、桅杆垂直度自动调平系统、PLC功能控制系统等部分组成。卡特彼勒C-9电喷柴油发动机,是目前国际上最先进的动力装置,发动机和泵电子控制系统可以控制主泵的输出流量,发动机和泵控制器会根据发动机转速和转速旋钮位置向控制主泵输出的比例电磁铁发出电信号,指导主泵最佳输出,让液压负载与发动机转速相配,从而利用发动机的最大可用功率,发动机转速自动控制(AEC)在负荷较小或无负荷时,系统自动降低发动机转速,减少油耗。该发动机噪音低,振动小,废气排放量小,环保高效,性能稳定可靠。桅杆垂直度自动调平系统,能对桅杆进行实时监控,可实现手动和自动切换,在一定的角度范围内,自动调整角度,保证施工中桩孔的垂直度要求,提高施工质量。PLC功能控制系统还可实现钻孔深度监测调整,回转自动定位,功能模式切换,工作装置自动限位等功能。液压系统是钻机的能源转换系统和钻机各职能部件的控制系统。发动机发出的动力,通过液压系统,将其转换为推动钻机各职能部件运动的驱动力,并对各职能部件的运动规律进行有效的控制。液压系统关键部分沿用卡特彼勒液压系统主控回路、先导控制回路,其精髓在于使用了先进的负载反馈技术,可使流量按需分配到系统各个工作装置,实现不同工况下的最佳匹配。先导控制使操作更加灵活、安全、舒适、精确。系统独立散热。泵、马达、阀、油管及管接头全采用进口产品,确保系统的高可靠性。SYR220旋挖钻机司机室大面积成型玻璃宽敞明亮,内设大功率绿色冷暖风空调,拥有可调式豪华减振司机座椅,使司机人员有一个舒心的工作环境;轻巧灵活的人性化设计的操纵手柄分立两旁;正面触摸屏和右侧的监控器显示系统状态参数,还提供非正常状态报警项目和故障确认消除等一目了然;仪表台上的压力表还可为操作司机提供更为直观的工作状态;整机启动前还具备预先自动检测功能。SYR220旋挖钻机桅杆采用大箱形截面,为动力头和钻杆提供导向作用,具有良好的刚性和稳定性,抗冲击、耐振动,无需拆卸的可折叠式结构能减少整机长度和高度,便于运输。采用流行的平行四边形结构,通过其上油缸的作用,可以使桅杆远离机体或靠近机体,改变桅杆的角度,以调节桅杆的工作幅度或运输状态桅杆的高度,以及桅杆相对地面的角度,使其动作机动灵活,施工效率高。动力头采用双变量液压马达驱动小齿轮,由小齿轮啮合大齿轮带动键套与钻杆配套,可根据不同的地质条件自动无级改变旋转速度和输出扭矩,高品质双速减速机还可实现高速甩土功能,动力头有独立的润滑、冷却和换速液压系统,确保动力头能可靠高效地工作。SYR220旋挖钻机还可配套长、短螺旋钻具、普通钻斗、捞沙钻斗、筒式岩石钻头等钻具以适应粘土层、沙砾层、卵石层和中风化泥岩不同的施工要求。

宇通重工

宇通重工新推出机型是YTR230,该机型配置基本和三一重工的SR220C相同,主参数也基本相同,这是该公司首次涉足旋挖钻机领域,技术上有待进一步完善。山河智能公司的SWDM-20钻机和徐州东明公司的TRM200钻机均采用自制底盘国产化钻杆,动力头为国内同一家公司生产,技术水平相差无几。

中联

中联ZR200旋挖钻机技术特点是采用了卡特彼勒330C专用可拓展履带底盘,C-9增压、中冷、电控发动机,内藏式液压可伸缩履带结构。发动机和泵自动控制系统能最大限度地提高燃油效率,电子控制模块(ECM)汇集所有发动机燃油、空气、冷却液和排气系统的传感器,存储并传递如转速、油耗及故障诊断等状态信息,能自动地与不同的施工环境相匹配,即使在极端条件下也能稳定地输出最大扭矩,防止发动机熄火。冷却系统能保证机器在-20℃~40℃外部环境温度下安全运转。CAT330C驾驶室,能有效地阻隔噪音,驾驶室和操纵台的设计符合人机工程学,驾驶员可轻松触到驾驶室内所有的开关、表盘和操纵手柄。自动控制的空调能自动调节室温和空气流量。滑移式遮阳板保护驾驶员免受阳光直射。电子控制系统为PLC功能控制系统和桅杆垂直度自动调平系统。PLC功能控制系统在基于嵌入式真彩LCD显示屏的基础上,应用CANBUS技术和虚拟仪表技术,配合独特的传感器,来实现钻机的精确控制。在作业中能动态显示各控制元件的状态:钻进过程孔深自动记录,数字和动画双显示;上车回转数字和图形双引导,快速自动找回;逻辑功能模块可防止驾驶员误操作,且具有功能模式切换、整机运行状态监控、工作装置自动限位等。桅杆垂直度自动调平系统,能对桅杆进行实时监控,可实现手动和自动的切换,在一定的角度内可自动调整桅杆的垂直度,保证施工中桩孔的垂直度要求,提高施工质量。液压系统采用先导操纵的主、副双回系统。各部件的运动速度可以通过控制手柄位移的大小来控制。主泵系统采用分功率、负控制,且与发动机泵电子控制系统相连,使机器在各档油门位置都能实现发动机转速的自动控制。副回路采用了负荷传感技术。独特的动力头润滑系统保证机器可靠运行。双液压马达变量驱动的动力头,可根据地质条件的不同自动地无级改变动力头的转速和扭矩,双速减速机通过动力换档可实现高速甩土功能。钻机为伸缩式钻杆,钻杆的下端装有弹簧减振器。有两种型号可供用户选择,且两种钻杆可互换。一种为摩阻式(5X13m)五节钻杆,有效钻深为60m;另一种为内锁式(4X13m),有效深度为48m。可配800~2000mm不同规格和各种用途的钻具,如长、短螺旋钻具、普通钻斗、捞沙钻斗、筒式岩石钻头等以满足不同施工要求。

福田雷沃重工

福田雷沃国际重工股份有限公司是一家以工程机械、农业装备、车辆为主题业务的现代化大型产业装备制造企业。福田雷沃重工重型装备事业部,是以桩工机械设备的制造、销售和服务为主体的业务部门,致力为客户提供高附加值的产品和精细化的服务。作为工程机械的知名品牌,雷沃重型装备长期以来致力于开发和生产品质精良、性能安全可靠的产品,产品入市以来良好的市场表现深受用户好评。目前,雷沃旋挖钻机业务拥有FR612、FR615、FR618、FR620、FR622、FR626、FR628、FR636八大系列十余种产品组合。

雷沃旋挖钻机底盘采用卡特彼勒系列加强型底盘,液压系统全部元件采用德国力士乐原装产品,动力传动采用智能控制,控制系统采用力士乐角位移传感器及控制技术,驱动装置动力头采用力士乐马达、布雷维尼减速机等国际知名品牌产品,动力更强劲。全封闭驾驶室,可调节式悬浮座椅,配备冷暖空调,保证驾驶员的操作舒适性,处处体现了雷沃重工“以人为本”的设计理念。

应用

目前广州采用旋挖钻机施工的项目较多,如广州新光快速六标桩基,广州东方重机桩基,地铁小北站、五羊邨站等,现对广州某地铁车站围护结构施工应用实例进行介绍。该工程位于环市中路下方,西临环市中路、麓景路、小北路交叉口,其中环市中路正上方有高架桥和人行天桥。车站西北侧与广九铁路、内环路高架相临近,周边高楼林立。

施工步骤

旋挖钻机就位→埋设护筒→钻头轻着地后旋转开钻!当钻头内装满土砂料时提升出孔外→旋挖钻机旋回,将其内的土砂料倾倒在土方车或地上→关上钻头活门,旋挖钻机旋回到原位,锁上钻机旋转体→放下钻头→钻孔完成,清孔并测定深度→放入钢筋笼和导管→进行混凝土灌注→拔出护筒并清理桩头沉淤回填,成桩。

质量控制

桩位放样

在进行场地整平后,组织有资格的测量放样人员将所有桩位放出,钉好十字保护桩,做好测量复核,并记录放样数据备案。

埋设护筒

用拉线法检查桩位偏差,应满足规范要求。

成孔

采用钻头钻进,根据不同层次的土质结构选择不同的转盘转速和进尺进行控制。在砂层钻进和进入强风化层后,因土层太硬会引起钻锥跳动及偏斜、加大钻杆摆动,故应选择低档慢速,转盘转速参数取值 13~40v/ min,成孔深度按设计要求进行控制。

钢筋笼制安

旋挖机挖土清渣达到设计要求后,开始下放钢筋笼,其制安必须严格按照设计图纸进行,主筋、箍筋应焊接均匀,搭接长度及焊缝应符合规范要求,安装时应安装护块,以确保周正及保护层厚度,钢筋笼的制作偏差应符合设计及规范要求。

混凝土浇筑

在导管接驳完毕后,将混凝土隔水栓吊放在临近泥浆面的位置,导管底端到孔底距离控制在 0.4m左右,以便能顺利排出混凝土隔水栓。开始灌注前储料斗内储备的混凝土量应不少于 1.0m3,以便在混凝土隔水栓被挤出导管后能将导管底端一次性埋入水下混凝土中 0.8m 以上,适时提升或拆卸导管,确保导管底端埋入混凝土面以下 1~4m,灌注应连续进行。一旦发生机具故障或停电停水及导管堵塞或进水等事故时,应采取有效措施进行处理,以便尽快恢复灌注混凝土,同时做好记录。

孔内事故预防措施

①选择有经验、责任心强的施工队伍,保证操作人员的素质; ②加强钻具检查,对加工不良的钻具严禁使用; ③对孔内水头高度,泥浆的相对密度和粘度经常观察和检测,发现问题及时解决,尤其在钻孔排渣、提锥除土或因故停钻时应保持孔内规定水位和规定的泥浆性能指标,以防坍孔; ④钻孔作业应分班连续进行,在土层变化处捞取渣样判明土层,并与地质资料核对,根据土层情况采取相应措施,保证施工质量; ⑤升降钻锥须平稳,钻锥提出井口应防止碰撞护筒或孔壁,防止钩挂护筒底部,钻杆的拆装应迅速。

注意问题

⑴ 土层中成孔与钢护筒安设的垂直度对桩体垂直度影响巨大;

⑵ 定位用的混凝土护筒与钢护筒合理配套使用,能有效缩短钻机定位时间,提高施工效率;

⑶ 软岩及土层中使用旋挖斗一次成孔; 硬岩中先用螺旋钻头成小孔,然后用旋挖斗进行扩挖成孔。

旋挖钻用于地铁工程钻孔桩施工优势明显,适用性强; 自动化程度高,劳动强度低; 钻进效率高; 成桩质量好; 环境污染小。能显着地提高工程施工效率和工程质量。在合理选取施工方法与施工工艺时,能最大限度地节省物力,财力,人力等资源。对企业效益和社会安全具有双赢意义。

相关知识

旋挖钻机在施工中遇到的问题及解决办法

旋挖钻机施工作为一种新兴的施工工艺,是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。在建筑行业中应用越来越广泛,施工中遇到问题也越来越多,未来保证成桩质量,为后期施工奠定基础,我们需要了解钻机施工中遇到的问题,知道如何解决,小编总结分析了旋挖钻机在施工遇到的各种不良的成因及其防治措施。

1、坍孔

在灌注过程中如发现井孔护筒浆内泥浆位忽然上升溢出护筒,随即骤降并冒出气泡,应怀疑是坍孔征象,可用测深锤探测。如测深锤原系停挂在砼表面未取出的现被埋不能上提,或测深锤探测砼面时达不到原来深度,相差很多,均可证实确为坍孔。

坍孔原因可能是护筒底脚周围漏水,孔内水位降低或在潮汐河流中,当涨潮时孔内水位差减小,不能保持原有静水压力,以及由于护筒周围堆放重物或机器振动等均可引起坍孔。

发生坍孔后应查明原因,采取相应的措施,如保持或加大水头、移开重物、排除振动等,防止继续坍孔,然后用吸泥机吸出坍入孔中的泥土,如不继续坍孔可恢复正常灌注。坍孔不严重时可回填至坍孔位置以上,并采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施,继续钻进。坍孔严重时应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹粘土回填,暂停一段时间后查明坍孔原因,采取相应措施重钻。坍孔部位不深时可采取深埋护筒法,将护筒周围土夯实重新钻孔。

2、孔身偏斜

遇有孔身偏斜、弯曲时应分析原因,进行处理。一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔,使钻孔正直;偏斜严重时应回填粘性土到偏斜处,待沉积密实后再钻进。来源:考试大的美女编辑们

3、扩孔、缩孔

遇有扩孔、缩孔时应采取防止坍孔和防止钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻锥磨损过甚、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的,前者应注意及时焊补钻锥,后者应采用失水率小的优质泥浆护壁。已发生缩孔时宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。

4、糊钻、埋钻

糊钻、埋钻常出现于正循环(含潜水钻机)内回转钻进和冲击钻进中。遇此应对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备进行检查计算,并控制适当的进尺;若已严重糊钻,应停钻提出钻锥,清除钻渣。

5、卡钻

卡钻常发生在冲击钻孔。卡钻后不宜强提只宜轻提,轻提不动时可用小冲击钻锥冲击或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。

6、掉钻落物

掉钻落物时宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞,若落体已被泥沙埋住,应按前述各条,先清除泥砂,使打捞工具接触落体后再打捞。

在任何情况下,严禁施工人员进入没有护筒或其它防护设施的钻孔中处理故障。当必须下护筒或其它防护设施的钻孔时,应检查孔内无有害气体,并备齐防毒、防溺、防坍埋等安全设施后方可行动。

对于旋挖钻机施工这种新的工艺来说,我们还需要积累更多的经验,特别是对于施工中遇到的各种问题,都需要我们认真的总结,分析,确保以后遇到相同情况不会茫然不知所措。相信随着旋挖钻机的深入推广,我们学到的会越来越多,处理问题会越来越来简单,工作也会越来越顺利。

存在问题

新产品研发能力相对不足

现在几乎所有的旋挖钻机制造商都实现了产品的系列化,但是在向小型化和大型化方向发展的同时,国内的生产企业研发创新能力不足日益凸显,制造商普遍缺乏对旋挖钻机基础性和适应性的研究,建立在工程实际情况和客户需求上的模拟工况研究和产品多功能化的研究更是乏善可陈,使得研发出来的小型钻机或者超大钻机缺乏实用性与先进性。

集体性不适应

在国际化的背景下,旋挖钻机取得了国内市场的成功,但是,面对复杂多变的国际市场竞争很多企业仍然表现得无所适从。以高品质服务代替产品质量的做法并不符合国际惯例,此外,价格战的阴影仍然困扰中国企业。

基础性资源领域的缺失

在目前行业火爆热销的背后,是高档材料短缺,产品和工艺相对落后、进口外购件依然紧缺的现实,是原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力缺乏的现实。

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