技术知识
旋挖钻机
来源： 2015-09-20查看:6317
摘要:旋挖钻机
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
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：
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：
（2）楼的部分承重结构桩；
（4）适用于其他用途的桩。小型机的市场工作量覆盖比例达到30%以上
中型机
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：
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；
（4）其他适用桩。中型机的市场工作量覆盖比例达到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：
（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覆盖比例达到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。
国外状况：
技术特点
国外产品最大扭矩可达360kN·m，发动机功率达448kW，钻孔直径4m，钻深90余米等，品牌主要集中于土力、宝峨、意马、麦特、卡萨格兰第、巨力、日本产小扭矩旋挖钻机。国外的旋挖钻机一般都设有摇管装置、由两个或三个液压马达驱动的大扭矩动力头（可配套管连结器）、液压系统采用恒功率变量自动控制、自锁互扣钻杆、先进的监控仪表（如发动机和液压系统自动监测和报警系统、钻孔深度显示、钻桅自动测斜纠偏装置同时配有各种保险装置（如防止带负载起动，卷扬机超高限位等），但各家公司的旋挖钻机都有自己的技术特点。
德国宝峨公司
德国宝峨集团是国际最著名的专业基础工程承包商及设备制造商之一。宝峨公司成立于1790年，至今已有两百多年历史，总部位于德国巴伐利亚州舒本豪森市。从1950年开始，现任集团总裁卡尔汉兹-宝峨博士将宝峨公司逐步发展成为世界性的著名的基础工程承包商和设备制造商。1986年，托马斯-宝峨教授担任宝峨集团首席执行官，在他的带领下公司业务发展日趋壮大，2006年7月宝峨股份公司在法兰克福证券交易所上市，德国宝峨集团下设三大公司，分别是宝峨特殊地下工程股份有限公司、宝峨机械设备有限公司、宝峨资源有限公司，其业务涉及基础工程、钻井施工、基础工程设备和深井钻探设备制造、资源开发及环保技术服务和设备销售等各个领域。其中德国宝峨机械设备有限公司是目前全球最大的基础工程设备和深井钻探设备的制造商，拥有全面产品线，其制造的设备包括BG系列旋挖钻机、GB系列液压抓斗、BC双轮铣槽机、克莱姆多功能钻机、PRAKLA深井钻机、RTG钢板桩多功能钻机、TBA超深井钻机、豪斯赫尔潜孔钻机和牙轮钻机、PILECO柴油打桩锤、FAMBO液压打桩锤、ABS水平穿越钻机、欧钻动力头、MAT泥浆处理设备等。根据2009年的统计，德国宝峨机械设备有限公司名列全球工程机械50强第36位，是唯一进入前50名的专业基础工程设备制造商。
1992年德国宝峨公司在中国北京设立了代表处，开始了对华的业务。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旋挖钻机，生产的设备有：BG20H、BG25C、BG25、BG30、BG36等各种型号的旋挖钻机。1998年德国宝峨公司在上海成立了中德合资公司，2005年宝峨公司收购中方的全部股份后，成立了德国宝峨独资的上海宝峨机械有限公司，主要产品为： GB26、GB30、GB34、GB46和GB60型地下连续墙液压抓斗，以及RB50R2型车载钻机。宝峨天津机械工程有限公司和上海宝峨机械有限公司都采用德国总部提供的、最先进的生产技术和严格的质量管理体系，关键部件从德国原装进口，产品市场价格定位合理、性能可靠、特别是在坚硬、复杂地层的施工中更具优势。宝峨公司特别注重售后服务，拥有许多经验丰富的技术人员，并储存有大量备件，宝峨公司在国内还设有工程技术部，推广德国最新的施工技术，并为用户提供施工技术方面的支持和服务。2007年，宝峨机械设备（上海）有限公司成立，负责在中国的市场推广和销售工作。
宝峨（天津）机械工程有限公司和上海宝峨机械有限公司都已通过ISO9001的质量认证，有德国专家经常到工厂进行技术指导，以确保产品的质量。两个工厂分别于2008年5月和6月完成了工厂的扩建，目前已成为德国宝峨集团在德国本土之外最大的制造基地。
德国宝峨公司已在中国开展业务近20年，用户遍布全国各地。宝峨公司的产品已成功地应用于几乎所有的国内重点工程的建设中。如宝峨BC系列的双轮铣槽机曾应用于举世瞩目的长江三峡二期围堰防渗墙、冶勒电站、润扬长江大桥、深圳地铁、广州地铁、上海世博会工程、南水北调穿黄工程、上海中心工程、武汉地铁、南京四桥锚锭地连墙等工程中复杂地层的施工；宝峨BG系列旋挖钻机从2001年开始，大量应用于青藏铁路的建设，在极端恶劣的自然环境和复杂坚硬的地质条件下顺利地完成了许多极为艰巨桩基工程，在青藏线建设中发挥了重要的作用，之后，宝峨BG旋挖钻机又广泛地应用于京津、郑西、郑武、武广、京沪、哈大、沪昆、兰新、大西等铁路客运专线工程的复杂地层的施工中，在其他许多需要钻入坚硬岩石的项目中也经常能看到正在高效施工的宝峨钻机；1999年宝峨公司在上海生产了中国第一台地下连续墙抓斗，经过10多年的发展和应用，宝峨GB系列液压抓斗不断地应用德国最先进的技术，始终处于技术领先地位，宝峨GB系列液压抓斗以其先进的技术、可靠的质量、优异的地层适应能力、经济的使用成本赢得了市场的赞誉，已成为地铁、水利、城市建设、各种工业项目的地下连续墙施工中不可缺少的设备。宝峨公司的其他产品还广泛地应有于国内的基坑支护、隧道超前钻探和灌浆、煤层气开发、抢险救援、水井施工等各个领域的施工中，更多的新产品、新技术也正在不断地进入中国市场。
宝峨公司全体同仁真诚希望以我们丰富的施工经验、优异的设备性能、可靠的产品质量、专业的技术水平和完善的售后服务为更多的中国用户创造价值，共同开拓广阔的市场空间。
MAIT公司
已开发定型的大口径系列旋挖钻机中，EBl2，HR45，HRl00，HRll0为单一钻机功能设计。HRl30；HRl30/60；HRl80；HR260；HR300-570；HR240-800均为多功能设计：即该系列钻机在具有钻孔桩的功能外，通过更换不同的工作装置，还同时具有长螺旋（CFA），地连墙，预制桩，切割桩，全套管等施工的性能。在最近几年研制的中、小口径系列旋挖钻机：BABYDRILL，MINIDRILL，MIDIDRILL主要适合于城市建筑物内部及铁道、交通等一些狭窄地段施工，直径为250～800mm桩径，该系列钻机也具有多功能性能，配置不同的工作装置，可进行80m钻深微型桩孔、斜孔、高压旋喷等施工。在MAIT公司系列旋挖钻机中，集国外钻机最大输出扭矩与最小机型为一身，机型HR240-800钻机，最大钻进扭矩为790kN·m，最大钻径3m，最大钻深110m，最小机型BABYDRILL钻机，最小钻径250mm。MAIT公司采用自行设计的多功能底盘，稳定性好，重量轻，可配预留装置实现多功能，并具有上下车水平调整系统可进行倾斜调节，钻机的立柱采用平行连杆加三角形支撑型式，液压系统为多泵独立回路，动力头配有套管钻进增扭装置，钻机的摩擦钻杆驱动键的宽度和厚度大，自锁式钻杆为短键嵌入式可保证快速加锁和解锁，而且钻杆的材料采用专利配方，同时配有钻杆支架，另外卷扬机容绳量大、单绳缠绕可达到绳速高、提升力恒定和减少磨损。除此以外，MAIT系列旋挖钻机设置了功率及扭矩输出分级系统，扭矩输出有三挡：即大扭矩－低转数；低扭矩－高转数；中扭矩－中转数，功率输出：有高低两挡，用户可根据施工地质情况，设置不同的“扭矩－转数”挡位和“功率”挡位，满足各种类型地质条件快速施工的需要，达到高效节能的目的。
意马公司
采用卡特彼勒履带底盘，钻杆配有导向滑轮架以防止钻孔偏斜，动力头装有油浴式润滑、冷却系统和清洗泵，液压系统主油路采用双路传递功率设计，整机液压系统为先导负反馈恒功率变量自动控制系统，主卷扬机具有钻杆触地自停和动力头随动装置以防止乱绳和损坏钢丝绳。
NCB公司
钻机配自制底盘，动力头采用恒功率控制和多功率传递的设计，整机液压系统为先导负反馈恒功率变量自动控制，自锁式钻杆壁较厚，加焊有凹凸导向条以增加刚性和减少挠性变形，动力头有减振装量和清洗泵，卷扬机具有过载保护和限位保护装置，另外，在长螺旋钻孔施工时，由电脑控制混凝上灌入量。
CMV公司
意大利IMT公司
国际最著名的基础工程设备制造商之一，也是较早进入中国市场的厂家之一，其生产的AF系列旋挖钻机扭矩从6.3～500kN·m，成孔直径从1.2～3m，钻孔深度从32～90m，品种有十余种之多。展会上IMT公司参展的展品是AF180C旋挖钻机，最大扭矩205kN·m，最大钻深58m，最大桩径1800mm，该机采用美国卡特彼勒专用底盘及发动机，采用全电脑监控并设报警装置，各种数据直接显示在驾驶员面前，易于观察监控。底盘为内藏式液压可伸缩底盘，提高了施工时整机稳定性并有利于运输。采用独特的多牙嵌式内锁互扣式伸缩钻杆，可在钻孔过程中随时加压，无需上下移动寻找加压点，但该钻杆脱扣不如大牙嵌容易，在一定程度上影响施工效率。该机大扭矩液压动力头有多挡无级钻进以适应不同的地质要求。主卷扬具有钻杆触地自停和随动装置，在钻头触底时，主卷扬即停止，防止钢丝绳过度放松而乱绳，钻杆的随动装置可使钻杆与动力头保持同步。
BAUER公司
国际最著名的专业基础工程承包商及设备制造商之一，产品涵盖了基础施工所需的各种设备，旋挖钻机、地连墙液压抓斗、地连墙双轮铣槽机等产品均处于全球领先地位。国内进口BAUER公司的旋挖钻机较多，且BAUER公司早已在天津成立全资公司组装BG20型旋挖钻机，与上海金泰股份有限公司合作生产BG15型旋挖钻孔机等。
国外该类产品技术已趋成熟，比较著名的有德国BAUER公司，利勃海尔公司，意大利MAIT公司、土力公司、CMV公司等，从国外产品技术上看，有如下技术特点：整机采用钻孔深度、垂直度自动检测及控制；荧屏实时显示；钻孔定位技术；液压履带式伸缩底盘，保证了整机稳定性及良好的机动性能；自行起落可折叠式钻桅；大扭矩多节伸缩式钻杆，可匹配多种钻具，以适应不同作业需求；双速自适应动力头，既可进行钻孔，又能安放套管；采用了主、副卷扬的高度限位，动臂幅度限位及驾驶室内液控开关等安全保护装置；应用人机工程原理设计了新型操纵室，布置了冷暖空调，提高了操作舒适性等。
应用：
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。能显著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。
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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。[1]
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。
存在的问题：
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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