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旋挖钻孔机技术现状及发展趋势

发布于:2019-05-17
  1.概述

    旋挖钻孔机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的桩工机械。该类钻机一般具有全液压驱动,履带行走,360°回转,自行起落架。具有噪声低、振动小、扭矩大、多功能、成孔速度快、机动灵活、施工效率高、多种速度调节、电子自动监控等特点,克服了以往电动式钻孔机的不足。并将有逐步取代电动式钻机的趋势,该机主要适于砂土、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,主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑等基础施工中。

    2.国内技术现状

    我国于1986年首次在基础施工中引进旋挖钻孔机,1988年北京城建工程机械厂仿制意大利土力企业1.5m直径的附着式旋挖钻孔机.1994年郑州勘察机械厂引进英国BSP企业附着式旋挖钻孔机,同年,德国宝峨企业在天津成立全资企业,组装BG20型旋挖钻孔机,1998年上海金泰股份有限企业与德国宝峨企业合作.组装生产BGl5、BG24型旋挖钻孔机。目前国内生产旋挖钻孔机厂商有近十家,主要有徐工科技、天津宝峨企业、北京经纬巨力、河北石煤机企业、三一重工等。

    徐工科技主要产品有RDl8旋挖钻孔机,该类钻机是在广泛吸取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,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、自动检测钻孔深度和钻桅垂直度,采用液压先导控制,操作方便舒适。该类钻机采用进口CUMMINSM11系列发动机,是同类产品中储备功率大的机型,特别是在高原施工时将能经受恶劣施工条件的考验。

    天津宝峨企业是德国宝峨企业设在天津的一家独资企业,主要组装宝峨BG系列旋挖钻孔机和连续墙施工设备,并提供在中国所有宝峨企业产品的售后服务。主要机型为BG20旋挖钻孔机,该机大的特点是动力头为双级扭矩输出,当小扭矩输出时,大钻进速度可达到60rpm,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。

    北京经纬巨力企业是香港独资企业,生产的产品主要有ZYl20、ZYl60、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。

    河北石家庄煤矿机械企业新推出的XZ一20旋挖钻孔机是该企业在引进芬兰永腾企业技术的基础上,采用技贸结合的方式生产的新产品,该机动力头、钻杆等均从进口永腾企业进口,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。

    2.国外技术现状

    国外生产旋挖钻机的企业主要有德国的宝峨企业、英国的BSP企业、意大利的MAIT企业、CMV企业、NCB企业等。目前欧洲的旋挖钻机一般都设有摇管装置、由二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),但各家企业的旋挖钻孔机都有自己的特点,宝峨企业钻机的立柱调整采用大三角形支撑结构,动力头可根据负荷自动调节回转速度,具有弹簧、液压两级减振以及大型钻机为达到套管设置深度的要求而增设的变矩器。

    CMV企业的钻机为了能在保证稳定性和垂直度的情况下改变工作半径以及穿越空中障碍物,采用平行连杆机构加三角形支撑型式,动力头可按土层自动调整扭矩和转速。 
意马企业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白停和动力头随动装置以防止乱绳和损坏钢丝绳。

    MAIT企业目前己开发定型的大口径系列旋挖钻机中,EBl2,HR45,HRl00,HR110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250mm~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企业系列旋挖钻机中,集国外钻机大输出扭矩与小机型为一身,机型HR240—800钻机,大钻进扭矩为790KNM,大钻径3M,大钻深11OM,小机型BABYDRILL钻机,小钻径250MM。MAIT企业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,可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,迈特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:既大扭矩——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。

    NCB企业的钻机配自制底盘,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。

    3.旋挖钻孔机发展趋势

    (1)底盘专业化。目前国内外生产的旋挖钻机绝大多数应用的是专用底盘,只有少数应用的是挖掘机底盘或起重机底盘,这些底盘在设计上没有兼顾旋挖钻机施工特点,在稳定性方面存在着一定缺陷。 
    (2)控制技术的智能化。在起钻桅控制、自动垂直调平、回转倒土控制、发动机的监控、钻孔深度测量及显示、车身工作状态动画显示及虚拟仪表显示、故障检测、报警及信息显示等方面逐步实现智能化控制。 
    (3)多功能化。即钻机采用的是多用途模块式设计,国外钻机一般可用于: 
    —大口径短螺旋和旋挖斗回转施工; 
    —长螺旋施工; 
    —全护筒跟管施工: 
    —全护筒跟管+磨桩机施工: 
    —液压抓斗地下连续墙施工; 
    —高压旋喷施工; 
    —潜孔锤施工; 
    —预制桩施工。 
    以上不同工法的施工,只需要选装不同的工作附件,便可做到一机多用,节约使用成本。 
    (4)安全保护。钻机的设计充分考虑操作人员的安全,并采取了一些措施: 
    —驾驶室前窗配有FOPS(防坠物保护): 
    —卷扬的高度限位; 
    —驾驶室内操作台安全控制: 
    —发动机、液压等参数显示、报警等。 
    (5)上、下车独特的水平调节系统。钻机的上车与下车的连接机构采用了独特的设计形式,通过左右特别的两个油缸,可进行上下车倾斜调节,当下车底盘倾斜时(施工场地为斜面时),上车驾驶室仍为水平,此功能既保证了钻孔时的垂直度,又可使操作手在舒适的位置长时间工作而不会感到疲倦。 
    (6)动力头MCS系统——套管钻进增扭装置。增加套管跟管钻进增扭系统,可减省摆管机的应用,大幅度降低使用成本。
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