附录:
旋挖钻机简介
一、概述
旋挖钻机的英文为Rotary Drilling Rig,旋挖钻机施工工艺在我国是近几年才发展起来的一种较先进的桩基施工工艺,被誉为“绿施工工艺”,其特点是旋挖钻机能自动定位,垂直旋孔,成孔质量好。成孔速度快、工作效率高、施工质量好、环保特点突出,尘土泥浆污染少。
旋挖钻机一般适用于黏土,粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层。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,主要用于铁路、市政、公路桥梁、工业和民用建筑等基础施工中。目前,旋挖钻机的最大钻孔直径为3m,最大钻孔深度达120m,(主要集中在40m-60m)。
二、旋挖钻机的发展简史
旋挖钻机是在回转斗钻机和全套管钻机的基础上发展起来的,第二次世界大战前,美国CALWELD首先研制出回转斗,短螺旋钻机。二十世纪五十年代,法国BENOTO将全套管钻机应用于桩基础施工,而后由欧洲各国将其组合并不断完善,发展成为今天的多功能组合模式。意大利土力公司首先从美国将安装
在载重汽车上和附着在履带起重机上的钻机引入欧洲,动力头为固定式,不能自行安装套管,难以适应硬质土层施工,1960年德国维尔特和盖尔茨盖特公司同时开发了可动式动力头。1975年德国宝峨公司研制了配有伸缩钻杆的BG7型钻机,该钻机直接从底盘提供动力,配置可锁式钻杆实现加压钻孔,钻孔扭矩增大,可实现在紧密砂砾和岩层的钻孔。日本于1960年从美国引进CALWELD旋挖钻机,同时加藤制作所开发了15-H型钻机。以后开发了可配套摇管装置和抓斗的钻机,1965年日立建机研制了利用挖掘机底盘装有液压加压装置的钻机,1974年开发了利用液压履带起重机底盘由液压马达驱动的钻机。1980年日立建机与土力公司合作开发了为提高单桩承载力和扩底灌注桩的施工领域。德国宝峨的加入和日立建机与住友建机的联盟进一步促进了旋挖钻机技术在日本的发展。日本的旋挖钻机扭矩比欧洲的同类产品小。
在我国,1984年天津探矿机械厂首次从美国RDI公司引进了车载式旋挖钻机。1988年北京城建工程机械厂仿制了土力公司1.5m直径附着式旋挖钻机。1994年郑州勘察机械厂引进英国BSP公司附着式旋挖钻机,1998年上海金泰股份有限公司与宝峨合作组装BG15。1999年哈尔滨四海工程机械公司和徐州工程机械股份公司先后开发了附着式旋挖钻机和独立式旋挖钻机。2001年经纬巨力第一台旋挖钻机试制成功。2003年后三一、山河智能等多家生产厂家的旋挖钻机陆续下线,产销两旺。
三、旋挖钻机的产品类型
旋挖钻机根据其扭矩、发动机功率、钻孔直径、钻孔深度及钻机整机质量可以分为3种类型:小型机——钻孔直径0.5-1m,钻孔深度40m左右,整机质量400KN左右;中型机——钻孔直径0.8-1.8m,钻孔深度60m左右,整机质量650KN左右;大型机——钻孔直径1-2.5m,钻孔深度80m。
(一)国外产品
1、目前国外的旋挖钻机主要生产厂家为:
德国:BAUER(宝峨)、LIEBHERR(利渤海尔)、Delmag、WIRTH、MGF,意大利SoilMec(士力)、MAIT(迈特)、CMV、CASAGRANDE(卡萨格兰特)、IMT(意马)、ENTEGO;西班牙:LLAMADA;日本:日车车辆、HITACHI(日立)、住友、加藤;芬兰:JUNTTAN、TAMROCK;美国:APE、Ingersoll-Rand (英格索兰);英国:BSP等。
2、产品见下表
(二)国内产品
我国同类产品的开发生产尚处于初始阶段,产品数量和品种较少,由于种种原因,都没有能够形成系列的成熟产品。国内的旋挖钻机主要生产厂家为:湖南山河智能、湖南三一、徐工、中联重科、徐州东明、北京巨力、天津宝峨、石家庄煤机、连云港黄海、哈尔滨四海、内蒙古北方重汽、宇通重工、南车时代、山东鑫国、郑州勘察等。具体产品如下:
1、徐工RD18型:最大成孔直径:带套管时1.5m,不带套管时2m;最大成孔深度60m;工作状态整机质量65.795t;发动机额定功率246kW(2100r/min);动力头额定扭矩180kNm,额定工作转速7-23r/min。卷扬力:主卷(第一层)160kN、副卷(第一层)80kN;主副卷最大升、降速度55m/min。
2、三一SYR200 SYR200型:采用250kW的CAT C-9电喷涡轮增压中冷发动机,海拔4500m 以上地带照常工作,钻机钻孔转速7-26r/min,反转甩力200kN;桅杆左右倾斜角度6°;桅杆倾斜角度5°(前)、15°(后);最大钻孔深度60m;最大钻孔直径2m;标准钻杆配置时的总重量62t。
3、北京经纬巨力ZY-200型:康明斯发动机功率246kW;动力头最大扭矩200kNm;转速0-20r/min;不带钻杆时整机重量60t。最大钻孔深度60m;最大钻孔直径2.2m。
4、内蒙古北方重汽ZY-200型:采用卡特底盘,康明斯M11-C330发动机功率246kW;动力头最大扭矩200kNm;转速0-20r/min;不带钻杆时整机重量60t。最大钻孔深度60m;最大钻孔直径2.2m。
四、旋挖钻机与循环钻机适用范围的区别
许多人认为旋挖钻机比传统循环钻机的钻孔直径更大、深度更深,其实这是一个误区。通
常旋挖钻机适合的钻孔深度在40-60m以内,钻孔直径在2m以内,而国产的反循环钻机的钻孔深度可达上百米,钻孔直径可在3m以上,旋挖钻机几乎做不到,这是由钻机的结构所决定的。旋挖钻机的取
土依靠伸缩钻杆,当孔深加大时,必然要使用更长的钻杆,而钻杆加长必然会造成钻杆自重的增加,这样考虑整机平衡使得设备成本增高。另外,如果钻深过大,将造成在孔内钻进时间大大少于提钻卸土等辅助时间,使得工效大打折扣。虽然旋挖钻机的钻孔深度和直径相对于循环钻机没有优势,但是在工效、环保、移位,尤其是地层适应能力等方面占有绝对的优势,而这些特点正好能解决基础施工中最常见的问题。
五、选购旋挖钻机注意事项
目前,我国市场上的旋挖钻机种类较多,且价格都比较昂贵,若想买到性能、价格都比较理想、适合自己开拓市场需要的机型,在选型时应重点考虑以下几个问题:①根据企业所施工的桩基领域,选择钻孔能力适宜的机型;②对不同厂家同一级别产品,重点对比动力头额定回转扭矩、主卷扬单绳提拔力、机器重量三个参数,选择三者都较大的机型;③认真分析钻机的性能价格比;④尽量选择售后服务好的厂家;⑤清楚厂家的动力头额定输出扭矩、液压系统额定工作压力、主卷扬安全系数等衡量钻机实际能力和工作可靠性的重要参数。确定了机型大小后,选购旋挖钻机需考虑以下事项。
(一)钻机扭矩
依据工程需要选择钻机扭矩,确保钻机能够可靠地工作在钻机的高效区。钻机的高效区一般指钻机在正常钻进时,平均进度为5m/h以上。例如使用短螺旋钻头和筒式钻头,在土层成孔直径800mm,钻机
应有80kNm的扭矩,成孔直径每扩大100mm,钻机扭矩应增大10kNm。在密实度大的砂层、砾石屋,成孔直径每增大100mm,钻机扭矩应增大15-20kNm。必须指出,钻机成孔速度和钻头的结构及结构参数有非常密切的关系。
(二)钻机钻杆
钻杆要将动力头的全部扭矩一直传递到孔底的钻头上,并且还要将加压液压缸的压力、动力头自重和钻杆自重等稳定地传递到几十米以下的钻头上,因此当钻进较坚硬的地层时,钻杆要同时承受大扭矩和大钻压,还要克服很大的弯矩,如果钻杆达不到要求,则很容易损坏。钻机采用的加压方式主要体现在钻杆的形式上,摩阻式伸缩钻杆,在软土层钻进效率较高;机锁式钻杆,适于钻进硬岩层,但对操作的要求较高,需到加压点加压;自锁式钻杆,可随时加压,传扭效果好。
钻杆长度应根据成孔深度确定,在成孔深度范围很大时,应选择两套钻杆,一套不短于60m 的长钻杆和一套40m左右的短钻杆。为保证最大直径的钻头安装,一般中、小型钻机钻杆中心线和钻桅滑道面距离应不小于1m,大型钻机不小于1.2m。钻杆减振。橡胶减振只有减振功能,可减少每节钻杆端部磨损,保证钻杆的使用寿命。弹簧减振、橡胶—弹簧复合减振除了有效保证钻杆的使用寿命外,还可以通过振动将钻头内难以卸掉的粘土类渣土卸掉,提高工作效率。弹簧减振的钻杆,采用振动卸土方法时弹簧使用寿命较短。应严格控制振动振幅和振动次数,并应备有备用弹簧。一般短钻杆采用弹簧减振,长钻杆采用橡胶减振。
(三)钻桅调整结构
钻机的钻桅调整结构目前有三角形和平行四边形两大类。在施工现场,从钻机现场安装、拆卸以及施工中穿越空中障碍等情况看,平行四边形的钻桅调整结构更实用。
(四)辅助系统
1、旋挖钻机应有自动测深装置,既可测量每次钻深,以可测量总的钻深。这对钻机成孔质量和安全操作必不可少。
2、钻机还应配有垂直纠偏装置,有自动和手动两种方式,以便随时、快速地调整和修正钻杆垂直状态,保证成孔质量。
3、钻机安全装置包括紧急停车和驾驶室防护装置。紧急停车装置主要防止钻机工作时,驾驶员视力盲区发生钻机伤人等事故。
4、钻机各部位有能够进行维修保养的空间,零部件更换方便,钻机配备的专用工具和通用工具齐全、耐用。
(五)其它事项
动力系统要求工作可靠,无故障工作时间长。一般应采用国内备件好解决的名牌发动机;液压、电气系统要求性能可靠;钻机的运输尺寸应控制在最大长度13m左右,宽度3.2m以内,高度3.2m以下。
六、结语
从整体上看,国内的旋挖钻机与发达国家的同类产品相比还有差距。目前国内使用的钻机中,有的是整机直接从国外进口;有的是在国内组装;国产钻机的关键部件仍从国外进口。在我国旋挖钻机的大量应用只是近几年的事,我国还缺乏相应的产品标准,尚未编制旋挖钻机施工规范,没有系统的工法研究,缺少技术培训,基本理论的研究有待深入,旋挖钻机与土木工程及施工工艺结合的非常紧密,需要各钻机生产厂家及施工部门开展与旋挖钻机相关的(基本结构工作原理、液压技术、机电控制技术、安全规程等)科研开发,技术培训,施工经验的交流等活动,适时地制定旋挖钻机产品标准及施工工法。
发动机额定功率