随着全球经济的高速发展,基本建设范围的持续拓宽,以人为本和保护环境的理念及至相关法津法规实施的不断强化,使桩基础特别是现浇混凝土灌注桩基础几乎取代了基他基础,得到了广泛的应用空间。旋挖钻机因其效率高、污染少、功能多的特点,适应上述综合发展的需求,在国内外的现浇混凝土灌注桩施工中得到了广泛应用。
旋挖钻机的英文为Rotary Drilling Rig,除配置各种回转斗作业外,也要配置短螺旋和长螺旋钻进,安装套管护壁钻进,配合摇管装置和冲抓斗等进行会套管施工;配合伸缩式导杆抓斗进行地下连续墙施工,配合潜孔锤进行硬岩破碎施工;更换作业装置后也可进行旋喷施工和正循环施工;也可以配置液压锤、振动锤、柴油锤等进行其他形式桩基出的施工。
旋挖钻机一般适用粘土,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。对于具有大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机,可以适应微风化岩层的施工。为了满足施工要求,旋挖钻机底盘和工作装置的配置具有装机功率大、输出扭矩大、机动灵活、多功能、施工效率高等特点。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以内),最大钻孔扭矩620kNm。
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根据旋挖钻机的主要技术参数,如扭矩、钻孔直径、钻深、发动机功率、整机质量等,可分为大中小3种类型。
目前国外的旋挖钻机主要分为以欧洲为代表的方形立柱加平行四边形连杆机构的独立式,以日本为代表的履带起重机附着式。
欧洲的独立式旋挖钻机具有以下特点:
(1)动力头由一个或多个液压马达驱动,一类为宝峨、永腾为代表,转速较低、没有高速反转。另一类以土力、迈特、卡萨为代表,动力头运转由一至两个大排量变量马达驱动,高速反转由另外一个小马达驱动,还有一类如意马,直接通过行星减速机的换档来实现高速反转甩土。前面两种结构简单,液压配管方便,成本低,后面一种液压管布管复杂,减速机结构复杂,易出故障,造价高。
(2)钻杆分为摩阻式与机锁式。机锁式又分为间断式和齿条式。摩阻式钻杆用于普通地层钻进,机锁式用于坚硬地层钻进。旋挖钻机工作时,钻杆同时承受拉压、剪切、扭转、弯曲等复合应力。欧阳旋挖钻机所遥的伸缩钻杆均采用高强度特殊合金无缝管制造。设计制造都有一些特殊的要求。这样才能达到质量轻,传扭大、耐磨损、寿命长。
(3)立柱采用箱形结构,刚性好,重量轻。滑道多采用耐磨方形无缝管,便于传递大扭矩。立柱支撑机构有三种形式,一种为平行四边形小三角结构,其特点是变幅范围大,可整机放倒,折叠,降低运输高度和长度。缺点是前面重量偏重,稳定性稍差,不能承受超大扭矩。另一种为大三角结构,以宝峨为代表,其特点是结构简单,稳定性好,能承受大扭矩。缺点是运输时要拆开,费时,需要辅助起重设备,第三种以西班牙拉马达公司、意大利安特高为代表,虽然也是大三角支承结构,由于装有辅助起架油缸,整机也能放倒折叠,具有以上两种结构的优点,结构新颖,经济实用。
(4)主卷扬是旋挖钻机的关键部件,根据旋挖钻机的施工特点,在钻机每个工作循环(对孔下钻-钻进-提钻-回转-卸土),主卷场的结构和功能都非常重要,钻孔效率的高低、钻孔事故发生的几率,钢丝绳寿命的长短都与主卷场有密切的关系。欧洲的旋挖钻机都有钻杆触地自停和动力头随动装置以防止乱绳损坏钢丝绳。特别是意大利迈特公司的旋挖钻机,主卷扬的卷筒容量大,钢丝绳为单层缠绕排列,提升力恒定,钢丝绳不重叠碾压,从而减少钢丝绳之间的磨损,延长了钢丝绳的使用寿命。国外旋挖钻机主卷扬都采用柔性较好的非旋转钢丝绳,提高使用寿命。
(5)底盘分为专业桩架底盘(可横向伸缩,带有后支腿,立柱三点式支承,如BAUER、BSP等);旋挖钻机专业底盘(横向伸缩式底盘,如SOILMEC、CASAGRANDE、LLAMADA等);起重机履带底盘(如LIEBHERR等);挖掘机履带底盘(上车后部加长,立柱下加支腿,工作装置独立,如IMT、WIRTH、MGF等);汽车底盘(为了提高机动性,主要在城区或要求快速施工的场合使用的,如MAIT、CMV、SOILMEC等。)
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应用前景
混凝土质量的改善,桩基础施工技术的完善,灌注桩承载能力的提高,以及城市环境法规的严格执行,混合物灌注桩几乎取代了其他基础,成为应用最广泛的基础,国内外成孔作业中各种钻孔机(反循环、旋挖钻机、全套管)的比例迥然不同,在国外大直径混凝土灌注桩施工中,旋挖钻机一般占2/3以上,反循环钻机在欧洲市场几乎不再使用,而国内钻孔机产品中反循环钻机的产量点近90%。
旋挖钻机因其具有装机功率大,输出扭矩大,轴向压力大,机动灵活、施工效率高、环保等特点,配合不同钻具,适应我国大部分地区的地质条件,成为适合建筑基础工程中成孔作业最理想的施工机械。近年来,北京地铁、环线路网建设、特别是青藏铁路、奥运场馆、首都机场新航站楼等大型工程的施工中,旋挖钻机高效、环保、效益高的优势得到公认。
采集人:汪渝华 文章来源:自动化在线 图片来源:百度


