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旋挖钻机的发展历史

文章出处:中一惠龙    责任编辑:hnzyhl;发布时间:2018-10-26 15:44:57    点击数:0   

  旋挖钻机是一种适合在建筑基础工程中成孔作业的施工机械,具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高等特点,适应我国大部分地区的土壤地质条件。配合不同钻具,适应于短螺旋、回转斗及岩层的成孔作业。对干硬性黏土可不用稳定液护壁的干式旋挖工法,一般的覆盖层采用静态泥浆护壁的湿式旋挖工法,它广泛应用于铁路、公路桥梁、市政建设、高层建筑等地基础钻孔灌注桩工程。  

 

 

1  旋挖钻机的发展历史 
       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(Earth DriII),在德国、日本这类工法相当普遍。 
      我国在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型旋挖钻机。最近几年我国旋挖钻机取得了快速发展。目前国内生产旋挖钻孔机厂商有十余家,主要有徐工科技、三一重工、北京经纬巨力、河北石家庄煤机、湖南山河智能、杭州天锐、北方重汽、哈尔滨四海、郑州金牛、连云港黄海、兰州通用、新河钻机等。国外主要生产厂商有意大利意马(IMT)公司、意大利CMV 公司、意大利迈特公司、意大利土力公司、德国宝峨公司、芬兰永腾(JUNTTAN)、日本日立、日本日车、日本神钢等。 

2  旋挖成孔的工艺优势 
1)广泛的适应性  在硬土地层,由于传统钻机的自重有限,不可能给钻头施加更大的进给压力。而旋挖钻机由于采用动力头装置,动力头的给进力加上钻杆的重量,钻进能力强。据统计,在相同的地层中,旋挖钻机的成孔速度是转盘钻机的5~10 倍。 
2)良好的环保性  目前国内传统钻机多采用连接钻杆形式和掏渣桶掏渣,在钻进过程中多采用泥浆循环方式,泥浆对于这类钻机起润滑、支护、置换和携带钻渣的作用。随着环保对城市建设愈加严格,传统钻机面临更大危机,而旋挖钻机采用动力头形式,其工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗,利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘,然后快速提出孔外,在不需要泥浆支护的情况下,可实现干法施工,即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下,泥浆也只起支护作用,钻削中的泥浆含量相当低,这使污染源大大减少,进而降低了施工成本,也改善了施工环境,成孔效率高。 
3)提高灌注桩的承载力  由于旋挖钻机的特殊成孔工艺,它仅需要静压泥浆作护壁,所采用的泥浆一般用膨润土、火碱、纤维素等配置,在孔壁不形成厚的泥皮。此外由于钻头的多次上下往复,使孔壁粗糙、不易产生缩径。与传统的钻孔灌注桩相比,旋挖钻孔灌注桩的承载能力提高。  

3  旋挖钻机的结构特点及技术进步 
1)旋挖钻机的底盘  底盘可分为专用底盘、履带液压挖掘机底盘、履带起重机底盘、步履式底盘、汽车底盘等。履带专用底盘,结构紧凑、运输方便、外形美观、造价高。履带起重机底盘,工作装置采用附着型式,主臂分为可伸缩箱型结构和框架结构,可兼作旋挖钻机和履带式起重机,节约设备投资。步履式底盘,一般为三支点液压步履式行走支架,稳定性好,但移动运输不够方便、造价低,目前国内少数厂家采用。在80年代国外曾采用过汽车底盘,是以重型载重汽车底盘为基础,工作时放下支腿。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)钻杆、钻具  钻杆是一个关键部件,分为内摩阻式外加压伸缩钻杆和自动内锁互扣式外加压伸缩钻杆。内摩阻式钻杆在软土层钻进效率高,锁扣式钻杆提高了动力头施于钻杆并传到钻具的下压力,适于钻进硬岩层,对操作的要求也较高。为了提高作业效率,一台钻机大多配备两套钻杆。钻具有多种,目前有长螺旋和大直径短螺旋钻头、回转钻斗、捞砂斗、筒形钻斗、扩底钻头、岩心钻头等。 
3)动力头  动力头有液压传动、电机传动、发动机传动,无论何种都具备低速钻进、反转高速甩土功能。目前大都采用液压驱动,有双变量液压马达、双速减速机驱动或低速大扭矩液压马达驱动。动力头的钻进速度一般都具有多档,适合在多种工况下作业。电机驱动一般采用特制的恒功率双速电机,力矩大、过载能力强。80年代在履带起重机上附着工作装置,单设一台发动机驱动,目前由于液压技术和底盘制造技术的进步,此种方式一般不多用了。 
4)电子控制技术  90年代国外旋挖钻机的控制技术逐步实现智能化,目前国外旋挖钻机普遍具备发动机和泵的电子控制系统,能指导主泵最佳输出,使液压负载与发动机转速相匹配,从而利用发动机的最大功率。发动机转速可在负荷较小或无负荷时实现自动控制,自动降低发动机转速,减少油耗、降低噪声和废气的排放量。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。还具备回转倒土控制、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、整机启动前预先自动检测功能。国外旋挖钻机还设有GPS定位系统和移动电话数据传输系统。

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