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旋挖钻机的选购及各品牌对比

旋挖钻机的选购及各品牌对比


长久以来,国内基础施工使用的钻孔机主要是电机驱动的转盘钻孔机、浅水工程钻孔机、长螺旋钻机等机械式钻机,行走方式主要为步履式或滚管式,用泥浆泵、沙石泵等正反循环排渣方式,这些钻机技术落后,存在着扭矩小,作业效率低,移动不方便,泥浆污染重等缺点。

  目前在国外发达国家,这些钻机已被淘汰且被先进的大扭矩液压履带式钻机施工所代替。在国内,2001年,随着青藏铁路施工的进行,大量旋挖钻机涌入中国,国内的旋挖钻机市场开始很快地发展起来。旋挖钻机可适于砂土、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。

 

1 旋挖钻机的性能特点

  旋挖钻机是一种适合建筑基础工程成孔作业的桩工机械。旋挖钻机一般以柴油机为动力,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。

  旋挖钻机通过底部带有活门的桶式钻头的回转破碎岩土,并直接将其装入钻头内,然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,这样循环往复,不断地取土、卸土,直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层,可采用干式或清水钻进工艺。而在松散易坍塌地层,则必须采用静态泥浆护壁钻进工艺。它的主要特点是:

(1)成孔速度快。

  原来我国的公路、铁路、桥梁和大型的建筑物的基础桩施工大多采用传统的循环钻机或冲击钻机,生产效率很低。而采用旋挖钻机的,由于钻头直接从孔内提取岩土,故成孔速度快。由于孔底沉渣少,易于清孔,故工程质量得到了充分的保证。

(2)施工现场环保、干净。

  旋挖钻机由钻头旋挖取土,钻杆将钻头提出孔内再卸土。旋挖钻机的泥浆用量很少且仅仅用来护壁,而不用于排渣,成孔所用泥浆基本上等于孔的体积,且泥浆经过沉淀和除砂还可以多次反复使用。因而,旋挖钻机施工现场整洁,对环境造成的污染小,降低了施工成本。

(3)移动方便、机动性强。

  旋挖钻机底盘采用履带式挖掘机底盘,可自行行走,准确定位钻孔。此外,旋挖钻机能独立作业,机动性强,适应复杂地形,钻机的安装、拆卸无需辅助设施来完成,占用空间小,能靠墙操作。

(4)适应地层能力强。

  旋挖钻机配备不同钻头,即可用于对付沙层、土层、卵砾石、岩层等不同地质,不受地域限制。

(5)适用各种桩基工程。

  旋挖钻机除用于旋挖钻进外,经简单改装后,还可用于长螺旋、地下连续墙等施工,适用范围极其广泛。

(6)使用方便、维修简单。

  旋挖钻机的主要部件均为较为普遍的原产地部件厂家提供(如泵、发动机、马达、减速机等),可直接得到原产地厂家的售后服务支持。同时,旋挖钻机结构简单,故障率极低。

(7)孔口回填土对钻孔桩的影响少。

  旋挖钻机一般配备2m左右的孔口护筒(如孔口回填土较厚可加长),而且钻机本身可埋设护筒,这样可尽量避免孔口回填土对钻孔桩的影响。

(8)孔口掉泥、产生的沉渣少。

  旋挖钻机采用水下导管灌注混凝土。这是一种非常成熟的灌桩工艺,可避免孔口掉泥、灌注过程中产生的沉渣带来的不利影响。

 

2 旋挖钻机选购的原则

  目前国内外可供选择的旋挖钻机性能范围非常大,各个厂家的主导产品均是最大钻孔直径在1.5m-2.0m之间,而钻孔灌注桩的最常用的桩径一般为1.2m-1.5m,考虑到安全储备系数,这类钻机对于施工这种桩径是非常适合的。同时,有些厂家生产的钻机孔径范围非常大,大型钻机孔径可达到3m,为用户提供了一个非常宽的选择范围,可适用不同的工程需要。用户可根据自己的资金情况及常用的工程情况,综合考虑性价比,选购不同价格、不同性能优势的钻机。在此,我们给出一些旋挖钻机选购方面的建议。

2.1 选购前需要考虑的类型

  选择旋挖钻机的原则应该是能满足用户目前的主要工程需求,兼顾今后可能发生的工程需求。此外,旋挖钻机的性能参数要留有发展余地。

  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供选购:

(1)小型旋挖钻机。

  小型旋挖钻机的应用:各种楼座的护坡桩、楼的部分承重结构桩、城市改造市政项目的各种小于1m的桩、适用于其他用途的桩。

  小型旋挖钻机的技术参数:扭矩100kN·m、发动机功率170kW、钻孔直径0.5m-1m、钻孔深度40m左右、钻机整机质量40t左右。

(2)中型旋挖钻机。

  中型旋挖钻机的应用:各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩、大型建筑、港口码头承重结构桩、城市内高架桥桥桩、其他适用桩。

  中型旋挖钻机的技术参数:扭矩180kN·m、发动机功率200kW、钻孔直径0.8m-1.8m、钻孔深度60m左右、钻机整机质量65t左右。

(3)大型旋挖钻机。

  大型旋挖钻机的应用:各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩、其他大型建筑的特殊结构承重基础桩。

  大型旋挖钻机的技术参数:扭矩240kN·m、发动机功率300kW、钻孔直径1m-2.5m、钻孔深度80m、钻机整机质量100t以上。

2.2 选购时需要考虑的参数

  确定了大小机型以后,选购旋挖钻机器需要考虑的参数有以下几个:

2.2.1 钻机扭矩

  选择钻机扭矩要依据工程需要,确保钻机能够可靠地工作在钻机的高效区,其选择原则有二:一、钻机在正常钻进时能够平均进度5m/h以上。二、在土层,成孔直径每扩大100mm,钻机扭矩应增大10kN·m;在密实度大的砂层、砾石层,成孔直径每增大100mm,钻机扭矩应增大15??20kN·m。

2.2.2 动力、液压、电器系统

  动力系统要求工作可靠,无故障工作时间长,一般应采用国内外的名牌发动机,如卡特彼勒、康明斯等。液压系统和电气系统则考虑其可靠性,液压和电子元件应性能可靠,服务好、国内备件好解决。

2.2.3 钻杆

  钻机的钻杆可以分为摩擦钻杆和锁紧钻杆两大类。摩擦钻杆是指钻杆上的键只能传递扭矩而不能传递钻压的钻杆,而锁紧钻杆是指钻杆之间通过加压平台可以锁成一个刚性体对地层加压钻进的钻杆。摩擦钻杆在提钻时不需要解锁,操作简单,但由于加压能力有限无法钻进较硬地层。锁紧钻杆的地层适应能力强,但需要解决提钻时可能对钻杆造成强烈冲击的问题。锁紧钻杆又可分为简单的加压式钻杆和六键式嵌岩钻杆。简单加压式钻杆可以实现加压,但加压平台较窄,压强较大,容易磨损造成加压失效,因此不能真正适应坚硬地层的施工;而六键式嵌岩钻杆的加压平台宽大,可以稳定地传递大钻压,又因为是六键结构,钻杆本身抗失稳的能力很强,可以有效地克服钻杆的细长杆效应。

  钻杆的选购:目前从钻杆形式上,可分为牙楔式、半牙楔式、摩阻式3种。选择钻杆形式应该按照牙楔式、半牙楔式、磨阻式的顺序。牙楔式、半牙楔式在坚硬的地层中成孔时,可以可靠地实现钻杆加压,在硬地层和一般地层成孔时。钻杆加压力的可控程度很好。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。为了保证卸渣方便,考虑到钻机的大小,一般中、小型钻机钻杆的最底部安装钻头的四方部分,在钻桅处于最高位置时,距地面应不小于6m,大型钻机应不小于7m。为了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1000mm,大型钻机不小于1200mm。

  钻杆减振方式的选购:钻杆减振方式目前有橡胶减振、弹簧减振、橡胶--弹簧复合减振。橡胶减振只有减振功能,可以减少每节钻杆端部磨损,有效保证钻杆的使用寿命。弹簧减振、橡胶--弹簧复合减振除了可以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,有效提高工作效率。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。建议短钻杆采用弹簧减振,长钻杆采用橡胶减振。

2.2.4 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类。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,具有更大的实用优势。

2.2.5 辅助功能

(1)钻桅垂直度自动检测控制功能。

  旋挖钻机在工作时,钻桅要经常随着上车回转移动,因油缸泄漏,钻桅受冲击等原因,在工作过程中易造成钻桅的倾斜,影响成孔质量,因此为了保证钻桅在工作过程中的垂直度,满足旋挖钻机工作时钻桅垂直度要求,需考虑旋挖钻机的钻桅垂直度自动检测控制功能。

(2)旋挖钻机回位自动对正功能。

  旋挖钻机在循环作业时,每次循环均应精确对准孔位,以确保成孔质量。旋挖钻机回位自动对正系统,就是在回转控制油路中增加信号反馈控制系统,采用角度传感器或限位装置,使旋挖钻机的钻具自动对正孔位。此系统不仅可以提高整机作业效率,减少操作人员的劳动强度,更重要的是提高了成孔质量和整机性能。

(3)钻孔深度自动检测功能。

  旋挖钻机在钻孔过程中能通过光电传感器,利用电子检测系统自动全过程检测钻孔的深度,并能通过荧屏进行数码显示。旋挖钻机配备自动测深装置,既可测量每次钻深,又可测量总的钻深。

(4)钻孔速度及扭矩自适应控制技术功能。

  钻孔速度及扭矩自适应控制技术功能可根据土壤阻力情况,充分利用发动机功率,自动改变动力头转速及扭矩,最大限度地提高钻进效率。

(5)故障诊断功能。

  故障诊断功能通过分布于机器各部位的传感器采集机器工作状态数据,由总线传输至机载PC,进行信号分析,并与工作数据库比较,实现对机器工作状态的实时监测,并能与专家系统连接,实现机器常见机械、液压、电气故障的智能诊断。

(6)安全装置功能。

  旋挖钻机有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旋挖钻机工作时,驾驶员视力盲区发生旋挖钻机伤人等事故;驾驶室防护装置主要防止飞溅物击中驾驶室以及意外翻车时对驾驶员造成的伤害。

2.2.6 钻头钻具

  购买钻机时,根据具体情况应考虑同时购买部分钻头。目前国内外旋挖钻机钻头的三种常用进土结构有:

(1)短螺旋钻头。

  旋挖钻头主要以短螺旋钻头为主,它主要靠螺旋叶片之间的间隙来容纳从孔底切削下来的土、砂砾等。这种钻头结构简单、造价低,地层较好时,使用它也可达到好的效果,如果地下砂砾石较多或含水较多时,在提钻时很容易掉块,钻进效率低,甚至于不能成孔。

(2)单层底旋挖钻斗。

  在地下水位较高,或含砂砾较多的地层,目前多数旋挖钻机均采用钻斗钻进,用静压泥浆护壁。这种钻孔工艺已明显优于短螺旋钻头钻孔。最早的旋挖钻斗是单层底,在底下方有对称的两扇仅可向斗内方向打开的合页门。当钻斗钻进时,孔底切削下来的土、砂经合页门压入斗内;在提钻时,在斗内土砂的重力作用下,两扇门向下关闭,以阻止砂土漏回孔内。由于这种重力作用 不是十分可靠,时常发生合页门关闭不严,造成砂土漏回孔内,降低了钻进效率,还会影响孔底清洁度。

(3)双层底旋挖钻斗。

20世纪90年代以来,国外的一些钻机制造公司,在原单层底钻斗的基础上,开发出双层底的旋挖钻斗。其特点是第二层底可以相对回转一个角度,以实现斗底进土口的打开与关闭。即在顺时针旋转切削时,底部的进土口为开放状态,当钻完一个回次后,将钻斗逆时针旋转一个角度,致使进土口强行关闭,从而使切削物完整地保存在斗内。实践表明,在复杂地层中,双层底钻斗的钻进效率及孔底清洁度明显优于单层底钻斗。

2.2.7 运输尺寸

  根据我国运输车辆和城市道路、桥梁的实际情况,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。


 

旋挖钻机一种常用的施工工艺

旋挖钻孔机的施工工艺规范至今尚无上级标准发布,旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械.广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基础施工工程,配合不同钻具,适应于干式(短螺旋),或湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业,旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活,施工效率高及多功能特点。旋挖钻机适应我国大部分地区的土壤地质条件,使用范围广,基本可满足桥梁建设,高层建筑地基础等工程的使用.目前,旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。因此对旋挖钻机的施工准备与常用清水施工工艺进行技术上探讨有着十分重要的意义。

一、施工准备

1、资料准备

(1)开工前应具备场地工程地质资料和必要的水文地质资料,桩基工程施工图及图纸会审纪要。

(2)场地和邻近区域内的地下管线(管道、电缆)、地下构筑物、危险建筑、精密仪器车间等的调查资料。

(3)主要施工机械及其配套设备的技术性能资料,所需材料的检验和配合比试验,对所需的材料必需作材料的物理性能试验,并委托有资历的试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验。

(4)具有有效的桩基工程的施工组织设计或施工方案,有关载荷、施工工艺的试验参考资料。

会审图纸

  作好详细的安全技术交底,施工前充分发扬民主,调动职工的积极性、创造性,使参与施工的全体职工参加对施工方案的讨论,提高对安全生产质量保证的重视,并对各部门进行考评。

2、施工机械与设备

  用的测量仪器,如、经纬仪、水准仪、钢卷尺、旋挖钻孔机、电焊机等机械设备须有出厂合格证。施工所需要的设备建议参见表1:

3、中小型机具的要求

(1)搅拌机

  机体安装坚实平稳、搭有防雨操作棚;各类离合器、制动器、钢丝绳、防护

罩必须安全、可靠有效;操作手应持证上岗;必须有良好的单独接地。

(2)手持电动工具

  必须单独安装漏电保护器;防护罩安全有效;外壳必须有接地或接零;橡皮线不准破损。

(3)电焊机

  有可靠的防雨措施;有良好的接地或接零保护;一、二次线接线处应有齐全的防护罩;二次线应使用线鼻子;配线不许乱搭、乱拉,焊把绝缘良好;焊工持证上岗。

(4)气瓶

  各类气瓶有明显的色标和防震圈,不准在露天曝晒;乙炔气和氧气瓶距离应大于5m;乙炔气瓶在使用时必须装回火防止器;皮管应用夹头紧固;操作人员必须持证上岗。

4、安装钻具

 钻具具有一定的刚度,在钻进中或其他操作时,不产生移动和摇晃,钻具的安装应符合生产厂家的标准。施工时可配用短螺旋钻头、回转斗,岩心钻头,岩心回转钻头等各种规格的钻头。施工时,根据不同的土壤、地质条件按下列规定选择不同的旋挖钻孔机的钻头:短螺旋钻具,适用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土,中等密实以上的砂土,风化岩层。螺旋回转头,采用泥浆护壁,适用于地下水位以上的粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。岩心螺旋钻头,适用于碎石土、中等硬度的岩石及风化岩层。岩心钻头,适用于风化岩层及有裂纹的岩石。钻头规格由用户据实际工程的情况选购选配。

5、常用清水施工工艺

  钻孔机的旋挖钻进成孔工艺:旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土,并直接将其装入钻头内,然后再由钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,这样循环往复,不断地取土卸土,直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层,可采用干式或清水钻进工艺,无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层,或有地下水分布,孔壁不稳定,必须采用静态泥浆护壁钻进工艺,向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下仅对旋挖干取土成孔法施工工艺进行探讨。

(1)清水施工工艺的成孔工艺流程:

在成孔过程中不需泥浆护壁,而是钻头在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用,在旋挖钻进过程中,钻头往返于孔底与地表之间,所形成的孔壁比较粗糙。旋挖钻孔灌注桩的桩土之间的咬合作用较强,能较好地反映出混凝土桩体与黄土及粉质粘土之间的相互作用效应。工艺流程见图1。

(2)场地布置原则

  根据设计要求合理布置施工场地,先平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。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;规划行车路线时,使便道与钻孔位置保持一定的距离;以免影响孔壁稳定;施工场地为旱地而且在施工期间地下水位在原地面以下时,将场地平整夯实,清除杂物;场地位于浅水时,采用筑岛后在顶面安装钻孔机,筑岛顶面高出施工水位1.0m左右;钻孔机底盘不宜直接置于不坚实的填土上,以免产生不均匀沉陷;钻孔机的安放位置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。

(3)桩位放样

  桩位放样,按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样,进行钻孔的标高放样时,应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置,使其误差在规范要求内。

(4)钻孔机就位

  钻孔机就位时,要事先检查钻孔机的性能状态是否良好。保证钻孔机工作正常。

(5)埋设钢护筒

(6)在准确放样的前提下埋设护筒,埋设护筒的方法和要求,应符合JTJ041-89(以下简称《规范》)的规定。如果钻孔是在陆地上进行的,则一般采用挖坑法,比较简单易行。

(7)钢护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端,钢护筒平面位置与垂直度应准确,钢护筒周围和护筒底脚应紧密,不透水。

(8)埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样,把钻孔机钻孔的位置标于坑底。再把钢护筒吊放进坑内,找出钢护筒的圆心位置,用十字线在钢护筒顶部或底部,然后移动钢护筒,使钢护筒中心与钻孔机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查,使钢护筒坚直。此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土,要分层夯实,达到最佳密实度。以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落,如果护筒底土层不是粘性土,应挖深或换土,在坑底回填夯实300-500mm厚度的粘土后,再安放护筒,以免护筒底口处渗漏塌方,夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎木方对称吊紧,防止下窜。

(9)钢护筒的制作及埋设的原则

  长度4m以内的钢护筒,采用厚4—6mm的钢板制作,长度大于4m的钢护筒,采用厚6~8mm钢板制作;钢护筒埋置较深时,采用多节钢护筒连接使用,连接形式采用焊接,焊接时保证接头圆顺,同时满足刚度、强度及防漏的要求;钢护筒的内径应大于钻头直径,具体尺寸按设计要求选用;钢护筒埋设深度应满足设计及有关规范要求。若桩孔在河流中,应将钢护筒埋置至较坚硬密实的土层中深0.5m以上;钢护筒顶高出施工水位或地下水位1.5-2.0m,并高出施工地面0.3m;钢护筒埋设前,先准确测量放样,保证钢护筒顶面位置偏差不大于5cm,埋设中保证钢护筒斜度不大于1%;埋设钢护筒前,采用较大口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置后,提出钻斗且用钻斗将钢护筒压入到预定位置。用粗颗粒土回填护筒外侧周围,回填密实。

10)钻孔施工

  钻孔机成孔一般为清水施工工艺,无需泥浆护壁;若有地下水分布,且孔壁不稳定,可向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下是旋挖钻机钻孔施工的基本操作:

  清水施工时,将钥匙开关打到电源档,旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面,按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻桅起立桅及调垂,即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置,旋挖钻机的显示器显示桅杆工作画面。从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的x轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将桅杆从运输状态位置起升到工作状态位置,在此过程中,旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号,通过数学运算,输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制。实现桅杆平稳同步起立桅。同时采集限位开关信号,对起立桅过程中钻桅左右倾斜角度进行保护。在钻孔作业之前需要对桅杆进行定位设置,一般情况下,做直孔作业,所以需要对桅杆进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在桅杆相对零位±5°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业;而桅杆超出相对零位±5°范围时,只能通过显示器上的点动按钮或左操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在调垂过程中,操作人员可通过显示器的桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态,使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。在施工过程中,有时也需要斜孔作业。操作人员需要通过显示器上的自动定位按钮进行自设定零位,然后再进行相同的调垂操作。

  清水施工钻孔时通过显示器按钮直接进入主工作界面,然后进行钻孔作业。钻孔时先将钻斗着地,通过显示器上的清零按钮进行清零操作,记录钻机钻头的原始位置,此时,显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字,操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置,从而操作钻孔作业。在作业过程中,操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的显示一一动力头压力,加压压力、主卷压力,实时监测液压系统的工作状态。旋转开孔,以钻头自重并加压作为钻进动力,一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度,长条形柱动态显示钻头的运动位置,孔深的数字显示此孔的总深度。当钻斗被旋转挤压充满钻渣后,将其提出地表,操作回转操作手柄使机器转到弃渣车的位置,将钻渣装入弃渣车,完毕后,通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置,或通过手动操作回转操作手柄使机器手动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。旋转开孔后,以钻头自重并加压作为钻进动力。当钻斗被旋转挤压充满钻渣后,将其提出地表,装入弃渣车,同时观察监视并记录钻孔地质状况。

(11)地质情况记录

  地质情况记录按相应的地质的相关的表记录;旋挖钻孔机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》,主要填写内容为:工作项目,钻进深度,钻进速度,及孔底标高;《钻孔记录表》由专人负责填写,交接班时应有交接记录;根据旋挖钻孔机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录,绘制孔桩地质剖面图,每处孔桩必须备有土层地质样品盒,在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间;旋挖钻孔机孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认,由设计单位确定是否进行变更设计;钻孔时要及时清运孔口出渣,避免妨碍钻孔施工、污染环境;钻孔达到预定钻孔深度后,提起钻杆,用测量孔深及虚土厚度(虚土厚度等于钻深与孔深的差值)。

(12)成孔检查

  成孔达到设计标高后,对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查,不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定,当钻孔为干孔时,可用重锤将孔内的虚土夯实,采用直接用测绳及测孔器测,若孔内存在地下水,可采用泵吸反循环抽浆的方法清孔,则采用水下灌注混凝土施工的方法进行钻孔的测孔工作,清孔时合理控制泥浆的粘度与含砂率;经质量检查合格的桩孔,及时灌注混凝土。

(13)清孔

  清孔是孔桩施工,保证成桩质量的重要一环,通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求,采用正循环回转钻进技术的清孔方法为:桩孔终孔后,将钻具提高20~50cm,采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆,并维持正循环30min以上,直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、泥浆含砂量小于4%为止。工程桩孔因有较厚的松散易坍土层,清孔后不能立即终孔,而在孔内下入钢筋笼,安装好灌浆导管后施行二次清孔作业,以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求,保证砼成柱质量。

国内旋挖钻机市场概况及产品一览

旋挖钻机是在第二次世界大战后发展起来的新型钻孔设备。我国从上世纪80年代开始引进吸收,但一直没有取得太大的进展。直到2001年,国家重点工程青藏铁路大规模施工启动。缘于施工地层很多是永冻的土层、砂砾、不规则泥页岩,还有软硬互层灰岩,有的冻土厚度达到百米以上,中铁集团开始采用旋挖钻进施工工艺。2002年3月开始,大量的旋挖钻机进入青藏铁路线施工,到8月中旬统计有100多台,其中国产设备9台。同期,在北京五环路的基础施工中,旋挖钻机已占了绝大多数,最多时达到了30多台。旋挖钻机在青藏铁路和其他工程中的大量使用引起了施工和生产制造企业的格外关注,大大推动了旋挖钻机开发和应用。各国际知名厂家迅速进入中国市场,国内一些有实力的工程机械制造商也开始研制旋挖钻机。

2000年徐工集团RD18型钻机研制成功,最大成孔直径2m、最大钻深60m,有3台在青藏铁路和多台在北京的工程中使用。2001年北京经纬巨力工程机械有限公司研试成功ZY120、ZY160、ZY200型旋挖钻机,参加青藏铁路建设的施工热潮。2003年3月三一重工研制成功履带可伸缩的SYR220型旋挖钻机,先后在青藏铁路、北京银泰大厦、鞍钢高炉、天津、南京等工地接受了施工考验。2003年6月杭州天锐机械有限公司TR200C型旋挖钻机下线,最大成孔直径2m、最大钻深62m,应用于青藏铁路建设。2003年山西省机械施工公司申报了静态泥浆护壁、旋挖式钻孔灌注桩施工国家级工法,国土资源部勘探技术研究所抓住了北京等大城市和青藏铁路线大量使用旋挖钻机的机遇,及时地把研制的旋挖钻头推向市场,并在旋挖钻进工艺方面也作了深入的研究。2003年9月石家庄煤矿机械有限责任公司与芬兰永腾公司合作生产出XZ20型旋挖钻机,目前已在山东淄博胶济快速铁路工程中施工。2004年在北京奥运国家体育馆建设工地一次使用旋挖钻机16台。

  近三年,在青藏铁路、北京奥运、上海世博会工程及各大城市地铁城铁工程的拉动下,旋挖钻机的销量节节攀升。目前,国内各种型号旋挖钻机市场拥有总量(到2003年)为500多台,其中国产旋挖钻机占15%左右,国外二手旋挖钻机约为20%。

 

1 国产旋挖钻机

  目前,国内生产旋挖钻孔机厂商有十余家,主要有徐工科技、湖南山河智能、三一重工、北京经纬巨力、河北石家庄煤机、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。这些公司的产品质量参差不齐,与发达国家的同类产品相比还有一定的差距,如钻桅垂直度自动控制技术,孔深荧屏显示系统等智能控制技术等。主要国内的生产厂家产品情况如下:

1.1 徐工的RD系列产品

RD系列产品旋挖钻孔机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。该系列钻孔机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、孔深数码显示等全液压自带动力的全新液压钻孔机,一般整机操纵采用液压先导控制、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。该系列钻机配合不同钻具,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。该机还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等,实现多功能特点,其施工效率高,是市政建设、铁路、公路桥梁、地下连续墙、水利、防渗护坡等理想的基础施工设备。

RD系列产品履带式旋挖钻机底盘采用可伸缩式液压履带底盘,发动机是符合欧II标准的进口CUMMINS涡轮增压发动机,满足高原施工要求。采用动力头配有摩擦式和内锁式钻杆通用的回转驱动套,进口液压变量马达和双速进口减速机,具有钻进、高速抛土、安放套管等多种功能,系统可根据土层情况自动改变钻进扭矩和转速,提高施工效率。采用平行四边形变幅机构和三角架过渡连接,可方便的调整作业半径,并使钻桅始终保持垂直状态。采用带有防护网安全保护结构的防噪驾驶室,座椅可调,驾驶室内带有冷暖空调和切断先导系统的安全手柄。控制面板上装有压力、发动机监控等常用仪表,驾驶员可随时监控整机运行状况,调整参数等。

1.2 山河智能SWDM系列旋挖钻机

  湖南山河智能机械股份有限公司开发的SWDM-20旋挖钻机融合了现代液压桩工机械新技术和新工艺,可配长螺旋钻头、短螺旋钻头、回转斗、岩心钻、液压桩锤、连续墙抓斗等多种钻具,可钻进粘土层砂土、卵石层和中风化岩石层,可应用于道路桥梁、码头、高层建筑等地基基础工程施工。该机采用康明斯M11-C330电喷涡轮增压中冷发动机,力士乐液压元件,采用液压可伸缩式履带专用底盘结构,其主要特点有:

(1)采用山河智能自主开发的旋挖钻电子控制系统SUNWARD DESARS。该系统采用二级分布控制结构,应用CAN BUS技术和虚拟仪表技术,在基于嵌入式系统的工程机械控制器和真彩LCD显示屏上编程实现。本控制系统具有:发动机功率极限调节;立桅全自动找垂和立桅图形导引手动找垂二种功能(自动立桅精度达到0.1度,调整时间小于10秒);钻孔深度自动记录,钻进过程动画显示;上车回转图形导引定位,快速自动找回;整机运行状态全面监控,设备故障诊断,自动报警与记录。

(2)高性能内置式的主、副卷扬,主卷扬具有可控式自由下落功能,在钻进过程中主卷扬具有自动跟进功能。

(3)动力头配备了双马达、双减速期,可根据地基的地质条件自动改变钻进回转速度和输出扭矩。同时通过电液控制具有高转速甩土卸渣功能。

(4)多种钻杆选择:摩阻式钻杆、自动机锁式伸缩钻杆、长螺旋钻杆、大口径短螺旋钻具。

1.3 三一的SR系列旋挖钻机

  三一重机生产的SR220C/SR200/SR158/SRC100系列旋挖钻机是大口径桩基础工程施工高效成孔设备。该机采用三段式组合桅杆、进口卡特彼勒主机、自动两速行走马达、可伸缩式履带、CAT原装C-9电喷涡轮增压中冷发动机、摩阻式钻杆5×13/5×14,其多挖斗配置可配短螺旋钻头、普通钻斗和捞沙钻斗,多种钻杆选择:自动内锁互扣式伸缩钻杆、磨阻式钻杆、长螺旋钻杆、大口径短螺旋钻杆。该钻机采用三一自主开发的PLC电子控制系统,利用程控技术对液压系统、整机调平、报警、钻孔深度、故障诊断、参数设置等进行综合控制;该机使用电液先导控制自动调整桅杆垂直度,ECM电子模块实时监控,多达16项报警功能。

1.4 河北石家庄煤矿机械公司XZ-20A型旋挖钻机

  河北石家庄煤矿机械公司XZ-20A旋挖钻机是石家庄煤矿机械有限责任公司在引进芬兰永腾(JUNTTAN)公司先进技术生产的新一代桩机产品。该旋挖钻机采用了多种先进技术,具有优良的性能,整机外观美观,布局合理,工作稳定。其桅杆可平行放倒在底盘上,方便快捷转移工作场地,并能整体长距离运输。该机动力头、钻杆等均从永腾公司进口,制造成本较高、质量较好。

 

2 国外旋挖钻机

  国外主要生产厂商有:德国宝峨(产品系列为BG12-BG25)、意大利土力(产品系列为R412-R618)、意大利MAIT(产品系列为HR130-HR240)、意大利IMT(产品系列为AF6-AF50)、意大利CMV(产品系列为TH12-TH25)、意大利卡萨格兰第(CASAGRANDE)、芬兰永腾(JUNTTAN)、日本日立、日本日车、日本神钢等。国外旋挖钻机产品中最大扭矩可达360kNm,发动机功率达448kW,钻孔直径4m,钻深90余米等。

2.1 德国宝峨(Bauer)公司

  德国宝峨公司其产品系列为BG12-BG25;在国内的天津宝峨公司是德国宝峨公司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公司产品的售后服务。该公司最新组装生产的BG20旋挖钻孔机,该机最大的特点是动力头为双级扭矩输出,配置有两级重型减震器和万向接,当小扭矩输出时,最大钻进速度可达到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,能适应坚硬复杂地层的钻进,耐用可靠;发动机额定功率仅为145kW,耗油量小,储备功率低,主要适于在平原施工;其二级变幅的结构形式较为特别,在转台上升起一横向支柱,变幅油缸安装在上面。这一设计可以加大变幅油缸安装距,增大钻桅的稳定性。但它也使转台的设计变的复杂,且升高了运输时的整车高度,另一个特点是主副卷扬都安装在钻桅上,节省了回转平台上的安装空间,便于转台的布置。这一结构使其整机外形较小,特别是回转平台与底盘显得小,外观上显得前重后轻,有一种不安全的感觉。但多年的使用经验证明此结构是可靠的,较小的机重有利于降低成本。

  宝峨BG20旋挖钻机地层适应能力强,使用嵌岩钻头可钻进单轴抗压强度超过100MPa的岩石,在国内已有多次钻进强度超过70MPa的岩石;可用动力头直接驱动套管进行长护筒施工,并在国内有大量施工实例;配置M6-L3-T5标准的重型卷扬机,在半载荷的情况下可达到卷扬机的全寿命。

 

  宝峨BG20旋挖钻机的主要参数:

  动力头扭矩:191kN·m(在30MPa时)

  动力头最大转速:60 r/min

  钻桅高度:22.8m

  整机重量:72吨

  最大钻孔直径:2000mm(钻孔中心到钻桅外缘距离为1m)

  最大钻孔深度:使用4节钻杆时可达58.8m;使用5节钻杆时可达70m

  卷扬机最大拉力:17t(M6-L3-T5欧洲标准)

2.2 意大利意马(IMT)公司

  意大利意马(IMT)公司是一家以旋挖钻机为主要产品的家族企业。其开发生产的凯式传压方式旋挖钻机系列以其优越的性能和独特的技术特点享誉全球。该机在国内由维昌贸易(上海)有限公司销售,其主要特点如下:

(1)自动内锁互扣凯式伸缩钻杆取代了传统的磨阻式钻杆,能够传递很大的轴向压力,大大提高了动力头施于伸缩钻杆并传递到钻具上的下压力,使钻孔的效率大大提高。

(2)自行开发的液压驱动动力头,有多档无级变速钻进以适应不同的地址要求。变量液压马达的斜盘可自由调整达到不同的流量(转速7??28rpm)保证恒功率输出。同时,通过液动转换有高转速甩土卸渣(转速110rpm)功能。动力头均配置为双马达、双减速机,提供了克服坚硬岩石所需的大扭矩及堵转力。目前IMT液压动力头扭矩有60、80、120、150、180、220、250、300、500 kN·m。

(3)IMT钻机可用于长螺旋挖进、大口径短螺旋和旋挖钻进、坚硬岩石的钻进、可安装套管护壁钻进(无需其它动力源)、下普通护筒(短时、便捷)、钢筋笼吊装入孔(应用副卷扬);可使用自动内锁互扣式伸缩钻杆和摩阻式钻杆(动力头无需改动);可配置长螺旋、短螺旋钻土、短螺旋钻岩石、双底倒锥形旋挖钻头,清孔钻头、筒式岩石钻等,可根据需求选用有同的钻具。

(4)多项辅助功能,可选配摆管器,可利用动力头及凯式钻杆加压传输下护筒,可直接安装液压抓斗,适应连续墙方桩用,实现一机多用。

(5)主卷扬具有钻杆触地自停和动力头随动装置。

 

IMT AF220旋挖钻机基本参数:

  最大扭矩:250 kN·m

  最大旋挖深度:66m

  最大桩径:2000mm

  最大旋挖速度:7??27 r/min

  反转甩土转速:115 r/min

  主卷扬提升力:220kN

  底盘型号:CAT330CHP

  包含标准钻杆配置的总质量:66t

2.3 意大利土力公司

  意大利土力公司的钻机与其它厂家产品的区别,最主要是下面几点:

(1)钻机的全部,包括钻杆及钻头,均采用计算机辅助设计,各高应力区均得到加强处理,可靠性高。

(2)广泛采用多功能设计,可配置地下连续墙工作装置,这种装置广泛用于地铁及大型建筑基础施工中。

(3)在液压,控制和电气系统,采用的是“总功率变量+恒功率变量+负荷传感系统+电液比例伺服控制”。钻机可根据地层软硬程度,自动调整扭矩及钻速的比例,保持高工效,而不必完全依赖操作手的经验。并可使钻机实现“微动”,使钻机在就位,调整垂直度时,具有非常高的准确性。动力头最大输出扭矩覆盖所有钻速范围,高速甩土使用专用马达,延长钻进马达寿命。

(4)所有“R”系列钻机的钻架均采用“平行连杆机构+三角形支撑”。即可保持钻机在工作时钻架的稳定性,也可保持钻架对地面垂直的情况下,改变工作半径。这一特性非常适合城市狭窄场地的施工。

(5)在相同级别(单纯按动力头扭矩大小分级法)的钻机里,土力公司的发动机功率,机重,主卷扬单绳提拔力均大于其它厂家。

(6)可根据用户需要,加装钻架自动调节垂直系统、钻机自动对孔系统以及在驾驶室内加装显示器,监测所有工作参数,提醒设备保养,自动诊断电气故障并可储存在磁卡上。

 

  土力R625型大口径旋挖钻机基本参数:

  最大钻径:2500mm

  最大钻深:77m

  最大输出扭矩:240kN·m

  最高钻速:30 r/min

  最高卸荷转速:140 r/min

  发动机型号/功率:

  道依茨 BF6M1015C/300kW

  最大钻压力/钻压行程:201 kN /6.5 m

  最大提拔力:264 kN

  主卷扬单绳提拔力:240 kN

  机器工作重量: 68??70t

2.4 意大利麦特(MAIT)公司

  在MAIT公司目前研制的系列旋挖钻机中,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,可通过更换不同的工作装置,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。MAIT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250mm-800mm桩径,该系列钻机可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, HR240-800钻机可达到最大钻进扭矩790kN·m,最大钻径3m,最大钻深llOm;最小的BABYDRILL钻机钻径仅仅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,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,扭矩输出有三档: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”档位,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。MAIT旋挖钻机在国内由中基发展公司总代理。

MAIT HR180S型旋挖钻机基本参数:

  最大钻孔直径:1800mm

  最大钻孔深度:60m

  最大输出扭矩:207kN·m

  反转卸土转速:140rpm

  最大起拔力:200kN

  主卷扬提升力:180Kn

  整机重量:54t

  发动机/功率:Caterpillar/250kW

2.5 意大利卡萨格兰地(CASA-GRANDE)公司

  意大利CASAGRANDE公司从1963年开始生产各种地质处理设备,提供钻孔直径从1.3~2.7m,深度到87m的不同型号的旋挖钻机,在国内由宝马机械有限公司代理。其主要特点为:使钻机很快得进入工作状态。(1)液压系统采用了恒功率控制和多路功率传递的设计,采用力士乐恒功率系列液压泵,在系统需要时可实现自动多路压力/流量补充,确保功率恒定。同时各工作装置为高压设计,最高压力达350MPa,并可达到高功率满负荷,但正常工作时的压力为280 MPa以延长系统的使用寿命。整机液压系统为先导负反馈恒功率变量自动控制系统。

(2)自行研制并生产的液压驱动动力头,采用了液压恒功率控制和多挡无级变速等先进技术,使钻机工作时会根据不同的地质情况,通过调整液压马达的斜盘达到不同的转速和输出扭矩。同时也可以通过单独的液压马达实现高转速 (131 r/min) 甩土卸渣功能。动力头配置均为三马达、多级减速,以保证在硬岩施工时所需的最大扭矩。

(3)箱形钢制桅杆具有很好的刚性和稳定性。动力头可在给进加压液压缸或加压卷扬机的作用下沿着桅杆导轨垂直移动。

(4)CASAGRANDE钻机的驾驶内装有垂直度仪及其它系统工作情况监控表,驾驶员可随时监控并校正桅杆(X、Y、Z轴)的垂直度和桩孔的深度。同时具有多个系统非正常状态报警项目。

(5)CASAGRANDE研制生产的凯式磨阻/增扭机锁式钻杆的钻杆壁较厚,同时,每管壁上加焊了凸凹导向条,增加了钻杆刚性并同时减少了挠性变形,在一定程度上还避免了折断、钻斜、偏桩并且延长了使用寿命。为适应不同的地质要求,配有如长螺旋、短螺旋钻土钻具,短螺旋嵌岩钻具,双底旋挖钻筒,取芯钻头等,可根据需求选用。

2.6 德国MGF公司

  德国MGF公司DBA系列全液压旋挖钻机专用于大口径及坚硬地层施工的钻孔钻机,在国内由北京阜泓兴业贸易有限公司总代理经销。该机采用美国卡特彼勒330C的挖掘机底盘,配置可伸缩履带(加宽到4.5m),该机主要特点如下:

(1)配有MGF公司自行开发并生产的可变速大扭矩钻进和高速甩土卸渣的动力头,最高转速可达100 r/min,在钻进期间可根据土质进行转速自动调整转换,实现恒功率钻进,提高进尺效率。动力头均配置为双马达、双减速机,提供了克服坚硬岩石所需的大扭矩及低转速,同时也延长了动力头的使用寿命。目前德国MGF液压动力头扭矩有132、184、248、378、488kN·m,可根据需要选用不同的液压动力头。

(2)该钻机的大臂部分设计成平行四边型铰接机构,它是由一个固定的三角块连接大臂、桅杆和桅杆支角油缸,可通过大臂的移动而相对于钻机桅杆的前后轴线移动(垂直移动),并可随意放倒桅杆(带钻杆)方便地穿过低矮的障碍物和保养维护。

(3)配有先进电脑控制和自动监测系统及显示器:垂直度能自动检测及显示于驾驶员的面前且根据需求来调整桅杆的垂直度;有精确度高的深度仪,可随时检测桩孔的深度;有主副卷扬超高限位停止装置和大臂超前限微停止装置;各报警装置先进,自动实现一、二、三级报警,钻机报警项目共16个。

(4)用途广泛,可用于长螺旋旋挖钻进、大口径短螺旋和旋挖钻进、坚硬岩石及风化岩石的钻进、可安装套管护壁钻进(无需其他动力源)、下普通护筒(短时、便捷)、钢筋笼吊装入孔(应用副卷扬)、选配安装连续墙抓斗、挤锁互扣式伸缩钻杆、磨阻式伸缩钻杆(动力头无需改动选配件)。

 

MGF公司DBA18HD型全液压旋挖钻机基本参数:

  最大输出扭矩:184kN·m

  钻孔转速:10~65rpm

  甩土速度:100rpm

  最大加压力:160KN

  最大提拔力:200KN

  加压系统行程:6000mm

  发动机/功率:卡特彼勒C-9电喷涡轮增压/250kW

  主卷扬提升力(第一层):160kN

  最大钻孔深度:60m

  最大钻孔直径:2000??2500mm

  整机重量:65t


饶老师:18581212176(微信同号)

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