旋挖钻机发展历史

旋挖钻机旋挖钻机是一种专门的灌注桩成孔作业施工机械 广泛用于市政建设 公 路和铁路桥梁 高层建筑等基础施工 配合不同的钻头 适应于适用粘土 粉土 砂土 淤泥质土 人工回填土及含有部分卵石 碎石的地层等各种地质的成孔作业 可以适应 微风化岩层的施工 适用于我国大部分地区的土壤及地质条件 近年来 旋挖钻机作为 钻孔灌注桩施工中一种较为先进的施工机械 因其适应桩径范围广 桩位定位准确 成 孔质量好 自动化程度高 移动灵活方便等优点 特别是其具有高环保性和工作效率 在城市高层建筑基础及高速公路桥梁桩基施工中 显示出明显的优越性 1 国外发展状况 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 起源于美国卡尔维尔 公司 二战以前 在美国卡尔维尔公司问世 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 70 80 年代在日本得到快速发展 目前在国内销售旋挖钻机的 国外公司主要有德国宝峨公司 意大利士力公司 MAlT 公司 lMT 公司 CMV 公司等 国外生产旋挖钻机主要生产企业和产品如表 2 所示 目前国外的旋挖钻机一般都设有摇管装置由 2 个或 3 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 tzU 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 如防止带负载起动和卷扬机超高限位等 但各家公司的旋控钻机 都有自己的技术特点 具体分析如下 德国宝峨公司其产品系列为 BG12 BG25 在天津设有一家独资企业 宝峨公司钻机 的立柱调整采用大三角形支撑结构 遮设计可以加大变幅油缸安装距 增大钻桅的稳定 性 但他也使转台的设计变的复杂 且升高了运输时的整车高度 国外车型中也仅有 BAUER 公司一家使用此结构 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 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 MAlT 公司目前已开发定型的大口径系列旋挖钻机中 EB12 HR45 HR100 HR110 为单一钻机功能设计 HR 1 3 0 H R1 30 60 HR 1 80 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 250 800 mm 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 80 m 钻深微型桩 L 斜孔 高压旋 喷等施工 在 MAlT 公司系列旋挖钻机中 集国外钻机最大输出扭矩与最小机型为一身 机型 HR240 800 钻机 最大钻进扭矩为 790 kN m 最大钻径 3 m 最大钻深 110 m 最小机型 BABYDRILL 钻机 最小钻径 250 mm 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 1 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 自锁式钻杆为短键嵌 人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 卷扬机客绳量大 单绳缠绕可达到绳速高 提升力恒定和减少磨损 除此以外 MAlT 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 3 挡 即大扭矩低转数 低扭 矩高转数和中扭矩中转数 功率输出有高 低 2 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 意马公司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自停和动力头随动 装置以防止乱绳和损坏钢丝绳 NCB 公司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 自锁式钻丰千壁较厚 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 由电脑控制混凝土灌人量 CMV 公司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 表 2 国外旋挖钻机主要生产企业及产品一览表 序号 生产厂家 主要产品型号 1 德国宝峨 BAUER BG15 BG20 BG22 BG25 BG36 等 2 德国 MGF 公司 DBA18HD 30 3 奥地利利渤海尔 LIEBHERR HS833HD LD22 4 意大利意马 TMT AFB80 AF120 AF160 AF180 AF20 0 等 5 意犬利 CMV TH18 06 6 慧太利迈特 MAIT HR45 HR100 HR120 HR130 HR16 0 等 7 意大利土力 SOILMEC R312 R412 R516 R618 R 622 R825 R930 R940 T108 RT3 ST 8 意丈利昔萨布兰蒂 CASAGRANDE B1 25 B180 9 意大利 DTL DH380 CF6 CF4 CF3SK C F3S CF 10 意犬利爱特商 ENTECO E25 11 意太利 NCB 公司 NCB12 12 日本加腾公司 KE1200 KEI500 13 日奉住友重机 SD205 2 SD307 14 日立建机 HITACHI TH55 KH100 KH125 3 15 日立住友 HITACHISUMlTOMO Mx6515B MH5510B SDX207 16 日本车辆 NIPPON ED5500 TE4000 2 17 苷兰永畴 JUNTrAN PM18 30 2 国内发展状况 中国旋挖钻机产业起步晚 但发展较快 早在 20 世纪 90 年代初 国内旋挖钻孔需 求量少 市场基本被国外钻机所垄断 中国干 1986 年首次在基础施工中使用进口旋挖钻 机 目前国内生产旋挖钻机厂商有近 20 家 主要生产企业和产品如表 1 所示 中国最近几年开发的旋挖钻机技术水平起点高 但品种少 还不能满足不断发展的 基础施工市场的需要 目前国内旋挖钻机生产厂家一般是在参考国 91 同娄型产品技术 的基础上开发设计的 有的甚至是引进国外技术生产 所选用关键件一般为进口件 技 术水平基本上达到了国外同类产品的先进水平 但品种较少 基本上属于动力头扭矩在 180 220 kN m 之间 最大钻孔直径 2 m 最大钻深 60 m 的产品 有待进一步向两头发 展 开发最大钻孔直径 1 2 m 和 3m 左右的旋挖钻机 以满足市场需要 国内主要生产产 品的技术现状分析如下 徐工集团主要产品有 RD15 RD18 RD22 三种旋挖钻孔机 是国内较早专业生产大口 径液压旋挖钻机的厂家 该系列钻机是在广泛吸收国外同类产品先进技术的基础上设计 开发的商新技术产品 主要性能指标达到了当代国际同类产品的先进水平 液压件等美 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 采用国际先进的 PLC 智能控制技术 CAN 总线控制系 统 具有钻孔定位自动对正 钻桅垂直度自动控制 孔深自动检测显示 钻孔速度扭矩自 适应系统 故障诊断等多种智能化功能 采用彩色屏翻屏显示 优化了界面 方便人工 揉作 控制器 传感器等主要电气元件采用进口件 提高了产品可靠性 采用液压先导 控制 操作方便舒适 该系列钻机采用进口 CUMMINS 系列发动机 RD22 还采用了电喷 发动机 最大扭矩 250 kN m 最大成孔直径 2500 mm 具有充足的功率储备 完全可以 满足在中国高原地区的施工 徐工钻机目前主要采用进口钻杆 整机具有主副卷扬防过 卷安全保护 变幅安全限位 驾驶室内先导控制切断等可靠的安全保护装置 操纵室视 野开阔 装有冷暖空调并最犬限度地满足操作人员的舒适要求 整机外型美观大方 主 要结构件采用高强度低台金结构钢焊接而成 机械强度高 刚度太 工作安全可靠 北京经纬巨力工程机械有限公司是香港中国基础工程有限公司 CFC 10O 投资控股 企业 生产的产品主要有 ZY120 ZY160 ZY200 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公司最新推出的 XZ 一 20 旋挖钻机是该公司在引进芬兰永腾公 司技术的基础上 采用技贸结合的方式生产的新产品 该机动力头 钻杆等均从永腾公 司进口 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 内蒙古北方重型汽车股份有限公司经过缜密的市场调研 与吉林大学联合研制了 ZY 200 型旋挖钻机 该机底盘选用卡特彼勒公司履带底盘 发动机选用美国 cuMMfNs 发动 机 可以旋挖直径 2 m 钻深 60m 的桩孔 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 主要机型为 BG20 旋挖钻机 该机最大的特点是动力头为双级扭矩输出 当小扭矩输出时 最大钻进速度 可达到 60 dmin 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 长度范 围为 30 58 m 发动机额定功率为 145 kW 耗油量小 主要适合于在平原施工 三一重机主要产品是 SR220C 型 最大扭矩 220 kN m 最大成孔直径 2 000 mm 该机配置特点是底盘车体采用进口卡特彼勒可扩展底盘 动力头采用双马达双减速机结 构 液压系统采用力士乐元件 整机结构布置与 IMT 公司机型类似 因该机采用进口底 盘 成本较高 宇通重工新推出机型是 YTR230 该机型配置基本和三一重工的 SR220C 相同 主参数也基本相同 这是该公司首次涉足旋挖钻机领域 在技术上有待进一步完 善 山河智能公司 i gSWDM 20 钻机和徐州东明公司 I JTRM200 钻机均采用自制底盘 国产化钻杆 动力头为国内同一家公司生产 技术水平相差无几 表 1 国内旋挖钻机主要生产企业及产品一览表 序号 生产厂家 主要产品型号 1 徐州科技 RD15 RD18 RD22 2 三一重工 SYR200 SYR220 3 兰州遵异 j 工程机械厂 KU1500 KU2000 KU22O0 4 黄海机械 GZX 一 12 GZX 15 GZX 20 5 盎牛集 KU1500 6 北京经纬巨力工程机械 ZY 12O Z 160 ZY 200 7 石家庄烯机公司 XZ20 8 内蒙古北方重汽 NR200 ZY200 9 湖南山河智能机械 SWDM 2O 10 杭州天锐 TR 200C 11 暗尔演四海工程机械 KH2000 12 豫 l 州东峭 TRM200 13 上海宝峨金泰 8G15 14 邦州勘察 KU1500 15 连云港黄海机械广 GZX 一 15 3 旋挖钻机行业发展前景 首先 从产品的性能优势来看 旋挖钻机在未来相当长时间内仍将作为主要的桩工 机械产品 不存在被替代的威胁 尤其在桩径大 钻孔深的桩工程中 旋挖钻机的优势 明显 其性能好 效率高 且污染小 在公路 铁路 桥梁与大型高层建筑物的桩基础 工程中已成为首选设备 具有明显的优势 参考国外形势 灌注桩钻机设备中 旋挖钻 机占到 2 3 可见旋挖钻在国内工程施工中有着广阔的用武之地 再看市场需求 在中国 可以说 2003 年青藏铁路工程以及北京奥运工程等的推动促 成了旋挖钻机行业的第一次腾飞 那么 2012 年下半年起兴起的轨道交通建设热潮以及城 镇化持续推进等带来的巨大工程量无疑将成为旋挖钻行业实现再次腾飞的又一契机 2012 年是中国地铁建设 井喷 之年 多地轨道交通投资规划相继获得批复 将成为拉动旋挖钻机产品销售量的有力支撑 据记者了解 中国目前已经建成并开通运 营的城市轨道交通为 1700 多公里 已批复 34 个城市的近期建设规划一共有 177 个项目 141 条线路 总里程大约是 4382 公里 总投资超过了 2 万亿元人民币 预计到 2020 年 中国将有近 50 个城市发展轨道交通 网络总规模超过 7000 公里左右 另外 城镇化进程的持续快速推进 基建 地产投资反弹和政府对西部地区基 础设施建设的加速 包括交通 水利 城市建设 资源开发等在内的开发项目如火如荼 地展开 这些都为旋挖钻机的销售提供了有利的市场环境 对此 面对广阔的市场空间 国内旋挖钻机生产企业有必要进行整合升级 致 力于追求技术进步 实现产品升级换代 并共同推动行业走向可持续性发展 首先 各企业应苦练内功 加大研发投入 加强产品部件基础性试验和可靠性 试验 加强产品的精细化制作 提升产品国际竞争力 其次 要创新营销模式 加强客 户需求研究 大力推行技术性营销 努力实现与客户的双赢 与行业共同成长 再次 企业要继续加大出口力度 努力开拓国际市场 最终在世界范围内与国际品牌进行抗衡 真正做到立足中国 走向世界 4 旋挖钻机发技术展趋势 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的施工特点 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 国外钻机一般用于 1 犬口经短螺旋和旋挖斗回转施工 2 长螺旋施工 3 全护筒跟管施工 4 全护筒跟管 磨桩机施工 5 液压抓斗地下连续墙施工 6 高压旋喷施工 7 潜孔锤施工 8 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 1 驾驶室前窗配有 FOPS 防坠物保护 2 卷扬的高度限位 3 驾驶室内操作台安全控制 4 发动机 液压等参数显示 报瞽 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 2 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 可节省摆管机的应用 大幅度 降低使用成本