概述

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程成孔作业的桩工机械。该类钻机以柴油机为动力、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。旋挖钻机主要适于砂土、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。旋挖钻机的额定功率般为125～450KW，动力输出扭矩为120-400KN·m．最大成孔直径可达1.5～4m，最大成孔深度为60—90m，可以满足各类大型基础施工的要求。旋挖钻机适用的成孔范围，目前已经占到整个建筑类常用灌注桩范围的90％以上。

旋挖钻机的三种类型：

选择旋挖钻机的制造和使用原则．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要，性能参数要留有发展余地。根据旋挖钻机的主要工作参数：扭矩、发动机功率、钻孔直径、钻孔深度及钻机整机质量，我们可以把它分为三种类型：

小型机

    扭矩100 kN·m。发动机功率170KW，钻孔直径0.5—1m，钻孔深度60m左右，钻机整机质量40t左右。小型机的应用市场定位：(1)各种楼座的护坡桩；(2)楼的部分承重结构桩；(3)城市改造市政项目的各种小于1m的桩；(4)适用于其他用途的桩。小型机的市场工作量覆盖比例达到30％以上。

中型机

    扭矩1 80kN·m，发动机功率200KW，钻孔直径0.8—1.8m，钻孔深度60m左右，钻机整机质量65t左右。中型机的应用市场定位：(1)各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩；(2)大型建筑、港口码头承重结构桩；(3)城市内高架桥桥桩；(4)其他适用桩。中型机的市场工作量覆盖比例达到90％以上。

大型机

扭矩240kN·m，发动机功率300KW，钻孔直径1～2.5m．钻孔深度80m。钻机整机质量100t以上。大型机的应用市场定位：(1)各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩；(2)其他大型建筑的特殊结构承重基础桩。大型机的市场工作量覆盖比例达到10％以上。

国内外旋挖钻机概况

国外概况

国外研制生产旋挖钻机的公司，主要的有宝峨(BAUER)、土力(S0ILMEC)、意马(1MT)、迈特(MAIT)、卡萨格兰特(CASAGRANDE)、DELMAG、MGF，还有英格索兰、利勃海尔以及日本的日立—住友等公司。国外主要生产厂家产品情况见表1～表5(表中数值仅供参考，如与实际数值有差距，以厂商公布的数值为准)。

表1 德国宝峨公司的系列旋挖钻机

表2 意大利意马公司系列旋挖钻机

表3 意大利士力公司系列旋挖钻机

表4 意大利迈特公司系列旋挖钻机

表5 意大利卡萨格兰特公司系列旋挖钻机

国内情况

    旋挖钻机近年来在我国正被逐步推广应用，大量进口旋挖钻机涌入我国市场。我国同类产品的开发生产尚处于初始阶段，只有较短的发展史，产品数量和品种较少。在世纪之交的今天，我国正处在一个大发展时期，各种工程建设急需大量的建设机械，特别是公路桥梁、铁路、水利、城市发展，需要大量的桩工机械设备，从其发展的速度来看，旋挖钻机的市场巨大。但是制约进口钻机的主要因素是昂贵的进口价格，使大部分施工企业望而却步，也造成部分地区二手钻机市场的火爆。旋挖钻机属机电一体化设备，设备技术含量高，使用技术和设备保养要求严格。近年来，国内有徐工、三一等十几家单位对旋挖钻机陆续进行了一些开发工作。

    国内主要的生产厂家产品情况如下

三一重机的SYR220型旋挖钻机主要性能参数(见表6)。

北京经纬巨力工程机械公司ZY-200型旋挖钻机性能参数(见表7)。

表7 北京经纬公司ZY-200型产品技术指标：

    河北石家庄煤矿机械公司XZ-20型。这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、钻杆等均从进口永腾公司进口．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ZY-200型。

    该机选用卡特彼勒公司履带底盘，发动机选用美国康明斯产品，可以旋挖直径2米，深60米的桩孔。

    总之．国内的一些有实力的工程机械集团与高校合作．开发了一些新型的可替代进口的旋挖钻机，如徐工的KHU系列组合式钻孔机等。但整体看，国内的旋挖钻机与发达国家的同类产品相比还有很大的差距。目前，在国内使用的旋挖钻机中，有整机从国外直接进口的．如意大利意马公司的AF系列、天锐公司的Tr5ve系列、土力公司的R系列等；有钻机部件在国外制造，然后在国内组装的，如德国宝峨公司的BG系列；也有国内企业生产的，如北京巨力公司的ZY系列等，但其钻机的关键部件仍是从国外进口，以保证其钻机有良好的性能。这些钻机在性能、价格等方面各有优势，用户可根据自己的实际情况选择，选择余地比较大。

目前，可供选择的旋挖钻机性能范围非常大．就最主要的性能参数——孔径而言，各个厂家的主导产品均是最大钻孔直径在1.5～2. 0m之间，而钻孔灌注桩的最常用的桩径一般为1.2～1.5m，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，小型的有最大钻孔直径为1 m的，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。各厂家钻机采用的加压方式也各不相同，各有优势。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，需找到加压点加压；自锁铠式钻杆，可随时加压，传扭效果好。综上所述，每种钻机都有其不同的优点，有的价格较为便宜，有的自动化程度较高但对操作的要求也高，有的性能优异但价格比较贵。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。

旋挖钻机与循环钻机的适用范围

许多人认为进口的旋挖钻机应该比传统的循环钻机的钻孔直径更大，钻孔深度更深，其实这是个误区。事实正好相反，通常旋挖钻机适合的深度在50～60m以内．钻孔直径都在2m以内．绝大多数钻孔直径在1.8m以内；而国产的反循环钻机的深度可以达到上百米，钻孔直径可以达到3m。而同样要达到这一能力，旋挖钻机几乎不可能做到(德国宝峨公司所生产的BG55型钻机除外)。这正是由于钻机的结构所决定的。旋挖钻机的取土是依靠伸缩钻杆，当钻孔深度加大时，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，这样考虑整机平衡就需要增大设备的级别．使得设备成本增高。另外．如果钻孔深度过大，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，但是在以上所列举的工效、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。

选购旋挖钻机需要考虑的主要的参数

    在确定了机型大小以后．选购旋挖钻机器需要考虑的参数有以下几个方面：

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，能够平均进度5m／h以上。例如使用现在常用的短螺旋钻头和筒式钻头，在土层，成孔直径8 00mm钻机应有80kN·m的扭矩．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800ram钻机应有100kN·m的扭矩．成孔直径每增大100mm，钻机扭矩应增大1 5～20kN·m。必须指出，当钻机有了成孔需要的扭矩后，成孔速度和钻头的结构和结构参数有非常密切的关系。钻头的结构和钻齿形式、安装角度等参数不同．钻进速度就不同。确保钻机能够可靠地在高效区工作，还必须仔细选择钻头。

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，一般应采用备件好解决的名牌发动机．如卡特彼勒、康明斯等。液压系统和电器系统要求质量可靠，备件好解决，供应商服务好。

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钻压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，钻杆可能要同时承受大扭矩和大钻压，还要克服很大的弯矩，这样使得钻杆的受力条件变得非常复杂，如果钻杆本身的能力达不到要求，则很容易损坏。凯式钻杆可以分为摩擦钻杆和锁紧钻杆两大类。按钻杆形式分，钻杆可分为牙楔式、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1 200mm。钻杆减振方式目前有橡胶减振、弹簧减振、橡胶一弹簧复合减振。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。

钻机的钻桅调整结构

    钻机的钻桅调整结构目前有三角形和平行四边形两大类，各有优势。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，具有更大的实用优势。

辅助系统

    旋挖钻机应该有自动测深装置．既可测量每次钻深，又可测量总的钻深。这对钻机成孔质量和安全操作必不可少。

    钻机还应该配有垂直纠偏装置，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。

    钻机装备有安全装置，包括紧急停车和驾驶室防护装置。紧急停车装置主要防止钻机在工作时，驾驶员视力盲区发生钻机伤人等事故。驾驶室防护装置主要防止飞溅物击中驾驶室和意外翻车时伤害驾驶员。

    钻机各部位有能够进行维修保养的空间，经常需要保养更换的零部件更换方便，钻机配备的专用工具和通用工具齐全、耐用。

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。在国外钻头中，短螺旋钻头和嵌岩钻头质量较好．可以考虑。对于筒式钻头，国内已经可以很好地加工，质量不比国外差．且可以根据实际需要调整结构，满足施工的特别要求，价格也只有进口的50％左右，值得购买。

运输尺寸