淺談地礦勘測儀器行業旋挖鑽機的發展及應用

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tags:    時間:2014-03-11 16:07:33
淺談地礦勘測儀器行業旋挖鑽機的發展及應用簡介
       旋挖鑽機是一種適合在建築基礎工程中成孔作業的施工機械,具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機動靈活、施工效率高等特點,適應我國大部分地區的土壤……
淺談地礦勘測儀器行業旋挖鑽機的發展及應用正文
    


旋挖鑽機是一種適合在建築基礎工程中成孔作業的施工機械,具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機動靈活、施工效率高等特點,適應我國大部分地區的土壤地質條件。配合不同鑽具,適應於短螺旋、迴轉斗及岩層的成孔作業。對干硬性黏土可不用穩定液護壁的乾式旋挖工法,一般的覆蓋層採用靜態泥漿護壁的濕式旋挖工法,它廣泛應用於橋樑、市政建設、高層建築等基礎的鑽孔灌注樁工程。


1 旋挖鑽機的發展歷史


旋挖鑽機在二戰以前在美國卡爾維爾特公司問世,二戰之後在歐洲得到發展。1948年義大利邁特公司首先開始研製,接著義大利、德國開始發展,到了70~80年代在日本得到快速發展,當時日本稱之為迴轉鬥成樁,也叫阿司特利工法(earth drill),在德國、日本這類工法相當普遍。我國在80年代初從日本引進過工作裝置,配裝在kh-125型履帶起重機上。1984年,天津探礦機械廠引進美國rdi公司的旋挖鑽機並進行消化吸收。1988年北京城建機械廠根據土力公司(soilmec)的樣機開發了1.5m直徑的履帶起重機附著式旋挖鑽機。1994年鄭州勘察機械廠引進英國bsp公司附著式旋挖鑽孔機的生產技術,但都沒有形成批量生產。1992年寶峨公司在北京設立了代表處,開始了對華的業務,並於1995年在天津成立了獨資子公司寶峨天津機械工程有限公司,組裝適合中國市場的寶峨bg20型旋挖鑽機。1998年在上海又成立了中德合資上海寶峨金泰工程機械股份有限公司,生產組裝bg15型旋挖鑽機。最近幾年我國旋挖鑽機取得了快速發展,目前國內生產旋挖鑽孔機廠商有十餘家,主要有徐工科技、三一重工、北京經緯巨力、河北石家莊煤機、湖南山河智能、杭州天銳、北方重汽、哈爾濱四海、鄭州金牛、連雲港黃海、蘭州通用、新河鑽機等。國外主要生產廠商有義大利意馬(imt)公司、cmv公司、邁特公司、土力公司、德國寶峨公司、芬蘭永騰(junttan)、日本日立、日車、神鋼等。


2 旋挖成孔的工藝優勢


1)廣泛的適應性 在硬土地層,由於傳統鑽機的自重有限,不可能給鑽頭施加更大的進給壓力。而旋挖鑽機由於採用動力頭裝置,動力頭的給進力加上鑽桿的重量,鑽進能力強。據統計,在相同的地層中,旋挖鑽機的成孔速度是轉盤鑽機的5~10 倍。


2)良好的環保性 目前國內傳統鑽機多採用連接鑽桿形式和掏渣桶掏渣,在鑽進過程中多採用泥漿循環方式,泥漿對於這類鑽機起潤滑、支護、置換和攜帶鑽渣的作用。隨著對城市建設環保要求愈加嚴格,傳統鑽機面臨更大危機。而旋挖鑽機採用動力頭形式,其工作原理是用短螺旋鑽頭或旋挖斗,利用強大的扭矩直接將土或砂礫等鑽渣旋轉挖掘,然後快速提出孔外,在不需要泥漿支護的情況下可實現干法施工,即使在特殊地層需要泥漿護壁的情況下,泥漿也只起支護作用,鑽削中的泥漿含量相當低,這使污染源大大減少,進而降低了施工成本,也改善了施工環境,成孔效率高。


3)提高灌注樁的承載力 由於旋挖鑽機的特殊成孔工藝,它僅需要靜壓泥漿作護壁,所採用的泥漿一般用膨潤土、火鹼、纖維素等配置,在孔壁不形成厚的泥皮。此外由於鑽頭的多次上下往複,使孔壁粗糙、不易產生縮徑。與傳統的鑽孔灌注樁相比,旋挖鑽孔灌注樁的承載能力提高。


3 結構特點及技術進步


1)旋挖鑽機的底盤 底盤可分為專用底盤、履帶液壓挖掘機底盤、履帶起重機底盤、步履式底盤、汽車底盤。履帶專用底盤結構緊湊、運輸方便、外形美觀、造價高。履帶起重機底盤工作裝置採用附著型式,主臂分為可伸縮箱型結構和框架結構,可兼作旋挖鑽機和履帶式起重機,節約設備投資。步履式底盤一般為三支點液壓步履式行走支架、穩定性好、但移動運輸不夠方便、造價低,目前國內少數廠家採用。80年代國外曾採用過汽車底盤,是以重型載重汽車底盤為基礎,工作時放下支腿。目前國內外生產的旋挖鑽機絕大多數使用專用底盤,只有少數使用挖掘機底盤或起重機底盤,這些底盤在設計上沒有兼顧旋挖鑽機施工特點,在穩定性方面存在著一定缺陷。


2)鑽桿、鑽具 鑽桿是一個關鍵部件,分為內摩阻式外加壓伸縮鑽桿和自動內鎖互扣式外加壓伸縮鑽桿。內摩阻式鑽桿在軟土層鑽進效率高,鎖扣式鑽桿提高了動力頭施於鑽桿並傳到鑽具的下壓力,適於鑽進硬岩層,對操作的要求也較高。為了提高作業效率,一台鑽機大多配備兩套鑽桿。鑽具有多種,目前有長螺旋和大直徑短螺旋鑽頭、迴轉鑽斗、撈砂斗、筒形鑽斗、擴底鑽頭、岩心鑽頭等。


3)動力頭 動力頭有液壓驅動、電機驅動、發動機驅動。無論何種都具備低速鑽進、反轉高速甩土功能。目前大都採用液壓驅動,有雙變數液壓馬達、雙速減速機驅動或低速大扭矩液壓馬達驅動。動力頭的鑽進速度一般都具有多擋,適合在多種工況下作業。電機驅動一般採用特製的恆功率雙速電機,力矩大、過載能力強。80年代在履帶起重機上附著工作裝置,單設一台發動機驅動,目前由於液壓技術和底盤製造技術的進步,此種方式一般不用了。


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