淺述旋挖鉆機的選購及其在實際應用中存在的問題

林后寬　蔣惠娟

摘要：文章就目前國內(nèi)應用越來越廣泛的旋挖鉆機的選購和實際應用中存在的主要問題進行了初步闡述。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆機選購；應用問題；建筑基礎(chǔ)工程；成孔作業(yè)

中圖分類號：TH21文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）02-0065-02

旋挖鉆機是一種適合在建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)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(qū)的土壤地質(zhì)條件。配合不同鉆具，適應于短螺旋、回轉(zhuǎn)斗及巖層的成孔作業(yè)。

一、旋挖鉆機的選購

選擇旋挖鉆機的使用原則，既要能滿足用戶目前在建主要工程的需求，又要兼顧今后工程可能發(fā)展的需要，性能參數(shù)要留有一定的發(fā)展余地，所以在選購旋挖鉆機時主要考慮的因素有以下幾個方面：機型大小、生產(chǎn)廠家（配置）、性能參數(shù)等。

（一）機型確定

旋挖鉆機的主要工作參數(shù)有以下幾種：扭矩、發(fā)動機功率、鉆孔直徑、鉆孔深度及鉆機整機質(zhì)量，根據(jù)這些參數(shù)我們可以把旋挖鉆機分為三種機型，用戶根據(jù)自己的需求可以選擇其中之一：

1.小型機。扭矩100KN·m。發(fā)動機功率170KW，鉆孔直徑0.5~1m，鉆孔深度40m左右，鉆機整機質(zhì)量40t左右。小型機的應用市場定位：各種樓座的護坡樁；樓的部分承重結(jié)構(gòu)樁；城市改造市政項目的各種小于１m的樁；適用于其他用途的樁。

2.中型機。扭矩180KN·m。發(fā)動機功率200KW，鉆孔直徑0.8~1.8m，鉆孔深度65m左右，鉆機整機質(zhì)量65t左右。中型機的應用市場定位：公路、鐵路、城市高架的橋梁樁基施工；大型建筑、港口碼頭的結(jié)構(gòu)承重樁；其他適用樁。中型機的市場工作量覆蓋比例最大，約達到80%以上。

3.大型機。扭矩240KN·m。發(fā)動機功率300KW，鉆孔直徑1~2.5m，鉆孔深度80m左右，鉆機整機質(zhì)量100t左右。大型機的應用市場定位：公路、鐵路、城市高架的特大橋樁基施工；大型建筑、港口碼頭的特殊結(jié)構(gòu)承重樁；其他適用樁。大型機的市場工作量覆蓋較少。

（二）旋挖鉆機的主要生產(chǎn)廠家

目前，在國內(nèi)使用的旋挖鉆機中，大部分是整機從國外直接進口的，但也有鉆機部件在國外制造，然后在國內(nèi)組裝的，如德國寶峨公司的BG系列；也有國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的，如北京巨力公司的ZY系列等，但其鉆機的關(guān)鍵部件仍是從國外進口，以保證其鉆機有良好的性能。這些鉆機在性能、價格等方面各有優(yōu)勢，用戶可根據(jù)自己的實際情況選擇，選擇余地比較大。

（三）選購旋挖鉆機應該著重考慮的性能參數(shù)

在確定了機型大小以后，選購旋挖鉆機需要著重考慮的性能參數(shù)有以下幾個方面：

1.鉆機扭矩：依據(jù)工程需要選擇鉆機扭矩，確保鉆機能夠可靠地工作在鉆機的高效區(qū)。鉆機的高效區(qū)，一般指鉆機在正常鉆進時，能夠平均進度5m/h以上。

2.動力、液壓、電器系統(tǒng)：動力系統(tǒng)要求工作可靠，無故障工作時間長，一般應采用備件好解決的名牌發(fā)動機，如卡特彼勒、康明斯等。

3.鉆機鉆桿：鉆桿可以分為摩擦鉆桿和鎖緊鉆桿兩大類。按鉆桿形式分，鉆桿可分為牙楔式、半牙楔式、摩阻式三種。選擇鉆桿形式應該按照牙楔式、半牙楔式、磨阻式的順序。牙楔式、半牙楔式在堅硬的地層中成孔時，以可靠地實現(xiàn)鉆桿加壓。鉆桿長度應根據(jù)成孔深度確定，在成孔深度范圍很大時，應選擇兩套鉆桿，一套不短于60m的長鉆桿和一套40m左右的短鉆桿。

4.鉆機的鉆桅調(diào)整結(jié)構(gòu)：鉆機的鉆桅調(diào)整結(jié)構(gòu)目前有三角形和平行四邊形兩大類，各有優(yōu)勢。在施工現(xiàn)場，從鉆機現(xiàn)場安裝、拆卸以及施工中穿越空中障礙等情況看，平行四邊形的鉆桅調(diào)整結(jié)構(gòu)，具有更大的實用優(yōu)勢。

5.鉆頭鉆具：在國外鉆頭中，短螺旋鉆頭和嵌巖鉆頭質(zhì)量較好，可以考慮。對于筒式鉆頭，國內(nèi)已經(jīng)可以很好地加工，質(zhì)量不比國外差，且可以根據(jù)實際需要調(diào)整結(jié)構(gòu)，滿足施工的特別要求，價格也只有進口的50%左右，值得購買。

二、旋挖鉆機在實際應用中存在的問題

旋挖鉆機具有性能先進、鉆進效率高、成樁質(zhì)量好和環(huán)境污染小等諸多優(yōu)點，由此受到越來越多用戶的青睞，特別是在青藏鐵路、北京奧運場地、其他大型基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)工程建設(shè)中發(fā)揮了主要作用，各種品牌的旋挖鉆機也各顯其能，表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。但同時從用戶使用情況及各方面資料反映來看，旋挖鉆機在實際應用中還是存在較多問題：

（一）高性能、低臺班效率

從各方面反映來看，有好多一部分基礎(chǔ)工程施工中的旋挖鉆機臺班效率很低，很難讓人滿意。1臺鉆機每臺班最多成孔3根，最少的僅1根，整體平均每臺班成孔1～2根。鉆進速度并沒有預期的那么快，被稱為高性能、高鉆進效率的旋挖鉆機似乎有點“英雄氣短”，就一般地質(zhì)條件來看，最理想的成孔數(shù)量每臺班在3～4根，才能體現(xiàn)旋挖鉆機的優(yōu)越性。

據(jù)分析具體原因有以下兩方面：（1）旋挖鉆機所配備的駕駛員及維修人員沒有經(jīng)過嚴格的系統(tǒng)培訓，大部分駕駛員來自挖掘機操作工，使用時一味地追求高鉆進速度，造成機器故障頻繁、停工延誤工期；（2）所使用的旋挖鉆機配置的鉆頭種類單一，難以適應不同地質(zhì)層的要求，尤其是鉆進到卵石層，這種現(xiàn)象尤為明顯，進尺相當緩慢，由此造成效率始終無法提升。

（二）孔內(nèi)事故（主要以卡鉆、埋鉆為主）

所謂卡鉆，是指旋挖鉆機在鉆進或提升過程中，由于非鉆機本身的原因，即鉆機的各系統(tǒng)工作正常時，出現(xiàn)正反轉(zhuǎn)動作均無法進行、且主卷揚無法將鉆桿提起，然后反復重復以上動作，也無法恢復正常工作的情況。預防卡鉆主要有以下幾方面對策：

1.開鉆前要充分研究地質(zhì)報告，掌握地層情況，同時在鉆進過程中密切注意地層變化，防止大面積塌孔現(xiàn)象發(fā)生。

2.操作工在深層鉆進時要控制進尺，不要一次進尺太多，如在15m以深鉆進時，一次鉆進深度一般不要超過40cm，如在粘泥層鉆進，要充分考慮縮徑因素，如遇砂卵石等地層向粘泥層轉(zhuǎn)換，需注意地層變化規(guī)律，不要盲目加壓，控制一次進尺量。

3.制作、修復鉆頭時應注意鉆筒尺寸，鉆筒直徑一般應小于成孔直徑6cm以上，同時應保證鉆頭掛勾有效，避免意外脫勾。

4.要注意鉆機本身的及時保養(yǎng)和維修，避免因鉆機出現(xiàn)故障而造成長時間停鉆。

5.調(diào)整好護壁液的密度和粘度，使孔底能在一定時間內(nèi)無沉渣以保證設(shè)備偶然出現(xiàn)故障后有充分的時間排除。

（三）特殊地層應用問題

旋挖鉆機在特殊地層如砂卵層、松散不穩(wěn)定層鉆進施工中往往因孔壁掉塊坍塌而無法鉆進，下面就如何發(fā)揮旋挖鉆機在特殊地層中的優(yōu)勢探討如下：

1.鉆孔固壁是首當其沖要解決的問題，鉆孔介質(zhì)主要有空氣、水、泡沫和泥漿四種，這四種介質(zhì)中泥漿雖然造價較高，凈化不易，但它有獨特的護壁作用，所以，對砂卵層、松散易坍塌層選用泥漿作固壁介質(zhì)利用泥漿的性質(zhì)使孔壁產(chǎn)生一層泥皮，加之泥漿有較大的比重，能將孔壁保護住，不致坍塌，保證正常鉆孔。

2.對現(xiàn)有設(shè)備挖潛補缺。根據(jù)旋挖鉆機在砂質(zhì)地層的施工缺陷，除解決固壁問題外，更重要的是要解決清孔排渣設(shè)備的技術(shù)問題。根據(jù)多年對樁基機械的使用經(jīng)驗和目前我國樁基施工機械現(xiàn)狀認為，現(xiàn)階段旋挖鉆機在砂層，松散層鉆孔后的清孔排渣，可利用現(xiàn)有的設(shè)備（如泥漿泵和砂石泵），采取正、反循環(huán)交替法為好，用此工藝技術(shù)既不需增添新設(shè)備，又能取得較好的效果。

（四）鉆機傾斜事故

由于施工現(xiàn)場地形復雜、地表承載力不同，盡管旋挖鉆機履帶接地比壓較小，但在移動過程中仍存在傾覆的危險性，所以常常在實際應用中基本上用戶都可能出現(xiàn)過旋挖鉆機傾斜的事故，下面就如何處理傾斜事故的方案探討如下，以引起用戶的重視：

1.充分利用施工現(xiàn)場的配套設(shè)備和人員的優(yōu)勢，如要緊急調(diào)用現(xiàn)有配套的履帶式挖掘機、履帶式吊機，用履帶式挖掘機壓住鉆機上翹部分，防止進一步傾覆，再利用履帶式吊機對其進行扶正，但吊機的起吊點設(shè)置是本方案的難點，需要現(xiàn)場人員共同商定配合。

2.如施工現(xiàn)場的配套設(shè)備及附近設(shè)備調(diào)用受到限制，如只有挖掘機（一般旋挖鉆機施工基本配套挖掘機），則只有利用此臺挖掘機及旋挖鉆機自身的功能進行自救：經(jīng)過周密計算，設(shè)置鋼絲繩的牽引點及角度，以此來利用鉆機副卷揚機再加上挖掘機的牽引力達到鉆機扶正的目的。

（五）鋼絲繩選擇的問題

1.鋼絲繩直徑的選擇。根據(jù)設(shè)備設(shè)計的結(jié)構(gòu)、規(guī)格選擇鋼絲繩，一般不可用相鄰規(guī)格的產(chǎn)品替代。具有刻槽卷筒的旋挖鉆機用鋼絲繩直徑不宜偏大。要隨時關(guān)注刻槽的形狀與尺寸變化，適時調(diào)整所用鋼絲繩的直徑。

2.鋼絲繩捻法的選擇。旋挖鉆機上纏繞鋼絲繩的卷筒刻有溝槽時，在選擇鋼絲繩時既要注重鋼絲繩的直徑又要注重鋼絲繩纏繞方式，科學合理地選擇鋼絲繩的捻法?，F(xiàn)用旋挖鉆機的使用實踐中已發(fā)生由于選錯鋼絲繩捻法，.從而降低鋼絲繩使用性能及使用壽命的現(xiàn)象。旋挖鉆機用鋼絲繩通常為左交互捻。

3.鋼絲繩繩芯的選擇。旋挖鉆機用鋼絲繩應選擇金屬繩芯類鋼絲繩。繩芯可為7x7結(jié)構(gòu)或1×26SW等結(jié)構(gòu)。目前國外鋼絲繩獨立繩芯結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多樣性和復雜性。對鋼絲繩獨立繩芯的研究開發(fā)已被列為鋼絲繩結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容。

4.鋼絲繩抗拉強度。根據(jù)設(shè)備作業(yè)特點，并考慮用戶采購成木，在土層地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件下，可按GB/T8918-1996鋼絲繩技術(shù)標準要求選擇1670MPa級。一般用途鋼絲繩，在巖土混合，堅石地質(zhì)結(jié)構(gòu)層施工的旋挖鉆機應選擇抗拉強度為1770MPa級重要用途鋼絲繩。

5.鋼絲繩表面脂的選擇與及時補充。旋挖鉆機通常在淋水或有泥漿的狀態(tài)下工作。旋挖鉆機用鋼絲繩應選擇附著性能好、抗水性強的表面脂。在使用過程中用戶應創(chuàng)造條件及時補充鋼絲繩表面脂。

三、結(jié)語

對于廣大旋挖鉆機用戶來說，從根本上做好旋挖鉆機的選購工作和關(guān)注旋挖鉆機在實際應用中存在的問題并采取有效措施進行很好解決，將對旋挖鉆機的采購成本和使用成本產(chǎn)生較大的影響，所以通過筆者對這兩方面的初步闡述，促使用戶對這兩方面引起足夠的考慮。