旋挖鉆機的“挖潛”運動

旋挖鉆機在我國基礎施工中已經得到了普及，雖然2011年旋挖鉆機市場趨于冷清，但仍然有不少新用戶進入旋挖鉆機領域；他們或是投資者，或是從其他工程機械領域進入旋挖錨機領域。這些用戶，由于對旋挖鉆機的性能和旋挖施工工藝了解甚少，因此，很多時候很難發揮旋挖鉆機的最佳使用性能，甚至導致設備損壞或施工成本大幅度增加。本期我們就如何提高旋挖鉆機使用性能進行探討。

性能的影響因素

周馥隆：大家好，今天和大家探討如何提高旋挖鉆機的使用性能，大家都知道，任何設備的性能發揮都受諸多的因素影響，那么影響旋挖鉆機使用性能發揮的因素有哪些?對旋挖鉆機的認知程度

張繼光：影響旋挖鉆機性能發揮的因素是多方面的。首先，是否按工程情況選擇合適的旋挖鉆機，如200級別的旋挖鉆機最大可以鉆2m的孔徑，但這個級別最適合的卻是鉆1.2m左右的孔徑，如果小馬拉大車，往往施工效率不高，且影響整機的使用壽命，得不償失。其次，鉆桿鉆具的選擇非常重要，各種地層都有最適合的鉆桿鉆具與之匹配，若都用一種鉆桿鉆具，往往事倍功半。第三，操作手的操作技能也會影響主機工作性能的發揮，經驗豐富的操作手和新操作手在施工效率上差別很大，一些不規范的操作會導致設備損壞，甚至造成施工事故。第四，根據工程地質情況選擇合理的施工工藝，特別是在一些復雜地層與極端工況，往往需要制定有針對性的施工方案才能保證高效施工。最后就是旋挖鉆機的定時維護和保養非常重要，這一點對使用2年之后的旋挖鉆機影響很大，如果維護保養不到位，旋挖鉆機的工作性能會明顯下降，主要表現在易發生故障，工作壓力低，速度緩慢。

工作裝置合理配置因素

楊小軍：旋挖鉆機中工作裝置性能的高低，直接決定著旋控鉆機的工作能力與效率。在實際的樁基礎施工過程中，應根據不同的地質條件合理地選取動力頭扭矩值及轉速。在實際的施工中，當遇到中等硬度的地質結構時，旋挖鉆機可以選取最大扭矩與最小轉速搭配，此時發動機在最高擋位并輸出最大功率，鉆機的鉆進效率最高。如果地層比較堅硬，此時不能強行加大扭矩，而應適當減小扭矩，調整轉速，避免堅硬地質對鉆具造成損害：當遇到較軟地質時，扭矩值可以調整低些。轉速提高些，配以適當的加壓力，可使鉆機達到最高的鉆進效率。這種轉速一扭矩的變化可以在最大功率限制下自動實現，不需要人工干預。各種類型的旋挖鉆機雖然可以通過更換工作裝置實現多工藝鉆進以適應不同地層，但是，由于其價格昂貴，一般只配套了旋挖鉆進的工裝。因而，在施工地層方面就有一定局限。不宜鉆進膠結致密、粒徑大于10mm的卵礫石層，即使采用鎖式或自鎖式傳壓鉆桿，配用入巖鉆頭，也不宜施工入巖樁孔，主要原因是鉆進效率低，鉆齒消耗量大，鉆頭和鉆桿磨損嚴重，使施工成本大幅上升，還極易造成鉆桿扭曲變形。

用戶短視盲目

周馥隆：前面，大家基本上從設備本身方面進行了探討，那么，用戶在使用過程中存在哪些誤區影響了設備性能的正常發揮?

盲目投資

張繼光：用戶在設備選購時就有很多不科學的地方，因為很多人根本沒有施工經驗或者對設備不了解，有很多用戶在初次購買鉆機時未結合施工要求而選用鉆深最大的鉆桿，而在施工過程中所遇工程鉆深常常不及鉆機最大鉆深的一半。由于鉆桿節數的增加，對鉆桿的可靠性與壽命也有影響，鉆桿的重量會增加很多，這樣不僅帶來了油耗的增加、鋼絲繩磨損的加劇，還降低了施工效率，往往是得不償失。所以建議用戶在初次購買旋挖鉆機時務必根據施工要求合理選擇鉆桿，而不要盲目追求大鉆深。

此外，很多用戶抱著旋挖鉆機“一桿一鉆可以打天下”的思維選購設備。隨著旋挖鉆機施工在國內的快速推廣，用戶對施工工法的探索也不斷深入，對高效率、低損耗、低風險等方面提出了更高的要求。而許多新入行的旋挖鉆機使用者對鉆具的選擇并沒足夠的認識，往往是憑借一套鉆桿和一種鉆具去嘗試各種不同的地質情況，最終導致的后果就是施工效率低下，鉆具磨損嚴重，整車劇烈震動等等一系列問題。所以建議用戶應深入研究施工工藝，因地制宜方能取得更大的經濟效益。

對工藝認知的欠缺

張繼光：在施工過程中，有些用戶認為硬地層鉆進加壓力越大越好，其實不然。近日隨著高鐵項目的降溫，諸多用戶逐漸轉戰南方市場，而南方地區復雜的地質情況對旋挖鉆機施工提出了新的要求——入巖作業。許多用戶認為硬地層施工時加壓力越大，巖石就越容易破碎，施工效率就越高，甚至有些用戶只為了追求更大的加壓力，選擇了卷揚加壓方式，最終效果也是與想象中的效果相差千里，甚至有些用戶經常遇到因斷繩而帶來了更大的損失。根據巖土破碎機理我們不難發現，巖土的破碎與切削正壓力并不是簡單的正比關系，它還與切向力、切削角度等有著很密切的關系。經過我們長時間的研究與探索，在保證整機穩定性的前提下，科學的布局鉆具的鉆齒，配合合理的加壓力及控制方式會使入巖作業更加理想。

保養不到位

朱章國：影響旋挖鉆機使用性能發揮的因素有很多，這里我主要從使用的角度談談自己的看法。再好的設備如果只使用而保養不當，也發揮不了它的性能。目前很多從事旋挖鉆機行業的老板原來基本上都不是從事樁基礎施工，他們不是被前幾年的高鐵蓬勃發展所吸引，就是被旋挖鉆機營銷人員所誘惑而入行。他們本身不具備樁基礎施工的專業知識，甚至也不懂機械設備，如果再找不到專業的管理和操作人員，那么他們入行旋挖鉆機就很“杯具”了，他們所買的旋挖鉆機就更杯具了!

因為對工藝和設備不懂，又出于節約成本的考慮，因此這些老板的旋挖鉆機應該配的配件一般都沒有沒有配，到期更換的配件和液壓油不會按期更換，又不能定期加注潤滑脂進行及時保養，導致旋挖鉆機的使用性能急劇下降。

我曾經遇到一位用戶在打孔時發生了孔內事故(護筒被操作手壓入孔內15.5m處呈45°插入土層，該工程孔徑1.8m，孔深78m)，我到現場處理這起事故，發現需要先更換孔內泥漿，但是現場只配備了1臺3.5kW的泥漿泵，功率顯然不足，沒有配套大功率的泥漿泵的原因是因為老板覺得費用太高。此外，該機發動機冒黑煙很嚴重，詢問得知已經進行過多次檢修，結果拆下空氣濾清器后發現里面很多死蒼蠅，而且還有很多灰塵，最后得知，這臺旋挖鉆機自從購買后根本就沒有任何日常保養。試問，用戶這樣使用旋挖鉆機，還如何談性能發揮呢?

旋挖鉆機是一種自動化程度很高的大型設備，它施工的對象是看不見的地下土層、巖層。那么，管理、使用當然也應是很專業的人員，這些人員不但要熟悉設備的使用與保養知識，還要能根據不同的地質條件調整鉆進速度、鉆壓和泥漿配比，更為重要的是要嚴格對設備進行日常保養。

制造商浮于表面

周馥?。耗壳埃瑖鴥韧庥泻芏嘀圃焐潭荚谘邪l旋挖鉆機，但各家的旋挖鉆機性能良莠不齊。市場上旋挖鉆機在設計方面有哪些不足影響了旋挖鉆機使用性能的發揮?

核心技術欠缺

張繼光：從近年來旋挖鉆機的情況來看，首先，國產旋挖鉆機針對不同地層的工況適應性有待加強，特別是在南方硬地層的施工時適應性差、主機的可靠性較低，嚴重影響了旋挖鉆機的施工效率。其次，國內有些制造商不掌握底盤等核心部件設計及制造技術，采用挖掘機改制底盤，為了追求高經濟性，在設計上超過了底盤的設計參數與承載能力，降低了可靠性并影響施工質量。再次，對于人機工程學的研究以及細節方面設計不夠完善，整機操作舒適性和自動化程度較低，在操控的平穩性、連貫性和施工的可靠性方面較國外鉆機有較大差距。最后，關鍵技術研究有待進一步提高，如機鎖式鉆桿由于國產管材料的力學性能較差、加壓鍵條熱處理工藝以及焊接工藝的研究不足，和國外同等型號的鉆機相比，鉆桿直徑較大、設計笨重，嚴重影響旋挖鉆機的使用性能，且使用可靠性差、壽命短。國外鉆機使用雙排繩主卷揚，正常施工基本沒有問題，國產鉆機受限于國內鋼絲繩制造水平以及客戶對于施工成本嚴格控制，雙排繩結構主卷揚一直是行業無法解決的一個“難題”，特別是28t·m以上的大噸位旋挖鉆機，鋼絲繩壽命普遍較短并且難于控制，給用戶帶來較大的經濟損失。

施工能力達不到設計指標

楊小軍：由于旋挖鉆機的設計施工能力如孔深、孔徑與實際施工能力有一定的差異，有的達不到設計指標，強行施工會造成設備的損壞和難以維持高效鉆進。

旋挖鉆機的工作裝置是鉆機的重要組成部分，其中動力頭、加壓裝置及起拔裝置的參數決定了旋挖鉆機的主要工作性能。設計及使用中三者之間的關系協調不好，這些“硬性能”參數影響了旋挖鉆機核心競爭力基礎。經常遇到的瓶頸問題是“提不動”，大口徑樁施工尤為明顯。

旋挖鉆機的控制智能化是帶有前瞻性的研究課題，尤其是大型旋挖鉆機在失穩自診斷、發動機監控、自動加壓、自動調直、自動倒立桅、自動調直、回轉自動對位、自動測深、虛擬儀表顯示、故障自診斷、聲光報警與信息顯示以及GPS遠程監控系統等實現控制智能化方面的設計問題面臨考驗和挑戰。

質量控制不到位

朱章國：我接觸的旋挖鉆機制造商和產品型號很多，而且很多機型也使用過，從中確實發現一些機器存在很多需要改進的地方。

首先是結構件配合間隙問題。國產底盤與平行四邊形變幅機構、變幅機構與桅桿、桅桿與動力頭、動力頭與鉆桿、鉆桿每一節的連接處、鉆桿與鉆具之間都存在間隙較大的問題。

國產底盤與平行四邊形變幅機構的間隙過大，在施工中會在扭矩太大時使機身左右搖動，對孔壁會形成一種揉動沖擊力，嚴重時會造成孔壁坍塌。還會使機身偏移原來的位置而造成孔心位置偏移大于設計要求。

變幅機構與桅桿的間隙過大，會使桅桿在施工時擺動。桅桿的擺動會造成孔徑過大、充盈系數遠大于設計值等問題，大大增加施工成本。

桅桿與動力頭的間隙過大，會使動力頭在施工時向上翹起。這時鉆桿是斜著鉆進的，會造成斜孔，嚴重時會折斷鉆桿。

動力頭與鉆桿的間隙過大，會使鉆桿的鍵與動力頭的鍵套在施工時產生強烈敲擊。使鍵與鍵套都變形過大，嚴重時鍵的焊接點會脫離，這時扭矩就會集中作用于鉆桿的這一點上，鉆桿就會扭裂、扭斷。

鉆桿每一節的連接處間隙過大，特別是機鎖桿，在加壓時就會使接頭處有彎曲的現象。鉆孔也會慢慢地向內彎曲，孔越深地層越硬，情況越嚴重，最嚴重時鋼筋籠都不能安放。

鉆桿與鉆具的間隙過大，會在施工時損失扭矩，且會搖動鉆具：會扭裂鉆具方頭，會加大孔徑。

各個結構件間的配合間隙過大還會使扭矩傳送損失，造成發動機油耗過大、施工效率低下等問題。所以，設計與生產人員應最大限度減少配合間隙。

其次是桅桿方面的問題。桅桿是主要支撐件，它的設計很重要。我曾遇到一個品牌旋挖鉆機的桅桿使用的板材太薄，在支撐液壓缸的上部1m左右的地方常會彎曲，這是因為在豎起桅桿時那里受力最大。還有些品牌旋挖鉆機的桅桿質量過大，而使整個鉆機的重心抬高，結果在施工時機身擺動太大，施工質量很不好。這也是需要設計人員注意的地方。

最后是鉆斗(頭)、斗齒(子彈頭)的問題。鉆斗(頭)是主要的執行設備，斗齒(子彈頭)是破巖的尖兵。我們現有的鉆斗(頭)、斗齒(子彈頭)雖然很多，但也不能滿足不同地質情況及施工特殊地層的需要，且材質性能也需提高。

破解之策

周馥?。呵懊娲蠹覍τ绊懶阢@機性能發揮的因素和存在的問題進行了分析，最后請大家談談如何才能提高旋挖鉆機性能?

核心技術欠缺

張繼光：提高旋挖鉆機的使用性能是我們主機廠與廣大用戶的共同愿望，我們也一直致力于研究如何提高旋挖鉆機的使用性能以實現產品價值最大化。

首先，在設計上，我們始終以用戶利益為導向，開拓創新，優化設計，提升鉆機性能。例如，近兩年，單排繩主卷揚旋挖鉆機的開發應用，一舉打破了國內外鉆機多層繩主卷揚的傳統，很好地解決了多層繩磨繩、咬繩的問題，大幅度提高鋼絲繩的使用壽命。很多用戶反映，多層繩鉆機一根鋼絲繩累計鉆深可以達1000m左右，而單排繩平均可達3000m以上，有些最深的突破了10000m。

其次，研究施工工藝，選擇合理的鉆桿鉆具。企業應指導用戶如何根據施工孔深、孔徑及地質情況，科學、合理選用鉆桿、鉆具，要因地制宜。通常情況下，如用戶所接工程為硬巖淺樁，應推薦用戶選用4節或者3節機鎖桿，3節機鎖桿不僅降低鉆桿故障率、節省油耗，并且可延長鋼絲繩使用壽命。關于鉆具的選用更要因“地”而異，一般應遵循以下幾點：土層使用斗齒撈砂斗或直螺旋鉆頭：硬巖小孔徑工況，使用截齒筒鉆或錐螺旋鉆頭；硬巖大孔徑工況，最好是多種規格截齒筒鉆、螺旋鉆和截齒撈砂斗配合使用，分次鉆進。

最后，堅持定期的維護與保養也能提高旋挖鉆機的使用性能。發動機、減速機、提引器、鋼絲繩、鉆桿、電氣元件以及各潤滑點等重要地方的定期維護與保養可以使鉆機長期保持良好的使用性能。如果平時不注意保養，到發生故障時才去關注，不但降低鉆機的使用效率，且影響施工進度。所以，希望廣大用戶一定要重視鉆機的維護與保養，這有百利而無一害。

楊小軍：在結構形式方面鉆機的變幅結構應當兼顧平行四邊形和大三角結構形式。運輸時可整機放倒并折疊，運輸高度和長度得到降低。同時加大變幅油缸安裝距，增加鉆機的穩定性同時承受更大的扭矩，改善入巖能力。

在多能性方面，鉆機通過分別配短螺旋鉆頭、螺旋回轉頭、巖心螺旋鉆頭后可以對各種黏性土、粉土、填土及中等密實以上的沙土、碎石土、中等硬度風化巖層等進行成孔作業；通過配置液壓打樁錘，可“實現預置混凝土樁或鋼樁的施工：通過配置長螺旋鉆斗，液壓抓斗，可分別進行長螺旋鉆孔和地下連續墻施工。

在產品系列化方面，要小、中、大三者兼顧。既有適合狹窄區間作業、孔深和直徑要求不太高的小型鉆機，又要有入巖能力過硬的大型鉆機。

在強調智能信息化方面，電子信息化全面應用應深入到鉆機的各個部件及工況的監控上：電子控制系統、手動和自動切換、監控桅桿垂直度的自動糾正系統、高精度鉆孔倒土回轉定位控制技術及相關信息的反饋顯示、記錄、打印等。

最后從人性化設計方面考慮，舒適性硬件(冷暖風空調，可自動調節座椅)，操作手的操作便捷性、操作視野開闊性、控制手柄的合理布局上要全面考慮，以降低操作手的勞動強度。

在使用方面，旋挖鉆機進場前，一定要摸清施工現場的地質情況和該工程樁的設計深度，選擇適合該工程的旋挖鉆機，避免盲目進場帶來不必要的經濟損失。在剛開始鉆進時，要慢速運轉，掌握地層對鉆機的影響情況，以確定在該地層條件下的鉆進參數。在鉆進過程中，不可進尺太快。對粘結性好的巖土層，可采用干式或清水鉆進工藝。而在松散易坍塌地層，則必須采用靜態泥漿護壁鉆進工藝。在提鉆時，須及時向孔內補漿，以保證泥漿高度。旋挖鉆機在選擇上要根據所從事施工的樁基情況，選擇鉆孔能力適宜的機型。

制造商理念提升

朱章國：國產旋挖鉆機在設計理念上主要還是以仿制國外的為主，雖然有很多專利，那也不過是把一些局部做了修改。此外，國內旋挖鉆機生產企業多不是專業的樁工、鉆探設備生產廠家，因此，因自身的專業缺陷而造成在設計與制造上難免會有一些不足。比如：主泵的型號選擇不對，造成輸出壓力、流量達不到使用要求，太大輸出功率過剩，還會損害液壓元器件，太小又會造成輸出功率不足，使設備運轉無力；液壓油管的管徑太小，不能滿足壓力、流量的使用要求，最主要的表現形式就是經常爆管；液壓馬達、減速機的型號選擇不對，會造成使用時的動力頭轉速、扭矩不夠，行走無力等一些方面。

在生產上也存在很多的不足，有些雖只是裝配精度方面的，但它凸顯的是一種人文方面的不足。我在深圳某基礎公司工作時，公司新購買的旋挖鉆機有2臺就有問題。其中1臺的液壓管道多處漏油，檢測發現液壓管螺栓沒有擰緊，還有一根油管使用了壞的密封圈；另外1臺使用不到1個月時間，行走履帶上的螺栓就掉了9個，這肯定是出廠前螺栓沒有擰緊導致的結果。2010年在西寶線工地，維修支撐液壓缸(漏油，密封件不耐用)，在拆卸缸內壓緊螺母時，發現生產廠家沒有將定位螺孔內的鉆屑清理干凈，導致螺母拆卸困難，絲扣損壞。

用戶施工能力提升

朱章國：其實，在旋挖鉆機的使用及維修保養中，用戶只需根據旋挖鉆機的使用說明書制定出與之相適應的操作規程，施工中將安全使用及維護設備的任務落實到責任人：在使用過程中及時掌握和反饋設備的運行情況，及時檢查和消除發現的問題，使設備始終處于良好的工作狀態，就能很好地發揮旋挖鉆機的性能。

良好的潤滑是設備運行的保證，必須要定點、定時、定質、定量、定人。現場施工員要督促及檢查，并做好保養記錄。如發現油品不對、油路不暢等問題要及時匯報并解決；當旋挖鉆機在施工中發生故障時，現場的操作及維修人員要及時排除，并做好記錄，還要及時匯報給生產企業以便不斷改進；再有，當旋挖鉆機在施工運行時，要根據旋挖鉆機使用說明書所給出的數據標準對設備進行檢查并做好記錄。只有全面掌握旋挖鉆機的運行情況，我們才能及時發現及解決問題。保養是保證設備正常運行的唯一手段，是發揮設備優良性能的基石。

鉆具的選用也很重要。要根據不同的地質情況作出與之相適應的施工方案，組織好施工設備，采用最為合理的施工機具。鉆桿的選用、鉆斗(頭)的選用都是一個項目成敗的關鍵。在施工過程中要靈活的選用鉆具，復雜地層不能一個鉆斗(頭)干到底，需根據地層的變化而變換鉆斗(頭)，必要時還要自己把鉆斗(頭)加工變型一下。在黏土層中施工，如果用撈砂斗很不容易出土，嚴重影響施工速度，這時可以換成開合鉆斗施工，也可以在斗壁上多開幾個孔讓泥漿更好地潤滑孔壁。