解讀“宇通YTR280C雙動力頭旋挖鉆機”

郭旭東 李立敏

【摘 要】宇通YTR280C雙動力頭旋挖鉆機已通過性能試驗和工業性試驗考核，并走出國門遠銷美國數臺。其先進的液電控制系統、工作效率高、一機多用優勢，將會滿足未來樁工機械發展的需求。

【關鍵詞】宇通YTR280C；雙動力頭旋挖鉆機

宇通YTR280C雙動力頭旋挖鉆機在吸收國外先進技術的基礎上，采用多項技術創新針對美國客戶的需求定制研究開發的一款多工法旋挖鉆機。該鉆機配置兩套動力頭，一種為普通旋挖鉆機動力頭，另一種為多工法雙動力頭，本文重點介紹旋挖鉆機配置雙動力頭所具有的技術創新點、成孔原理和施工工法。

旋挖鉆機雙動力頭主要用于空間狹小、臨近建筑物的空間施工，不僅可以實現CFA工法還可以實現CFG工法、連續墻施工、鋼管樁施工等。

一、主要技術參數

主機參數

產品型號 YTR280C

鉆孔深度（CFA） ≤15m

鉆孔直徑（CFA） φ300mm

發動機功率： 261kW

系統流量： 2X280L

系統壓力： 30MPa

最大起拔力： 540kN

雙動力頭參數

內側動力頭：

外側動力頭：

二、宇通YTR280C雙動力頭鉆機技術創新點

（一）雙動力頭特點

雙動力頭由從安裝形式上來看，此雙動力頭為不可分離式，從安裝形式上來看，此雙動力頭為不可分離式，即內側動力頭（3）、外側動力頭（4）同時固定在滑架（2）上，螺旋鉆桿（1）通過油缸（8）與內側動力頭（3）連在一起，行成剛性連接。從功能上看，此雙動力頭為可分離式，即內側動力頭（3）、外側動力頭（4）通過油缸（8）行程的調節，可以實現套管（6）和螺旋鉆桿（1）的豎直方向的相對運動適應不同地質的施工需要。內側動力頭（3）與外側動力頭（4）能同軸逆向旋轉分別驅動螺旋鉆桿（1）和外側套管（6）鉆孔，不僅可以實現CFA工法還可以實現CFG工法、連續墻、鋼管樁等多種工法的施工。內、外側動力頭獨立控制，采用電控馬達，根據負載采用不同的轉速檔位，實現兩檔變速，節能環保，提升施工效率。

（二）主機特點

主機通過更換動力頭來滿足不同的施工要求。當主機配置旋挖鉆機動力頭時，可實現最大鉆深90米，最大孔徑2米的旋挖工法施工；當主機配置雙動力頭，采用主卷揚提升，加壓卷揚進行加壓實現鉆深15米，孔徑0.3米的套管長螺旋等多種工法的施工。

三、宇通YTR280C鉆機雙動力頭成孔原理

工作時內側動力頭與外側動力頭同軸逆向旋轉，扭轉產生的反作用力自身可以達到平衡。當內側動力頭帶動鉆桿鉆進的同時外側動力頭驅動套管反向旋轉跟進，這樣就可以達到護壁的目的，避免鉆孔坍塌，又可糾偏保證孔的垂直度，有利于長螺旋鉆具排土，成孔精度高，施工速度快，能夠應對各種土層、砂層等復雜的地形。由于內、外動力頭控制方式為獨立控制，單獨驅動任一動力頭，鉆機可以像普通的旋挖鉆機、長螺旋鉆機一樣進行施工。與普通的CFA工法鉆孔機相比，雙動力頭旋挖鉆機克服了其輸土速度與鉆孔扭矩相矛盾的問題，普通的CFA工法鉆孔機施工時要實現快速輸土，要求鉆桿的轉速高，扭矩與轉速的關系為：

轉速高時扭矩必然會下降，鉆桿鉆進切屑能力就會下降，雙動力頭鉆孔施工解決了這一矛盾，內側動力頭帶動的長螺旋鉆桿在外側動力頭驅動套管逆向鉆進時，可以提高向孔外輸土的速度。兩者同時施工，和傳統的下護筒后再鉆進相比施工效率明顯提高。

在施工中，遇見硬地層時，下套管阻力較大，需要鉆機提供足夠大的扭矩，此時可以通過調節油缸的行程讓螺旋鉆桿對硬層進行碎土、松土，減少土壤阻力便于套管的鉆進。

四、宇通YTR280C鉆機雙動力頭施工工法

由于雙動力頭的存在，YTR280C旋挖鉆機能夠進行CFA工法、CFG工法、鋼管樁、連續墻等工法施工。

（一）CFA工法

CFA工法是一種地基處理方法，適用于填土層、粘土層、砂土層、卵石層等地層，突出優點是施工效率高、無污染、經濟效益明顯。采用的主要設備有CFA工法鉆孔機、砼泵及其他輔助設備如攪拌機。成孔過程如圖2所示，內側動力頭驅動長螺旋鉆桿，外側動力頭驅動套管，套管和長螺旋鉆桿同時進行逆向鉆進，渣土、巖屑等在鉆進時沿著鉆桿上的螺旋葉片排出，套管上留有排出孔，達到預定鉆進深度后，通過主卷揚拔出鉆桿和套管，此時向螺旋鉆桿上部的彎管內灌注混凝土，即邊提鉆邊灌漿，待螺旋鉆桿和套管提出孔外后，利用副卷揚向孔內下放鋼筋籠振動入孔，最后成樁。

（二）CFG工法

CFG樁具有施工效率高、質量易控制、工期耗時短、工程造價低等優點。CFG樁體的剛度在碎石樁和混凝土灌注樁之間，適用于多種土質地基的加固，包括粘性土、粉質土、淤泥質土等，尤其是軟土地基，加固效果更為顯著。成孔過程如圖3所示，驅動雙動力頭，鉆到預定深度后，向長螺旋鉆桿內灌注一定量的混凝土，在鋼管底部形成混凝土樁頭，然后通過主卷揚將內側動力頭驅動的長螺旋鉆桿拔出樁孔，外側動力頭驅動的鋼管從護筒驅動器上拆掉留在孔內，形成鋼管樁。

（三）連續墻施工

YTR280C雙動力頭鉆孔機可以形成墻樁和咬合樁，具體選擇哪種樁要根據施工現場的需求。墻樁是按一定的順序進行的鉆孔，兩個樁之間可以有間隙或者兩個樁相切；間隙的大小取決于土質情況和施工中對樁基礎的要求。比較硬的土質本身的承載能力大，樁間的距離可以適當的增大些。如果相鄰樁有一定的距離，可以按照順序1，2，3，4……進行施工成樁；如果相鄰樁相切，先制作1，3，5等奇數位置的樁，大約2小時后，制作2，4，6等偶數位置的樁。

如果相鄰樁相互重疊，即為咬合樁，成樁過程為，先鉆1、5、9等位置上的孔并灌注成樁，然后3、7、11位置上的，最后2、4、6等位置。其中奇數樁按照A樁的施工工藝進行，不需下鋼筋籠；偶數樁按照B樁的施工工藝進行，需要下鋼筋籠。

宇通YTR280C雙動力頭旋挖鉆機已通過性能試驗和工業性試驗考核，并走出國門遠銷美國數臺。其先進的液電控制系統、工作效率高、一機多用優勢，將會滿足未來樁工機械發展的需求。