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旋挖钻机的国内应用

1993~1994年在上海浦东八百伴大厦基础灌注桩工程中全部采用了旋挖成孔法施工并取得成功，在国内起到了推动作用；在北京五环路的基础施工中，旋挖钻机已占了绝大多数，****多时达到了30多台。**工程青藏铁路大规模施工于2001年正式启动，而在青藏铁路格拉段的施工段，地层很多是永冻的土层、砂砾、不规则泥页岩，还有软硬互层灰岩，有的冻土厚度达到百米以上，中铁集团采用旋挖钻进施工工艺，2002年3月开始，大量的旋挖钻机进入青藏铁路线施工，到8月中旬统计有100多台，其中国产设备9台。青藏铁路的大量使用引起了施工和生产制造企业的格外关注，无疑推动了旋挖钻机开发和应用。

2003年山西省机械施工公司申报了静态泥浆护壁、旋挖式钻孔灌注桩施工工法，*勘探技术研究所抓住了北京等大城市和青藏铁路线大量使用旋挖钻机的机遇，及时地把研制的旋挖钻头推向市场，并在旋挖钻进工艺方面也作了深入的研究。2000年徐工集团RD18型钻机研制成功，成孔直径2m、钻深60m，有3台在青藏铁路和多台在北京的工程中使用。2001年北京经纬巨力工程机械有限公司研试成功ZY120、ZY160、ZY200型旋挖钻机，参加青藏铁路建设的施工热潮。2003年3月三一重工研制成功履带可伸缩的SY****0型旋挖钻机，先后在青藏铁路、北京银泰大厦、鞍钢高炉、天津、南京等工地接受了施工考验。2004年在北京奥运*体育馆建设工地一次使用旋挖钻机16台。

由于受北京奥运、上海世博会以及京沪、武广、郑西高速客运专线工程的拉动，给旋挖钻机提供了一个巨大的发展空间，近几年我国的旋挖成孔法的大量采用，旋挖钻机使用量增加，特别是许多厂家旋挖钻机相继研制成功，推动了旋挖钻机的生产和应用。

地下水的类型

地下水通常分为上层滞水、潜水和承压水。

上层滞水：暂时滞留在小范围隔水层上的地下水，分布范围有限，水量随季节变化，****不稳定。但因上层滞水埋藏很浅，对地基施工却有不小的影响。

透水层指的是透水性好的土层，如砂土、碎石土；隔水层指透水性不好的土层，地面水下渗到隔水层处，常不能很好地继续下渗而滞留在隔水层的凹陷处，当凹陷处填满后就侧向流出，流至隔水层以下的含水层。隔水层常常是粘性土层。含水层指土中含有大量地下水的土层如地下水位以下的砂、砾层。

潜水：地表下前面个稳定隔水层以上具有自由水面的水。其自由水面叫潜水面。潜水与附近水体（河、湖、海等）的关系是江河水位低时，潜水流向江、河；洪水期时，则反之，水由江、河流入土中，补给潜水。所以潜水面常常不是平面，而是带有坡度的曲面。潜水对人们的关系较大，日常建筑施工中****常遇到的就是潜水。

工作装置

工作装置包括变幅机构、桅杆总成、随动架、动力头、主卷扬、辅卷扬、加压装置、钻杆、钻具等。

1、变幅机构

变幅机构是桅杆的安装部件。由动臂、三角架、支撑杆、变幅油缸、桅杆油缸等组成，通过变幅油缸、桅杆油缸的作用，可以使桅杆远离或靠近机体和改变桅杆前后倾角，调节桅杆的工作幅度或运输状态的整机高度。

　　　　　　　　　　　SR系列旋挖钻机变幅机构

回转台—动臂—支撑杆—三角架通过销轴铰接，组成一个平行四边形机构。当变幅油缸伸缩而改变工作幅度时，桅杆和三角架只作上下平行移动。满足了桅杆平移，升降的工况要求。

2、桅杆总成

桅杆总成由桅杆和滑轮架组成，

桅杆是钻机的重要机构，是钻杆、动力头的安装支承部件及其工作进尺的导向部件。其上装有加压油缸，动力头通过加压油缸支承在桅杆上，桅杆左右两侧有矩形导轨，对这两个工作机构（动力头、随动架）的工作进尺起导向作用。

图4　 SR系列旋挖钻机桅杆

桅杆为三段可折叠式，分为上段、中段、下段，运输状态时，将上段、下段折叠安装，以减小运输状态时整机长度。

滑轮架结构如图5，安装于桅杆的顶端，工作时用螺栓与桅杆联接。 滑轮架上的主卷扬滑轮和辅卷扬滑轮用以改变卷扬钢丝绳运动方向，是提升、下降钻杆和物件起吊的重要支撑部件。滑轮架为折叠式，运输时与桅杆铰接联接，以降低运输状态时整机的高度。

　　　　　　　　　　　　SR系列旋挖钻机滑轮架

3、随动架

随动架是钻杆工作的辅助装置，结构如图6，一端装有轴承并与钻杆螺栓联接，对钻杆起回旋支承作用；另一端设有导槽与桅杆两侧导轨滑动联接，运行于桅杆全长，是钻杆工作的导向部件，扶持钻杆正常工作。

SR系列旋挖钻机随动架

4、动力头

动力头是钻机****重要的工作部件，结构如图7，它由液压马达、减速机、动力箱、缓冲装置、滑移架、联接板、压盘组成。动力箱内有一组与回转支承固定在一起的齿圈，齿圈与轮毂固定，轮毂内壁有三组驱动键。

　SR系列旋挖钻机动力头

液压马达的高速旋转通过减速机减速以后，减速机的动力输入给动力箱中的齿轮轴，齿轮轴小齿轮与齿圈啮合，形成****后*减速。与轮毂固定在一起的齿圈，在回转支承的支撑下被驱动旋转，轮毂上的键驱动钻杆旋转，实现钻机钻孔工作的旋转运动。

缓冲装置的作用：当钻孔深度超过****外1层钻杆的长度时，下钻杆时会冲击动力头，特别是卡钻时的意外情况，冲击力更大，此时****对动力头的冲击，保护动力头不受到损坏。

滑移架是动力头的导向部件，通过联接板和销轴与动力箱固定，在对钻孔加压和对动力头起拔工况时，沿桅杆导轨导向。

压盘的作用是钻斗上提时与钻斗上的碰块相撞，打开钻斗卸渣。

S****0C旋挖钻机动力头匹配两种输出转速：一种是低速大扭矩，用于正常成孔作业；另一种是高速小扭矩，用于空载卸土。两种转速通过液压系统进行切换，切换时有3秒滞后*。其它钻机没有高速甩土功能。

5、主卷扬

卷扬由液压减速机构、卷筒、卷扬支座、钢丝绳、绳套等组成，结构如图8。主卷扬的功能是提升或下放钻杆，是钻机完成钻孔工作的重要组成部分，其提升和下放钻杆的工作由液压系统驱动和控制。在钻机进行成孔工作时，须打开主卷扬制动器；使系统中主卷扬马达进、回油通道互相导通，卷扬机系统处于浮动状态，这样才能操作加压油缸对钻杆进行加压，以便钻杆顺利进行钻进。

SR系列旋挖钻机主卷扬

6、辅卷扬

辅卷扬由液压减速机构、卷筒、卷扬支座、钢丝绳、绳套等组成。辅卷扬置于三角架内，其功能是吊装钻具以及其他不大于额定起重量的重物，是钻机进行正常工作的辅助起重设备。

7、加压装置

加压装置由加压油缸和动力头总成组成。

加压油缸固定于桅杆上，加压油缸活塞杆连接于动力头滑移架上。

摩阻式钻杆加压方式，由于钻杆作旋转运动，钻杆键侧与动力头轮毂的键产生正压力，正压力产生摩擦力，由于加压油缸对动力头的加压动作，此摩擦力实现钻杆钻孔工作的进给运动。

机锁式钻杆加压方式，加压油缸的加压力通过动力头的轮毂端面与钻杆加压点接触