2013-06-20 735 0
一、旋挖鉆機(jī)概況
1旋挖鉆機(jī)的三種類型
旋挖鉆機(jī)根據(jù)其主要工作參數(shù)：扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、鉆孔直徑、鉆孔深度及鉆機(jī)整機(jī)質(zhì)量可以分為三種類型：
1.1小型機(jī)
扭矩100kN?m。發(fā)動(dòng)機(jī)功率170kW，鉆孔直徑0.5～1m，鉆孔深度40m左右，鉆機(jī)整機(jī)質(zhì)量40t左右。
小型機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)定位：
(1)各種樓座的護(hù)坡樁；
(2)樓的部分承重結(jié)構(gòu)樁；
(3)城市改造市政項(xiàng)目的各種小于1m的樁；
(4)適用于其他用途的樁；
小型機(jī)的市場(chǎng)工作量覆蓋比例達(dá)到30%以上。
1.2中型機(jī)
扭矩180kN?m，發(fā)動(dòng)機(jī)功率200kW，鉆孔直徑0.8～1.8m，鉆孔深度60m左右，鉆機(jī)整機(jī)質(zhì)量65t左右。
中型機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)定位：
(1)各種高速公路、鐵路等交通設(shè)施橋梁的橋樁；
(2)大型建筑、港口碼頭承重結(jié)構(gòu)樁；
(3)城市內(nèi)高架橋橋樁；
(4)其他適用樁。
中型機(jī)的市場(chǎng)工作量覆蓋比例達(dá)到90%以上。
1.3大型機(jī)
扭矩240kN?m，發(fā)動(dòng)機(jī)功率300kW，鉆孔直徑1～2.5m，鉆孔深度80m。鉆機(jī)整機(jī)質(zhì)量100t以上。
大型機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)定位：
(1)各種高速公路、鐵路橋梁的特大橋樁；
(2)其他大型建筑的特殊結(jié)構(gòu)承重基礎(chǔ)樁。
大型機(jī)的市場(chǎng)工作量覆蓋比例達(dá)到10%以上。
二、旋挖鉆機(jī)的發(fā)展
2.1國(guó)外目前旋挖鉆機(jī)的狀況
旋挖鉆機(jī)在二戰(zhàn)以前首先在美國(guó)卡爾維爾特公司問世，二戰(zhàn)之后在歐洲得到發(fā)展，1948年意大利邁特公司首先開始研制，接著意大利、德國(guó)開始發(fā)展，到了70～80年代在日本得到快速發(fā)展，當(dāng)時(shí)日本稱之為回轉(zhuǎn)斗成樁，也叫阿司特利工法(EarthDriII)，在德國(guó)、日本這類工法相當(dāng)普遍。國(guó)外目前旋挖鉆機(jī)在國(guó)內(nèi)的公司主要有：
德國(guó)寶峨公司，其產(chǎn)品系列為BG12～BG25；意大利土力公司，其產(chǎn)品為R412～R618；MAIT公司的HR130～HR240；IMT公司的AF6～AF50；CMV公司的TH12～TH25等。
國(guó)外產(chǎn)品最大扭矩可達(dá)360kN?m，發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)448kW，鉆孔直徑4m，鉆深90余米等，品牌主要集中于土力、寶峨、意馬、麥特、卡薩格蘭第、巨力、日本產(chǎn)小扭矩旋挖鉆機(jī)。
目前國(guó)外的旋挖鉆機(jī)一般都設(shè)有搖管裝置、由兩個(gè)或三個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的大扭矩動(dòng)力頭(可配套管連結(jié)器)、液壓系統(tǒng)采用恒功率變量自動(dòng)控制、自鎖互扣鉆桿、先進(jìn)的監(jiān)控儀表(如發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)、鉆孔深度顯示、鉆桅自動(dòng)測(cè)斜糾偏裝置)，同時(shí)配有各種保險(xiǎn)裝置(如防止帶負(fù)載起動(dòng)，卷?yè)P(yáng)機(jī)超高限位等)，但各家公司的旋挖鉆機(jī)都有自己的技術(shù)特點(diǎn)。
2.2國(guó)外旋挖鉆孔機(jī)發(fā)展趨勢(shì)
（1）電動(dòng)式向液壓式方向發(fā)展。
（2）向多功能鉆機(jī)方向發(fā)展。國(guó)外產(chǎn)品越來越多地與連續(xù)墻抓斗、長(zhǎng)螺旋等配合使用，動(dòng)力頭為雙作用驅(qū)動(dòng)箱，既可進(jìn)行鉆孔，又能安放套管，一機(jī)多用。鉆機(jī)的多功能化。即鉆機(jī)采用的是多用途模塊式設(shè)計(jì)。
以上不同工法的施工，只需要選裝不同的工作附件，便可做到一機(jī)多用，節(jié)約使用成本。
（3）大都采用電液比例伺服控制系統(tǒng)，具有鉆孔深度、鉆桅垂直度自動(dòng)化檢測(cè)、熒屏顯示，提高了定位鉆孔精度。
（4）機(jī)電一體化控制、智能化作業(yè)。國(guó)外產(chǎn)品大都實(shí)現(xiàn)了負(fù)載反饋的自動(dòng)控制，并顯示、記錄、打印成樁的外形，大大提高了成樁質(zhì)量。
（5）采用孔深、發(fā)動(dòng)機(jī)、油壓、主副卷拉力等參數(shù)的自動(dòng)化檢測(cè)，熒光屏顯示；
（6）安全保護(hù)。鉆機(jī)的設(shè)計(jì)充分考慮操作人員的安全，并采取了一些措施。
（7）上、下車獨(dú)特的水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)。鉆機(jī)的上車與下車的連接機(jī)構(gòu)采用了獨(dú)特的設(shè)計(jì)形式，通過左右特別的兩個(gè)液壓缸，可進(jìn)行上下車傾斜調(diào)節(jié)，當(dāng)下車底盤傾斜時(shí)（施工場(chǎng)地為斜面時(shí)），上車駕駛室仍為水平，此功能既保證了鉆孔時(shí)的垂直度，又可使操作手在舒適的位置長(zhǎng)時(shí)間工作而不會(huì)感到疲倦。
（8）動(dòng)力頭MCS系統(tǒng)──套管鉆進(jìn)增扭裝置。增加套管跟管鉆進(jìn)增扭系統(tǒng)，可減省擺管機(jī)的應(yīng)用，大幅度降低使用成本。
2.3國(guó)內(nèi)產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)在80年代初從日本引進(jìn)過工作裝置，配裝在KH-125型履帶起重機(jī)上。1984年，天津探礦機(jī)械廠引進(jìn)美國(guó)RDI公司的旋挖鉆機(jī)并進(jìn)行消化吸收。1987年在北京展覽館首次展出了意大利土力公司(SOILMEC)產(chǎn)品，1988年北京城建機(jī)械廠根據(jù)土力公司的樣機(jī)開發(fā)了1.5m直徑的履帶起重機(jī)附著式旋挖鉆機(jī)。
1994年鄭州勘察機(jī)械廠引進(jìn)英國(guó)BSP公司附著式旋挖鉆孔機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)，但都沒有形成批量生產(chǎn)。1992
年寶峨公司在中國(guó)北京設(shè)立了代表處，開始了對(duì)華業(yè)務(wù)。并于1995年在天津成立了獨(dú)資子公司寶峨天津機(jī)械工程有限公司，組裝適合中國(guó)市場(chǎng)的寶峨BG20型旋挖鉆機(jī)。
1998年在上海又成立了中德合資上海寶峨金泰工程機(jī)械股份有限公司，生產(chǎn)組裝BG15型、BG24型旋挖鉆機(jī)。1998年，徐工集團(tuán)開始自主開發(fā)研制RD18旋挖鉆機(jī)，于99年試制成功并投入批量生產(chǎn)，最近幾年我國(guó)旋挖鉆機(jī)取得了快速發(fā)展。后來，北京經(jīng)緯巨力、三一重機(jī)等也紛紛涉足旋挖鉆機(jī)的生產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)旋挖鉆孔機(jī)廠商有三十多家。
2.4目前，國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)的主要不足之處表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
一是產(chǎn)品同質(zhì)化傾向相當(dāng)嚴(yán)重。在國(guó)內(nèi)從事旋挖鉆機(jī)制造和銷售的20多家企業(yè)中，既有徐工、三一這樣的大型集團(tuán)公司，又有上海金泰這樣的長(zhǎng)期從事基礎(chǔ)及勘探設(shè)備制造的專業(yè)公司，也有以基礎(chǔ)施工為主業(yè)，最近幾年才進(jìn)入旋挖鉆機(jī)制造領(lǐng)域的施工企業(yè)，如山東鑫國(guó)和鄭州川島(上海三凰)。這些企業(yè)中的絕大部分來自于原樁工機(jī)械以外的行業(yè)，它們的進(jìn)入極大地改變了樁工機(jī)械行業(yè)的格局。但是，由于各公司進(jìn)入旋挖鉆機(jī)領(lǐng)域的時(shí)間、規(guī)模、投入程度、運(yùn)作模式、開發(fā)及資金實(shí)力、公司背景等差異較大，呈現(xiàn)出來的成長(zhǎng)速度及經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)也有極大不同。總體來看，由于大部分企業(yè)進(jìn)入的時(shí)間都比較短，其產(chǎn)品尚未形成規(guī)?；拖盗谢?，超過20家的企業(yè)產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)僅僅接近30個(gè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，扭矩在200kNm級(jí)別上下的產(chǎn)品比例高達(dá)75%以上，而100kNm級(jí)別及以下的產(chǎn)品型號(hào)僅僅2個(gè)，其比例僅占8%。由此可見，產(chǎn)品的同質(zhì)化傾向相當(dāng)嚴(yán)重。
二是國(guó)產(chǎn)旋挖鉆與國(guó)外相比，差距較明顯。
首先表現(xiàn)在整體的液壓系統(tǒng)與配置還達(dá)不到國(guó)外產(chǎn)品的先進(jìn)水平，特別是與世界先進(jìn)水平的寶峨旋挖鉆機(jī)相比還存在很大差距。國(guó)外的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品液壓系統(tǒng)一般都采用恒功率系統(tǒng)，或負(fù)荷傳感系統(tǒng)，液壓元件采用國(guó)際先進(jìn)成熟的產(chǎn)品；其次，國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)的關(guān)鍵件如鉆桿，特別是機(jī)鎖式加壓鉆桿還不能滿足主機(jī)的要求，主要原因是國(guó)產(chǎn)鋼管在鋼管加工時(shí)，圓度和直線度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，無論是強(qiáng)度還是精度都不能滿足要求；鉆桿的加工工藝還處在摸索之中，焊接質(zhì)量不能保證，焊后易變形，而且變形難以調(diào)整。
另外，國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)的整機(jī)外觀及操作室內(nèi)儀表盤的布置不如國(guó)外；國(guó)外的旋挖鉆機(jī)有的裝有全電腦操作系統(tǒng)，使操作手能實(shí)時(shí)掌握鉆進(jìn)深度、鉆架垂直度，保證鉆孔準(zhǔn)確到達(dá)設(shè)計(jì)深度和保持良好的垂直度；實(shí)時(shí)掌握各系統(tǒng)工作情況，便于及時(shí)采取維修措施，保證鉆機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)的鉆桿牙嵌與動(dòng)力頭嚙合情況和鉆桿狀態(tài)無顯示功能，操作手只能憑經(jīng)驗(yàn)判斷。
施工中，旋挖鉆機(jī)在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，有一個(gè)鉆進(jìn)—提升—回轉(zhuǎn)—拋土—再回轉(zhuǎn)至原孔口—對(duì)準(zhǔn)—再鉆進(jìn)的過程。國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)因沒有回位定位功能，所以在對(duì)準(zhǔn)時(shí)耗費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間和精力，而且，人工對(duì)準(zhǔn)精度低。而德國(guó)寶峨、意大利CMV公司的鉆機(jī)都具有回位定位功能。所謂回位定位功能是指機(jī)器回轉(zhuǎn)時(shí)能記錄回轉(zhuǎn)角度，待拋土后再回轉(zhuǎn)回來時(shí)，一旦達(dá)到記錄的角度后，自動(dòng)停止。這樣，保證其回到第一次回轉(zhuǎn)前的位置。大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了生產(chǎn)效率及作業(yè)精度。
三是國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)的規(guī)格品種與市場(chǎng)的實(shí)際分布脫節(jié)嚴(yán)重。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，樁徑較小，樁孔深度較淺的一般工業(yè)及民用建筑的樁基礎(chǔ)量約占整個(gè)樁基礎(chǔ)工程量的65%以上，而橋梁樁等單樁承載要求高的樁基礎(chǔ)量?jī)H占30%左右。但是，在國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)中，扭矩為200kNm級(jí)別上下的產(chǎn)品比例高達(dá)75%以上，而最適合于建筑樁基礎(chǔ)的中小型旋挖鉆機(jī)卻鮮有市場(chǎng)投入。由此造成的局面是：一方面，絕大部分企業(yè)擁擠在較小的市場(chǎng)空間內(nèi)互相大力廝殺，另一方面，實(shí)際需求較大的市場(chǎng)又嚴(yán)重缺乏適合的產(chǎn)品。旋挖鉆機(jī)的規(guī)格品種與市場(chǎng)的實(shí)際分布脫節(jié)嚴(yán)重
三、國(guó)內(nèi)外旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1、組成
旋挖鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由底盤機(jī)構(gòu)、鉆桅、自行起落架、主副卷?yè)P(yáng)、動(dòng)力頭、鉆桿、鉆頭、轉(zhuǎn)臺(tái)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、駕駛室、覆蓋件、配重、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成，其工作原理也完全相同，都是由全液壓動(dòng)力頭產(chǎn)生扭矩，由安裝在鉆架上的油缸提供鉆壓力，并通過伸縮式鉆桿傳遞至鉆頭，鉆下的鉆渣充入鉆頭，由主卷?yè)P(yáng)提拔出孔外。
2、主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
2.1底盤的結(jié)構(gòu)
旋挖鉆機(jī)的底盤一般為液壓驅(qū)動(dòng)，軌距可調(diào)，剛性焊接式車架，履帶自行式的結(jié)構(gòu)。底盤主要包括車架及行走裝置，行走裝置主要包括履帶張緊裝置、履帶總成、驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、承重輪、托鏈輪及行走減速機(jī)等組成。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的旋挖鉆機(jī)大多數(shù)應(yīng)用的是專用底盤，軌距可調(diào)，能根據(jù)施工情況對(duì)底盤進(jìn)行寬度調(diào)整，以增加鉆機(jī)的整體穩(wěn)定性，駕駛室前窗配有防墜物保護(hù);也有少數(shù)廠家應(yīng)用的是起重機(jī)底盤或挖掘機(jī)底盤。
2.2發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)
旋挖鉆機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)一般包括發(fā)動(dòng)機(jī)、散熱器、空濾器、消音器、燃油箱等。一般旋挖鉆機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)選用國(guó)外
的增壓中冷式水冷發(fā)動(dòng)機(jī)，選用進(jìn)口CUMMINS發(fā)動(dòng)機(jī)，為了適應(yīng)不同用戶的需求，也可選裝國(guó)內(nèi)二汽東風(fēng)的康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)。其水散熱器、空濾器等附件選用國(guó)產(chǎn)配套件，燃油箱自制。
2.3變幅機(jī)構(gòu)及鉆桅的結(jié)構(gòu)
目前國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)一般采用兩級(jí)變幅油缸，平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，上端一級(jí)變幅油缸兩端具有萬向節(jié)頭便于調(diào)整，鉆桅截面形式為梯形截面，鉆桅下端有液壓垂直支腿，上端有兩套滑輪機(jī)構(gòu)，上下兩端均可折疊，鉆桅左右可調(diào)整角度為士50，前傾可調(diào)整角度為50，后傾可調(diào)整角度為150。三一SYR220型旋挖鉆機(jī)的桅桿采用大箱形截面，為動(dòng)力頭和鉆桿提供導(dǎo)向作用，具有良好的剛性和穩(wěn)定性，抗沖擊、耐振動(dòng)、無需拆卸的可折疊式結(jié)構(gòu)能減少整機(jī)長(zhǎng)度和高度，便于運(yùn)輸。
采用流行的平行四邊形結(jié)構(gòu)，通過其上油缸的作用，可使桅桿遠(yuǎn)離機(jī)體或靠近機(jī)體。通過桅桿角度的調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)桅桿工作幅度或運(yùn)輸狀態(tài)桅桿高度、桅桿相對(duì)地面角度的調(diào)節(jié)，使其動(dòng)作機(jī)動(dòng)靈活，施工效率高。意大利、德國(guó)制造的各類旋挖鉆機(jī)可自行移動(dòng)，自立桅桿，整個(gè)工作機(jī)構(gòu)可在履帶底盤上做土3600回轉(zhuǎn)。因而現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移、對(duì)孔位靈活方便，輔助時(shí)間少；鉆架采用“平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)十三角形的支撐結(jié)構(gòu)，非常適合城市狹窄場(chǎng)地的施工;鉆架上裝有垂直度檢測(cè)儀，可以檢測(cè)和顯示鉆架的偏斜度，并可通過鉆機(jī)的微動(dòng)系統(tǒng)調(diào)整鉆架的垂直度。
2.4動(dòng)力頭的結(jié)構(gòu)
動(dòng)力頭是螺旋鉆孔機(jī)的關(guān)鍵工作部件，其性能好壞直接影響鉆孔機(jī)整機(jī)性能的發(fā)揮。動(dòng)力頭的功能:動(dòng)力頭是鉆孔機(jī)工作的動(dòng)力源，他驅(qū)動(dòng)鉆桿、鉆頭回轉(zhuǎn)，并能提供鉆孔所需的加壓力、提升力，能滿足高速甩土和低速鉆進(jìn)2種工況。動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿、鉆頭回轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)能根據(jù)不同的土壤地質(zhì)條件自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速與扭矩，以滿足不斷變化的工況。國(guó)內(nèi)的動(dòng)力頭為液壓驅(qū)動(dòng)，齒輪減速，可實(shí)現(xiàn)雙向鉆進(jìn)和拋土作業(yè)，主要包括回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及支撐機(jī)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要有齒輪與鉆桿互鎖的套管，兩端支撐采用回轉(zhuǎn)支承、密封等組成。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用雙變量馬達(dá)帶動(dòng)減速機(jī)及小馬達(dá)小減速機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)鉆進(jìn)。拋土作業(yè)時(shí)，大減速機(jī)脫離，小馬達(dá)小減速機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)高速拋土。
另外，支撐機(jī)構(gòu)由滑槽、支座上蓋與油缸連接件等組成，均為焊接結(jié)構(gòu)件，應(yīng)充分考慮其內(nèi)部潤(rùn)滑，應(yīng)有潤(rùn)滑油高度顯示，加油口、放油口等，易于保養(yǎng)、維修。從國(guó)際知名大公司的鉆孔機(jī)產(chǎn)品我們可以看出帶有離合機(jī)構(gòu)的鉆孔機(jī)是比較普遍的機(jī)型。采用恒功率泵與變量液壓馬達(dá)配合，使動(dòng)力頭可根據(jù)地質(zhì)條件自動(dòng)改變其排量和壓力，從而改變了輸出扭矩及轉(zhuǎn)速，即使動(dòng)力頭具有土壤自適應(yīng)特性；采用帶三擋或離合器的減速機(jī)，用遠(yuǎn)程液壓操縱換檔來實(shí)現(xiàn)鉆孔機(jī)的低速鉆進(jìn)和高速拋土；液壓換檔，操作簡(jiǎn)單方便，提高了機(jī)器的作業(yè)效率。
采用2個(gè)小齒輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)I個(gè)大齒輪且3個(gè)齒輪處于同一水平面，有利于倍增大齒輪所能傳遞的扭矩；齒輪中心連線為銳角三角形，使動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)緊湊。大齒輪與空心軸被聯(lián)接為一體；空心軸內(nèi)壁上均布有3條牙嵌板，其牙嵌鉆進(jìn)時(shí)與鉆桿上的外牙嵌嵌合，可有效地傳遞扭矩和加壓力；空心軸反轉(zhuǎn)時(shí)，牙嵌即可分離。此結(jié)構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)了軸的功能，也加強(qiáng)了軸的強(qiáng)度和剛度。動(dòng)力頭上、下箱體均為焊接結(jié)構(gòu)，外形輪廓為一條包括幾條圓弧及幾條切線的封閉曲線；此結(jié)構(gòu)不僅具有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且具有良好的工藝性。
2.5轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)
目前國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)為整體焊接式結(jié)構(gòu)，主縱梁為“工字梁”形截面，主要包括回轉(zhuǎn)支承、轉(zhuǎn)臺(tái)主體、鉆桅后支撐、配重組成，鉆桅后支撐位于配重前與轉(zhuǎn)臺(tái)主體用螺栓固定，便于拆卸，配重采用分體鑄造大圓弧結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸時(shí)可拆卸。
2.6鉆桿的結(jié)構(gòu)
決定設(shè)備地層適應(yīng)能力的主要因素在于旋挖鉆機(jī)所使用的鉆桿形式、鉆頭類型以及與之相適應(yīng)的設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)，其中采用什么樣的凱式伸縮鉆桿是最重要的因素。這是因?yàn)殂@桿要將動(dòng)力頭的全部扭矩一直傳遞到孔底的鉆頭上，并且還要將加壓液壓缸的壓力、動(dòng)力頭自重和鉆桿自重等鉆壓穩(wěn)定地傳遞到幾十米以下的鉆頭上，因此當(dāng)鉆進(jìn)較堅(jiān)硬的地層時(shí)，鉆桿可能要同時(shí)承受大扭矩和大鉆壓，還要克服很大的彎矩，這樣使得鉆桿的受力條件變得非常復(fù)雜，如果鉆桿本身的能力達(dá)不到要求，則很容易損壞。
凱式鉆桿可以分為摩擦鉆桿和鎖緊鉆桿2大類。
摩擦鉆桿是指鉆桿上的鍵只能傳遞扭矩而不能傳遞鉆壓的鉆桿，而鎖緊鉆桿是指鉆桿之間通過加壓平臺(tái)可以鎖成一個(gè)剛性體對(duì)地層加壓鉆進(jìn)的鉆桿。摩擦鉆桿在提鉆時(shí)不需要解鎖，操作簡(jiǎn)單，但由于加壓能力有限無法鉆進(jìn)較硬地層。
鎖緊鉆桿的地層適應(yīng)能力強(qiáng)，但需要解決提鉆時(shí)可能對(duì)鉆桿造成強(qiáng)烈沖擊的問題。鎖緊鉆桿又可分為簡(jiǎn)單的加壓式鉆桿和六鍵式嵌巖鉆桿。簡(jiǎn)單加壓式鉆桿可以實(shí)現(xiàn)加壓，但加壓平臺(tái)較窄，壓強(qiáng)較大，容易磨損造成加壓失效，因此不能真正適應(yīng)堅(jiān)硬地層的施工。
六鍵式嵌巖鉆桿的加壓平臺(tái)寬大，可以穩(wěn)定地傳遞大鉆壓，又因?yàn)槭橇I結(jié)構(gòu)，鉆桿本身抗失穩(wěn)的能力
很強(qiáng)，可以有效地克服鉆桿的細(xì)長(zhǎng)桿效應(yīng)。
國(guó)內(nèi)外的六鍵式嵌巖鉆桿和簡(jiǎn)單鎖緊式鉆桿都可以實(shí)現(xiàn)加壓，但是這類鉆桿也有不足，就是在提鉆時(shí)必須先反轉(zhuǎn)解鎖，然后再卸土。正常的提鉆順序應(yīng)該是鉆桿由內(nèi)向外依次上升，但是如果反轉(zhuǎn)解鎖不完全，就會(huì)造成某相鄰兩節(jié)鉆桿尚未解鎖就一起縮進(jìn)外層鉆桿，一般稱為掛鉆。而這兩節(jié)鉆桿繼續(xù)往上運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到輕微的擾動(dòng)就會(huì)自動(dòng)解鎖，這樣外面的鉆桿就會(huì)懸空，對(duì)鉆桿和動(dòng)力頭會(huì)形成強(qiáng)大的沖擊。通常單節(jié)鉆桿的質(zhì)量約為2t，假如鉆桿從3m甚至8m高度自由落體沖擊下來，沖擊能量將非常大，如果沒有保護(hù)裝置，很容易造成動(dòng)力頭和鉆桿的嚴(yán)重破壞。
因此使用六鍵式或其他鎖緊式加壓鉆桿必須配置動(dòng)力頭減振器。
減振器包括彈簧裝置和液壓減振裝置，能有效緩沖并吸收鉆桿對(duì)動(dòng)力頭的沖擊以及鉆桿之間的沖擊，保證鎖緊式鉆桿的安全使用。目前國(guó)內(nèi)外旋挖鉆機(jī)的鉆桿采用4節(jié)或5節(jié)伸縮內(nèi)鎖式鉆桿，每節(jié)長(zhǎng)度大約為13m，裝配后總長(zhǎng)不小于48m，采用高強(qiáng)度合金鋼管，鉆桿與動(dòng)力頭采用長(zhǎng)牙嵌內(nèi)鎖式連接方式。頂端與上滑動(dòng)板用010系列無齒回轉(zhuǎn)支承相連，下端帶有彈簧緩沖，第4節(jié)上端用可滑轉(zhuǎn)萬向節(jié)與主卷鋼絲繩相連，下端采用方形截面桿通過銷軸與鉆頭相連，每只鉆頭應(yīng)與方形截面桿相配，具有互換性。
2.7鉆頭的結(jié)構(gòu)
鉆頭是決定旋挖鉆機(jī)能否較好適應(yīng)復(fù)雜地層、提高工效的重要部件，目前國(guó)內(nèi)外旋挖鉆機(jī)的鉆頭共分3種常用的結(jié)構(gòu)：短螺旋鉆頭(0600-02500mm)、回轉(zhuǎn)斗鉆頭(0800-02500mm)和巖心鉆鉆頭(0800-02500mm)。
目前國(guó)內(nèi)外旋扮鉆機(jī)鉆頭的3種常用的進(jìn)土結(jié)構(gòu)如下：
(1)短螺旋鉆頭旋挖鉆頭主要縱短螺旋鉆頭為主，他主要靠螺旋葉片之間的間隙來容納從孔底切削下來的土、砂礫等，這種鉆頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低。地層較好時(shí)，使用他也可達(dá)到好的效果，如果地下砂礫石較多或含水較多時(shí)，在提鉆時(shí)很容易掉塊，鉆進(jìn)效率低，甚至于不能成孔。
(2)單層底旋挖鉆頭在地下水位較高，或含砂礫較多的地層，目前多數(shù)旋挖鉆機(jī)均采用鉆頭鉆進(jìn)，用靜壓泥漿護(hù)壁，這種鉆孔工藝已明顯優(yōu)于短螺旋鉆頭鉆孔。
最早的旋挖鉆頭是單層底，在底下方有對(duì)稱的2扇僅可向頭內(nèi)方向打開的合頁(yè)門。當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，孔底切削下來的土、砂經(jīng)合頁(yè)門壓入頭內(nèi);在提鉆時(shí)，在頭內(nèi)土砂的重力作用下，兩扇門向下關(guān)閉，以阻止砂土漏回孔內(nèi)。
由于這種重力作用不是十分可靠，時(shí)常發(fā)生合頁(yè)門關(guān)閉不嚴(yán)，造成砂土漏回孔內(nèi)，降低了鉆進(jìn)效率，還會(huì)影響孔底清潔度。
(3)雙層底旋挖鉆頭自20世紀(jì)90年代以來，國(guó)外的一些鉆機(jī)制造公司，在原單層底鉆頭的基礎(chǔ)上，開發(fā)出雙層底的旋挖鉆頭。其特點(diǎn)是2層底可以相對(duì)回轉(zhuǎn)一個(gè)角度，以實(shí)現(xiàn)頭底進(jìn)土口的打開與關(guān)閉。即在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切削時(shí)，底部的進(jìn)土口為開放狀態(tài)，當(dāng)鉆完一個(gè)回次后，將鉆頭逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，致使進(jìn)土口強(qiáng)行關(guān)閉，從而使切削物完整地保存在頭內(nèi)。實(shí)踐表明，在復(fù)雜地層中，雙層底鉆頭的鉆進(jìn)效率及孔底清潔度明顯優(yōu)于單層底鉆頭。
2.8卷?yè)P(yáng)的結(jié)構(gòu)
國(guó)內(nèi)外旋挖鉆機(jī)的卷?yè)P(yáng)有主副卷?yè)P(yáng)2種，卷?yè)P(yáng)的結(jié)構(gòu)采用卷?yè)P(yáng)減速機(jī)，具有卷?yè)P(yáng)、下放、制動(dòng)功能，卷筒自行設(shè)計(jì)，主卷?yè)P(yáng)應(yīng)具有自由下放功能，且實(shí)現(xiàn)快、慢雙速控制。主、副卷?yè)P(yáng)應(yīng)配有壓繩器。
2.9液壓電器系統(tǒng)
意大利、德國(guó)制造的各類旋挖鉆機(jī)的機(jī)、電、液一體化高度集中，結(jié)構(gòu)緊湊，操縱靈活方便，自動(dòng)化程度高。他采用伸縮式鉆桿，節(jié)省了人力和加接鉆桿的時(shí)間，施工中只需一人即可操縱整臺(tái)鉆機(jī)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。鉆架上裝有垂直度檢測(cè)儀，可以檢測(cè)和顯示鉆架的偏斜度，并可通過鉆機(jī)的微動(dòng)”系統(tǒng)調(diào)整鉆架的垂直度。駕駛室控制面板上裝有孔深和鉆架垂直度顯示儀以及反映發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)的儀表、顯示屏及報(bào)警裝置，有的還裝有全電腦操作系統(tǒng)，使操作手能實(shí)時(shí)掌握鉆進(jìn)深度、鉆架垂直度，保證鉆孔準(zhǔn)確到達(dá)設(shè)計(jì)深度和良好的垂直度。
2.10旋挖鉆機(jī)的電液比例伺服控制系統(tǒng)
國(guó)內(nèi)外旋挖鉆機(jī)采用電液比例伺服控制系統(tǒng)PLC,CAN總線控制等，提高了定位鉆孔精度，具有鉆40髯黔及Cd2004.10孔深度的自動(dòng)化檢測(cè)，熒光屏顯示功能等，當(dāng)鉆桅發(fā)生傾斜時(shí)，鉆機(jī)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。采用能顯示多種信息的多功能液晶顯示器，能進(jìn)行起鉆桅控制、自動(dòng)垂直調(diào)平、回轉(zhuǎn)倒土控制、發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)控、鉆孔深度測(cè)量及顯示、車身工作狀態(tài)動(dòng)畫顯示及虛擬儀表顯示、故障檢測(cè)與報(bào)警等信息的顯示。
2.11安全保護(hù)
國(guó)內(nèi)外鉆機(jī)的設(shè)計(jì)充分考慮操作人員的安全，并采取了一些措施，例如：駕駛室前窗配有FOPS(防墜物保護(hù))；卷?yè)P(yáng)的高度限位；駕駛室內(nèi)操作臺(tái)安全控制；發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓等參數(shù)顯示、報(bào)警等。
四、旋挖鉆機(jī)的常見故障
1發(fā)動(dòng)機(jī)：起動(dòng)困難、功率不匹配、機(jī)油油面升高、水中有柴油
2液壓系統(tǒng)：動(dòng)作慢、無力、油溫高
3電控系統(tǒng)：指示不正確
4機(jī)械部分：磨損、裂紋、變形
5減速機(jī)：漏油、損壞
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