探讨国内基础工程施工钻机的应用与分析

　　摘要;本文主要阐述了目前我国基础施工钻机的分类及现状，深入地分析了国内市场对不同基础施工钻机的需求情况,针对不同的地层条件，选择最优的施工方案，并配置最适合的施工作业装置。
　　关键词:基础工程,钻机,分析
　　0前言
　　随着国民经济的高速发展,我国正在进行的大规模城市化建设，各类建筑和工程施工的数量激增,工程难度日益加大,质量求越来越高,极大的推动了各类基础处理施工技术的发展,尤其是近20年来,由于建筑物的大型化和高层化,各种处理范围广,效率高,污染少,成本低的深基础施工工法如大型旋挖桩、地下连续墙、各种锚固、高压旋喷、深层搅拌等已成为基础工程施工的重要手段。而现有国产基础施工设备效率低下,污染严重,不能适应新施工技术的要求,施工企业一直在大量进口该类设备。加大开发适合我国情的新型基础工程施工钻机的力度,满足市场急需,替代进口,是该类设备制造业的首要任务。
　　1基础工程施工钻机的几大类
　　目前我国正在使用的桩孔钻机按成孔(桩)的施工工艺方法可分为以下几种:
　　1.1正反循环工程钻机
　　代表机型有:上海探矿机械厂生产的GPS-15、张家口探矿机械厂生产的GPF-2000转盘式工程钻机,黄海机械厂生产的GQ系列机械动力头式工程钻机等。
　　从结构上看,主导产品大多采用机械传动、液压操纵,机架多为平板式或简易步履行走装置。
　　该类产品在90年代初形成了销售顶峰,90年代中期进入了低谷,近年来产品销量又所回升。机械转盘式钻机的保有量最大。
　　正反循环工程钻机发展趋势是大口径、入岩、深孔。值得注意的是,随着环境保护意识的增强,使泥浆的储存和排放成本大幅度增加,在大城市中的应用已经受到越来越多的限制,尤其是直径800～1500mm、深度不超过50m的非嵌岩桩孔施工正在被旋挖钻机取而代之。
　　1.2旋挖钻机
　　进口产品代表机型有意大利土力公司的R618、R412和德国宝峨公司的BG18、BG22等。目前国内有多家厂商针对国内市场需求正在开最新产品,并且有些型号的产品已进入国内市场,如中国地质装备总公司技术中心新近开发的GZX-12型旋挖钻机、福田雷沃重工的FR622C型旋挖钻机。
　　                       
　　该类产品在结构上的共同特点是全液压驱动、履带行走、中空式动力头、采用伸缩钻
　　杆。
　　另外一种结构形式的旋挖钻机是高架转台式,它是把转台高架安装在标准的履带起重
　　机上。
　　就旋挖钻机及其工法而言,如果说在前期引进这类设备是为了某些特殊工程,或者是一些大的工程公司显示实力需要的话,那么现在已经实实在在的进入了实用阶段。例如:在青藏线工程中最多时有120台旋挖钻机同时在进行桥桩施工,前几年北京地铁四惠站和四惠东站,一万多根桩全部由十几台旋挖钻机完成,效率高也得到业内人士一致称赞。可以想象,如果这些桩用循环法施工,工期无法保证不说,废弃泥浆的处理也将成为一大难题。北京三环路改造和四环、五环路施工中的桥桩绝大多数采用旋挖钻机施工,西四环路施工中曾试用冲击反循环工法,但因效率低下等原因不得已由旋挖钻机替代完成。
　　1.3长螺旋钻机
　　该类产品的代表机型主要有郑州勘察机械厂生产的ZKL600型、黑龙江双城机械厂生产的KL400B型等。
　　这类产品大多采用顶驱式电动动力头,步履式行走机构或将工作装置安装在履带吊机上。
　　由于旋挖钻机本身也具有长螺旋钻进功能,所以从另一方面看,该类钻机的发展将有能和旋挖钻机融为一体,成为同一类机型。
　　1.4深层搅拌钻机
　　深层搅拌钻机的代表机型有武汉工程机械研究所生产的GPP-5型、上海探矿机械生产的GPP-5B型和中国地质装备总公司衡阳探矿机械厂生产的SJ4-500型多头深搅钻等。
　　这类钻机基本上是机械转盘式传动,钻具的升降由机械链条或绞车完成,行走方式多为步履式。
　　目前有些用户对该类钻机的监控仪器、行走方式、甚至传动方式提出了新的要求,但新型钻机将和原有钻机之间形成较大的价格差,计在市场开拓中会遇到一定的压力。
　　1.5高压旋喷钻机
　　高压旋喷钻机使用的机型品种多样,多数为岩心钻机改制或代用,比较有代表性的如衡阳探矿机械厂的HT-30A型、西安探矿机械厂的XPZ-50型全液压动力头旋喷专用钻机。
　　高压旋喷施工钻进的口径很小,所以钻机的功率、扭矩转速都不需要很大,应该说比较小。
　　因为高压旋喷工法应用很灵活,所以对于不同的工程应用,就可能需要不同结构型式的钻机,针对具体工程,用各种岩心钻机、工程勘察钻机、锚杆钻机等稍加改装或直接代用都是合理的。其中软基处理中的旋喷桩施工,往往需要大的一次行程,比较适合于开发为专用机型。
　　1.6冲击反循环钻机
　　代表机型有张家口探矿机械总厂生产的GCF-1500、GCD-1500型和山东探矿机械厂生产的CJF-20型等。
　　这类钻机可分为两种结构型式,一种是传统的游梁式,另一种则是利用同步卷扬直接冲击式。
　　这是目前地层适应性最好的工法之一,虽然施工效率较低,但在嵌岩桩、卵砾石层等成孔困难的施工中仍常见应用。该类钻机仍有一定的市场,同时也在探索新的冲击方式。
　　                   
　　2、基础工程施工设备市场形势分析
　　目前国内基础工程施工市场在设备的使用上仍然是各显神通,高低档并存,但高档设备包括国外进口设备在国内工程中的使用越来越多,其高性能、高效率和低污染、排放越来越受到实力雄厚用户的青睐;而且,在工程投标中,投标单位所拥有的设备情况也来越受到重视,成为能否中标的一个重要筹码。国内普通工程钻机档次低,质量差,效率低,但非常便宜,非常适合于中小施工企业购买;而进口钻机档次高,经久耐用,效率高,但价格昂贵,只有那些财大气粗的企业才买得起。国内这两块市场现在已经被瓜分得差不多了。
　　这可以用一个三角形来说明：
　　                   
　　:
　　从价位上分析,所谓低档机型,其销售价一般在5万元/台以下;所谓中档机,其售价一般在10万元/台左右。
　　中档钻机市场的开发是一个新的机遇。所谓中档钻机,指的是具有接近或达到进口钻机的优异性能(相对国内目前大多数的低档钻机),又具有对于进口钻机极具挑战性价格。其设计开发可以是由低到高的自主开发过程,也可以是由高到低的借鉴、消化吸收程。不管采用哪一种技术路线,其目的是以更高的性能价格比、更适合我国国情的产品去占领市场。中档钻机同时还肩负着承上启下的作用,即替代进口高档机型,淘汰低档机型、促进设备更新换代。
　　据初步统计,目前国内用于施工的各种旋挖钻机保有量已有几百台套,即将进入高增期,预计未来10年内将有千余台的市场需求,应该说正面临着非常好的市场机遇。
　　中国地质装备总公司技术中心与连云港黄海机械厂最近开发的GZX-12型旋挖钻机是属于这一档次的新机型。
　　3开发建议
　　基础工程施工由于地层条件和建筑工程基础种类的不同,施工工法形式多种多样,定了施工设备品种多而批量少的特点,同时由于新的施工工法不断涌现,如果采用传统的产品开发模式,势必会造成产品研制开发周期长,产品功能固定单一,适应性差的局面。基于上述考虑,基础工程施工设备的开发应按照系统工程方法,采用模块组合设计方式,即:在功能分析的基础上,根据功能和结构把设备划分为独立的可分部件模块。通用部件模块采用机械在行业的成熟可靠的定型产品,专用部件模块则集中组织力量,充分利用先进设计工具和手段行开发,并根据市场需求和工法的发展进行系列化,同时为保证互换性和选用装配的方便,准化每一模块之间的接口,各部件模块内部根据需要可再逐步细化,最后形成模块化树形结开发系统,并可根据市场需求和施工工法的发展不断丰富和改善,通过各部件模块之间的不选配来实现,以满足不同功能、不同地层条件、不同工法的要求。从满足基础工程施工市场需求出发,提高产品的技术含量和可靠性,迅速形成适度生产规模,并进一步向高技术量、高附加值方向发展。
　　根据市场需求,近期应重点开发的基础工程施工设备有以下几个品种:
　　(1)大力开发系列旋挖钻机,随着国家基本建设的投入持续增长,尤其是像南京高速铁路，等一些项目的陆续启动,将推动这一技术含量高、高效、环保的施工方法以更快的速度得以推广应用。要在消化吸收国外同类产品的基础上,结合国情,在业已取得的开发成果的基础上,尽快将产品系列化,已达到替代进口产品、加速设备更新换代的目的。
　　(2)按照模块设计的思路,开发新型锚杆钻机、旋喷钻机。其中大部分模块也可和现在方兴未艾的非开挖钻机通用。也就是说,在提高产品档次的同时,通过通用化程度的提高,弥补产品批量小的不利因素,达到降低产品制造成本的目的。
　　(3)对于深层搅拌钻机,应在提高产品档次上下功夫,包括采用全液压驱动、装载方的多样化等。同时应注意扩大该工法的应用领域,重点开发适用于深基坑支护(挡土、)、止水堤坝防渗施工的多头钻机。
　　(4)关注大直径桥桩施工钻机,重点应放在研究高效入岩工法和方便水上施工的成套设备。
　　4结语
　　中国地域的辽阔性及地质状况的多样性，针对各地区经济发展程度的巨大差异所带来的购买力的高低差别，各地区各行业土建设计规范标准的不同、施工方法及沿袭的习惯不同等因素，选择不同的基础施工钻机，基础施工钻机现实市场不是仅仅依赖所谓的市场评估或预测得来的，而更应当是通过行业的整体力量及各企业的努力，去培育、维护和拓展的。