旋挖鉆機技術(shù)現(xiàn)狀與市場前景分析

旋挖鉆機是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機械，廣泛用于市政建設(shè)、公路橋

梁、高層建筑等基礎(chǔ)施工工程，配合不同鉆具，適應(yīng)于干式(短螺旋)、濕式(回轉(zhuǎn)斗)及巖層
(巖心鉆)的成孔作業(yè)，旋挖鉆機具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機動靈活，施工
效率高及多功能等特點。目前，旋挖鉆機已被廣泛應(yīng)用于各種鉆孔灌注樁工程。

　　目前國內(nèi)市場上進口旋挖鉆機是主流，可供選擇的范圍非常大。整機直接進口的有意大利
土力公司R412～R618;MAIT公司的HR130～HR240;IMT公司的AF6～AF50;CMV公司的TH12～TH25
等；進口鉆機部件在國內(nèi)組裝的有德國寶峨公司BG系列。

1、國內(nèi)現(xiàn)狀

　　國內(nèi)旋挖鉆機的生產(chǎn)只是近幾年才出現(xiàn)和發(fā)展的，國內(nèi)企業(yè)開發(fā)了一些可替代進口的新型
旋挖鉆機，但從整體看，與發(fā)達國家的同類產(chǎn)品還有差距。目前國內(nèi)各個廠家的主導(dǎo)產(chǎn)品均是
最大鉆孔直徑在1.5～2.0m之間，而鉆孔灌注樁的最常用樁徑一般為1．2～1.5m，考慮到安全
儲備系數(shù)，這類鉆機對于施工這種樁徑是非常適合的。各廠家鉆機采用的加壓方式也各不相
同，各有優(yōu)勢。主要體現(xiàn)在鉆桿的形式上，摩阻式伸縮鉆桿在軟土層鉆進效率較高；機鎖式鉆
桿適于鉆進硬巖層，但對操作的要求較高，需找到加壓點加壓；自鎖鎧式鉆桿可隨時加壓，傳
扭效果好。

1.1　徐工RD18

　　徐工RD18鉆機最大成孔直徑2m,最大鉆深60m(5節(jié)鉆桿)，屬履帶可行式短螺旋鉆機。主機
分為鉆桅、鉆桿、動力頭、鉆桅變幅機構(gòu)、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)機構(gòu)、主卷揚、副卷揚、發(fā)動機系統(tǒng)等。
采用維柴WD615.68斯爾太發(fā)動機，額定功率為205kW/2100r/min,裝有全程調(diào)速進口泵、中冷
器、低溫啟動裝置、水冷散熱器、直徑640mm吸風(fēng)風(fēng)扇。主機通過回轉(zhuǎn)平臺安裝在履帶式自行
底盤上，底盤可前行、后行、原地旋轉(zhuǎn)，履帶軌距可方便地改變寬度，以提高工作狀態(tài)的穩(wěn)定
性。整車各機構(gòu)均由液壓系統(tǒng)控制，主泵、主控制閥均為德國Rexroth公司產(chǎn)品，先導(dǎo)閥為美
國Parker公司產(chǎn)品，液壓管接頭及管路元件均為國外進口產(chǎn)品，主油路設(shè)定壓力為28MPa。

　　RD18鉆機的鉆桅通過變幅機構(gòu)可改變其工作幅度，轉(zhuǎn)移工地時，鉆桅置于水平狀態(tài)，兩端
均可折疊。鉆桿中心至回轉(zhuǎn)中心的工作幅度3.8m～4.8m。工作狀態(tài)時，鉆桅上安裝有垂直狀態(tài)
自動監(jiān)測儀，可自動保持鉆桿的設(shè)定工作角度。可配裝進口摩擦式鉆桿或自鎖式鉆桿，以適應(yīng)
不同用戶需求。鉆桿為多節(jié)可伸縮式，材質(zhì)為27SiMn。

　　RD18鉆機動力頭有高、低兩擋轉(zhuǎn)速，減速機是意大利Breuini公司進口產(chǎn)品。泵-馬達系統(tǒng)
為恒功率控制系統(tǒng)，可根據(jù)負荷大小自動調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速。RD18鉆機的鉆進是由直徑140mm、行
程5m的液壓油缸驅(qū)動，油缸最大推動力為16t，推進時可根據(jù)負載情況實現(xiàn)快進、慢進。拋土
工況鉆桿的提升是由主卷揚牽引，主卷第一層鋼絲繩最大拉力是16t，第三層為13.6t;鋼筋籠
的提升是由副卷揚牽引，副卷揚的第一層拉力為8t，第三層拉力為6.8t。主副卷揚減速機為德
國Rexroth公司的進口產(chǎn)品。

1.2　三一R200

　　三一R200型旋挖鉆機最大鉆孔直徑2m，鉆孔轉(zhuǎn)速7～26r/min；反轉(zhuǎn)甩土轉(zhuǎn)速140r/min；最
大加壓力180kN；最大起拔力200kN；桅桿左右傾斜角度6°；桅桿前傾角度5°、后傾15°；最
大鉆孔深度60m；包含標準鉆桿配置時的總重量62t。采用功率高達250kW的CAT C-9電噴渦輪增
壓中冷發(fā)動機，海拔4500m以上地帶照常工作，高效的燃油室可實現(xiàn)低油耗、低排放、低噪音
下的大功率輸出，達到歐洲Ⅱ號排放標準。

　　鉆機關(guān)鍵零部件采購國際品牌產(chǎn)品，可配套短螺旋鉆頭、普通鉆斗、撈沙鉆斗等鉆具，可
鉆進粘土層、沙層、卵石層和中風(fēng)化巖石層。無級變速動力頭配置了雙馬達、雙減速機，加壓
力高達18t，能提供超大鉆進扭矩(200kN·m)，適合高原的凍土地層和普通鉆機無法鉆進的卵
石層施工。獨特的動力頭潤滑回路，最大程度上保護動力頭；多種鉆桿選擇：自動內(nèi)鎖互扣式
伸縮鉆桿、磨阻式鉆桿、長螺旋鉆桿、大口徑短螺旋鉆桿；可實現(xiàn)全套管鉆進施工。

　　采用力士樂液壓系統(tǒng)，液壓先導(dǎo)控制自動調(diào)整桅桿垂直度；ECM電子模塊實時監(jiān)控，16項
報警功能；PLC編程全自動控制鉆機；全面設(shè)計裝配保險裝置；獨立散熱系統(tǒng)；空調(diào)防塵加壓
駕駛室不懼風(fēng)沙襲擾，可在高寒和低壓地帶施工，人性化設(shè)計。

1.3　巨力ZY系列

　　北京經(jīng)緯巨力公司是香港獨資企業(yè),生產(chǎn)ZY120、ZY160、ZY200三種主要機型,選用美國康
明斯公司M11系列或C8.3系列原裝發(fā)動機，液壓系統(tǒng)油泵采用德國力士樂公司的
A8VO+A10V0+1PF2G3。底盤采用可拓寬結(jié)構(gòu)，由德國力士樂公司A2FE型液壓馬達和行星減速器
驅(qū)動行走裝置，由力士樂公司A2FE型液壓馬達或WHITE公司的HB型低速大扭矩液壓馬達和力士
樂公司或意大利布雷維尼公司的行星減速器驅(qū)動上車回轉(zhuǎn)。四輪一帶選用意大利愛迪姆公司和
柏可公司產(chǎn)品。動力頭由力士樂公司A6VM型液壓馬達驅(qū)動，以布雷維尼公司的雙速減速器及單
級平行軸齒輪減速器減速、增扭，實現(xiàn)大扭矩鉆孔和高速反轉(zhuǎn)甩土。主、輔卷揚機由力士樂公
司A6VM型馬達或A2FE型液壓馬達驅(qū)動。

　　ZY系列的桅桿由鉆桅、三角架和四邊形機構(gòu)組成，由液壓油缸驅(qū)動，可豎起或放倒鉆桅，
鉆桅的垂直度和鉆頭在水平面上的位置可調(diào)節(jié)，并且能夠迅速實現(xiàn)運輸狀態(tài)與工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)
換。ZY系列的鉆桿采用圓環(huán)形斷面、可伸縮套管結(jié)構(gòu),可配備800mm～1500mm的短螺旋鉆頭和筒
形鉆頭。

1.4　杭州天銳TR-200C

　　天銳國內(nèi)組裝旋挖鉆機TR-200C最大鉆孔直徑2m，最大鉆進深度62m，沃爾沃發(fā)動機功率為
224kW/2200rpm，主機部分由兩只帶減速機的液壓馬達驅(qū)動。底盤(輪心至輪心)長度為
4650mm。兩條履帶外緣間距，展寬前3300mm，展寬后4300mm，履帶板寬度700mm。底盤最大行
走速度1.7km/h，底盤牽引力320kN。回轉(zhuǎn)系統(tǒng)可360°回轉(zhuǎn)并在任一回轉(zhuǎn)角度施工，回轉(zhuǎn)速度
3.8rpm。駕駛室全封閉采用隔音系統(tǒng)并可選裝空調(diào)裝置。頂窗上配有保險杠柵網(wǎng)，座椅下配有
安全鈕并可調(diào)節(jié)。

　　液壓系統(tǒng)由主系統(tǒng)和輔系統(tǒng)組成。主系統(tǒng)液壓泵最大輸出流量為420L/min(2000rpm)。額
定工作壓力為320bar，最大工作壓力為340bar，帶進口電子極限負荷控制(EC控制器)。輔系統(tǒng)
液壓輔泵1輸出流量為90L/min(2000rpm)，額定工作壓力為280bar;液壓輔泵2輸出流量為
38L/min(2000rpm)，額定工作壓力為100bar。

　　桅桿高度19575mm，桅桿截面500mm×500mm,滑軌架100mm×1200mm，桅桿通過液壓控制能
自行起落，桅桿垂直度自動調(diào)節(jié)，桅桿可左右傾斜5°，前傾范圍5°，后傾范圍15°。鉆桿具
有自動回位定位功能。

　　動力頭采用雙軸承高強度滾珠設(shè)計，液態(tài)潤滑油潤滑，三馬達結(jié)構(gòu)(其中一只馬達單獨用
于卸土)，鉆進轉(zhuǎn)速8～25rpm，甩土轉(zhuǎn)速145rpm，最大實際扭矩可達220kNm。液壓系統(tǒng)控制卷
揚繩起落，主卷揚內(nèi)藏減速機，直徑28mm單繩拉力(第一層)為20t，通過可變量馬達驅(qū)動, 最
大提升速度為65m/min。輔卷揚機直徑18mm單繩拉力(第一層)為8t，最大提升速度為
70m/min。

1.5　北方重汽ZY-200

　　內(nèi)蒙古北方重型汽車股份有限公司與吉林大學(xué)聯(lián)合研制了ZY-200型旋挖鉆機，鉆機底盤選
用卡特彼勒公司履帶底盤，選用美國康明斯發(fā)動機，功率243kW。動力頭最大輸出扭矩
200kNm，最大鉆孔轉(zhuǎn)速22r/min，可以旋挖直徑2m，深60m的樁孔。

1.6石家莊煤機XZ-20

　　石家莊煤礦機械公司的XZ-20型旋挖鉆機是該公司在引進芬蘭永騰公司技術(shù)的基礎(chǔ)上，采
用技貿(mào)結(jié)合的方式生產(chǎn)的新產(chǎn)品，該機動力頭、鉆桿等均從芬蘭永騰公司進口。發(fā)動機功率
216kW，動力頭最大輸出扭矩200kNm，最高轉(zhuǎn)速36r/min，最大鉆孔直徑2m，孔深60m。

2、國外現(xiàn)狀

　　目前國外旋挖鉆機的品牌主要有寶峨、土力、意馬、邁特等。國外該類產(chǎn)品技術(shù)已趨成
熟，整機采用鉆孔深度、垂直度自動檢測及控制；熒屏實時顯示；鉆孔定位技術(shù)；液壓履帶式
伸縮底盤，保證了整機穩(wěn)定性及良好的機動性能；自行起落可折疊鉆桅；大扭矩多節(jié)伸縮式鉆
桿，可匹配多種鉆具，以適應(yīng)不同作業(yè)需求；雙速自適應(yīng)動力頭，既可進行鉆孔，又能安放套
管；采用了主、副卷揚的高度限位，動臂幅度限位及駕駛室內(nèi)液控開關(guān)等安全保護裝置；應(yīng)用
人機工程原理設(shè)計了新型操縱室，布置了冷暖空調(diào)，提高了操作舒適性等。

　　歐洲的旋挖鉆機一般都設(shè)有搖管裝置，由2或3個液壓馬達驅(qū)動大扭矩動力頭(可配套管連
結(jié)器)。液壓系統(tǒng)采用恒功率變量自動控制，采用自鎖互扣鉆桿、先進的監(jiān)控儀表，同時配有
各種保險裝置(如防止帶負載起動、卷揚機超高限位等)，但各家公司的旋挖鉆機都有自己的特
點。

2.1　德國寶峨公司

　　寶峨公司鉆機產(chǎn)品系列為BG12～BG25。鉆機的立柱調(diào)整采用大三角形支撐結(jié)構(gòu)，動力頭可
根據(jù)負荷自動調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)速度，具有彈簧、液壓兩級減振，大型鉆機為達到套管設(shè)置深度而增設(shè)
變矩器。天津?qū)毝牍局饕M裝寶峨BG系列旋挖鉆機和連續(xù)墻施工設(shè)備，該公司最新組裝生產(chǎn)
的BG20旋挖鉆機動力頭為雙級扭矩輸出,當小扭矩輸出時,最大鉆進速度可達60rpm,大大提高了
施工效率。該機可配5種自鎖式或摩擦式6鍵鉆桿,長度30m～58m。發(fā)動機額定功率145kW,耗油
量小, 儲備功率低,主要適于在平原施工。它的基本結(jié)構(gòu)形式與該公司其它鉆機產(chǎn)品外形完全
相同。其二級變幅的結(jié)構(gòu)形式較為特別，在轉(zhuǎn)臺上升起一橫向支柱，變幅油缸安裝在上面加大
了變幅油缸安裝距，增大鉆桅的穩(wěn)定性。但它也使轉(zhuǎn)臺的設(shè)計變的復(fù)雜，且升高了運輸時的整
車高度。國外產(chǎn)品中也僅有寶峨公司一家使用此結(jié)構(gòu)。另一個特點是主副卷揚都安裝在鉆桅
上，節(jié)省了回轉(zhuǎn)平臺上的安裝空間，便于轉(zhuǎn)臺的布置。這一結(jié)構(gòu)使其整機外形較小，特別是回
轉(zhuǎn)平臺與底盤顯得小，外觀上顯得前重后輕，有一種不安全的感覺。但多年的使用經(jīng)驗證明此
結(jié)構(gòu)是可靠的，較小的機重有利于降低成本。

2.2　邁特(MAIT)公司

　　目前該公司的旋挖鉆機中，EBl2、HR45、HRl00、HRll0為單一鉆機功能設(shè)計；HRl30、
HRl30/60、HRl80、HR260、HR300-570、HR240-800均為多功能設(shè)計，即該系列鉆機在具有鉆孔
樁的功能外，通過更換不同的工作裝置，具有長螺旋(CFA)、地下連續(xù)墻、預(yù)制樁、切割樁、
全套管等施工的性能。近幾年研制的中小口徑系列旋挖鉆機BABYDRILL、MINIDRILL、
MIDIDRILL主要適合于城市建筑物內(nèi)部及鐵道、交通等一些狹窄地段施工，施工孔徑為250mm～
800mm。該系列鉆機配置不同的工作裝置，可進行80m鉆深微型樁孔、斜孔、高壓旋噴等施工。
邁特公司的最大輸出扭矩鉆機HR240-800，最大鉆進扭矩為790kNm，最大鉆孔直徑3m，最大鉆
深ll0m，最小機型BABYDRILL鉆機，最小鉆孔直徑250mm。

　　邁特公司采用自行設(shè)計的多功能底盤，穩(wěn)定性好，重量輕，可配預(yù)留裝置實現(xiàn)多功能，并
具有上下車水平調(diào)整系統(tǒng)可進行傾斜調(diào)節(jié)。鉆機的立柱采用平行連桿加三角形支撐型式，液壓
系統(tǒng)為多泵獨立回路，動力頭配有套管鉆進增扭裝置，鉆機的摩擦鉆桿驅(qū)動鍵的寬度和厚度
大，可鎖式鉆桿為短鍵嵌入式可保證快速加鎖和解鎖，而且鉆桿的材料采用專利配方，同時配
有鉆桿支架。另外卷揚機容繩量大、單繩纏繞可達到繩速高、提升力恒定和減少磨損。除此以
外，邁特系列旋挖鉆機設(shè)置了功率及扭矩輸出分級系統(tǒng)，扭矩輸出有3擋：大扭矩-低轉(zhuǎn)數(shù)；低
扭矩-高轉(zhuǎn)數(shù)；中扭矩-中轉(zhuǎn)數(shù)。功率輸出有高低兩擋，用戶可根據(jù)施工地質(zhì)情況，設(shè)置不同的
“扭矩-轉(zhuǎn)數(shù)”擋位和“功率”擋位，滿足各種類型地質(zhì)條件快速施工的需要，達到高效節(jié)能
的目的。

2.3　意馬(IMT)公司

　　意馬公司采用卡特彼勒履帶底盤，鉆桿配有導(dǎo)向滑輪架以防止鉆孔偏斜，動力頭裝有油浴
式潤滑、冷卻系統(tǒng)和清洗泵，液壓系統(tǒng)主油路采用雙路傳遞功率設(shè)計，整機液壓系統(tǒng)為先導(dǎo)負
反饋恒功率變量自動控制系統(tǒng)，主卷揚機具有鉆桿觸地自停和動力頭隨動裝置以防止亂繩和損
壞鋼絲繩。使用自動內(nèi)鎖互扣凱式伸縮鉆桿，增加了動力頭施加于伸縮鉆桿并傳遞到鉆具上的
下壓力，提高施工效率。

2.4　CB公司

　　CB公司的鉆機配自制底盤，動力頭采用恒功率控制和多功率傳遞的設(shè)計，整機液壓系統(tǒng)為
先導(dǎo)負反饋恒功率變量自動控制，自鎖式鉆桿壁較厚，加焊有凹凸導(dǎo)向條以增加剛性和減少撓
性變形，動力頭有減振裝置和清洗泵，卷揚機具有過載保護和限位保護裝置。另外，在長螺旋
鉆孔施工時，由電腦控制混凝土灌入量。

3、國外發(fā)展趨勢

　　國外旋挖鉆孔機主要向底盤專業(yè)化、多功能化、控制技術(shù)的智能化發(fā)展，在起鉆桅控制、
自動垂直調(diào)平、回轉(zhuǎn)倒土控制、發(fā)動機的監(jiān)控、鉆孔深度測量及顯示、車身工作狀態(tài)動畫顯示
及虛擬儀表顯示、故障檢測、報警及信息顯示等方面逐步實現(xiàn)智能化控制。

　　1）向液壓驅(qū)動方向發(fā)展。西方發(fā)達國家的產(chǎn)品已普遍實現(xiàn)了液壓驅(qū)動，我國起步較晚，
現(xiàn)仍以電動式鉆機為主，急需得到改善。

　　2）向多功能方向發(fā)展。只需要選擇不同的工作附件，便可做到一機多用。鉆機采用的是
多用途模塊式設(shè)計，可與連續(xù)墻抓斗、長螺旋等配合使用，如寶峨BG15旋挖鉆機、MAIF公司的
CFA24鉆機等。動力頭為雙作用驅(qū)動箱，既可進行鉆孔，又能安放套管，一機多用。國外鉆機
一般可用于大口徑短螺旋和旋挖斗回轉(zhuǎn)施工、長螺旋施工、全護筒跟管施工、全護筒跟管+磨
樁機施工、液壓抓斗地下連續(xù)墻施工、高壓旋噴施工、潛孔錘施工、預(yù)制樁施工。

　　3）大都采用電液比例伺服控制系統(tǒng)，具有鉆孔深度、鉆桅垂直度自動化檢測、熒屏顯
示，提高了定位鉆孔精度。

　　4）機電一體化控制、智能化作業(yè)。國外產(chǎn)品大都實現(xiàn)了負載反饋的自動控制，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)動機、油壓、主副卷揚拉力等參數(shù)的自動化檢測，熒光屏顯示。

　　6）鉆機的設(shè)計充分考慮操作人員的安全,并采取了一些措施:駕駛室前窗配有FOPS(防墜物
保護)、卷揚的高度限位、駕駛室內(nèi)操作臺安全控制、發(fā)動機參數(shù)顯示、液壓參數(shù)顯示、報警
等。

　　7）采用上、下車獨特的水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，鉆機的上車與下車的連接機構(gòu)采用了獨特的設(shè)計
形式，通過左右特別的兩個油缸，可進行上下車傾斜調(diào)節(jié)，當下車底盤傾斜時(施工場地為斜
面時)，上車駕駛室仍為水平，此功能既保證了鉆孔時的垂直度，又可使操作手長時間工作而
不會感到疲倦。

　　8）應(yīng)用動力頭MCS系統(tǒng)─套管鉆進增扭裝置,可減少擺管機的應(yīng)用,大幅度降低使用成
本。

4、國內(nèi)市場預(yù)測

　　在世紀之交的今天，我國正處在一個大發(fā)展時期，特別是公路橋梁、鐵路、水利、城市發(fā)
展，需要大量的樁工機械，每年需要100臺左右旋挖鉆機，80%需進口。北京環(huán)線公路建設(shè)和青
藏鐵路建設(shè)所用旋挖鉆機絕大部分由德國和意大利進口。至2003年，國內(nèi)擁有旋挖鉆機總量大
約600臺，其中國產(chǎn)旋挖鉆機占15%左右，國外二手旋挖鉆機大約為20%。旋挖鉆機作為一項新
興產(chǎn)業(yè),在我國方興未艾,進口產(chǎn)品正大量涌入我國市場,而我國同類產(chǎn)品的開發(fā)尚處于初始階
段,未來幾年將處于急速發(fā)展的上升時期。