新型基础施工机械的进展不仅表现在桩孔钻机的发展上,同时也表现在其它类型基础施工专用机械上,如地下连续墙施工机械、小桩及锚固用机械等。此外,为适应新施工工艺的要求,一些专用的机具也有很大的进展。
基础施工机械的发展具有以下几个方面的特点。
1、桩基工程进一步向大型化和大深度的方面发展,故施工设备的能力、功率日趋增大。
如以螺旋钻机为例,印、火)年代日本钻机钻孔深度大多数为30~50m,孔径为0.8~1.2m。目前根据美国英格索兰公司、意大利土力公司、德国宝峨公司的资料看,其大多数钻机的孔深为40~60m,其中宝峨公司的BG-50钻机可钻80m;而孔径大多在0.8~2m之间,其中BG50达到2.5m。当然,钻机能力的增大是由于桩基工程的要求决定的。
再从钻机的功率配备和输出扭矩看,也可以更明显地看出其增大变化的趋势。我们以钻机的单位直径(按最大直径)的额定功率配备和输出扭矩这两个参数来比较,如日本三和D-H及SKC系列钻机的功率/直径和扭矩/直径比分别为:50~112kKw/m和20~50KN/m。而上述三家西方公司钻机的比值平均为90~140kw/m和70~110kNm/m,。从前后两组数据比较可以看出,当代钻机单位孔径的功率配置和扭矩输出分别是70年代日本螺旋钻机的125%~180%和220%~350%。在这种变化中还可看出,单位孔径钻机输出扭矩的增加远远大于功率配置,其原因在于当代钻机均采用液压动力头传动代替了以往的电机齿轮箱传动;另一方面也在于当代钻机的总体传动效率要高于以往的钻机。
若从我国现有的螺旋钻机看,单位孔径的平均功率、平均扭矩远远低于现代西方钻机。
2、当代钻机均采用积木式组合设计,实现了一机多功能的要求,从而可根据不同工程的需要和不同的地质条件,方便地调换组成方式而构成不同施工方法的要求的机种形式。
当前德国宝峨公司的BG系列、美国英格索兰公司的GH系列、意大利土力公司的R系列钻机基本上均具有用伸缩式主动钻杆的短螺旋钻进、钻斗钻进、带加长桅杆的长螺旋钻进和空心长螺旋钻进,具有双回转器的贴墙式钻进和小桩施工,带套管扭摆器的套管护孔或全套管法施工。在适应多种工法施工变换中,钻机的主机基本上均不变动。如以德国宝峨公司BG型钻机为例,就有从BG9.01~BG9.06六种不同的配置,而且即使在同一种变型中还可以有不同的配置方案,以适应不同工法和能力的需求,如BG9.03就有四种不同的配置,可分别用于短螺旋、长螺旋和长螺旋连续灌注、贴墙钻孔桩和小型桩施工。
3、当代工程施工钻机均采用全液压传动和集中控制
当代
工程钻机几乎全部采用全液压传动和动力头式回转系统,而且为确保大扭矩和长行程给进的要求;在结构设计上也有一些特殊的考虑,如采用变量泵一变量马达配置方案,实现了恒功率和恒扭矩的调节。然而也有个别机型仍沿用了高架转盘(台)油缸给进的配置方案,但它们在结构设计和部件组合上均有现代钻机的性能特征。如采用液力变矩器、可反向变速箱及二(三)级减速转盘,从而既保证了大功率设备的软起动,又扩大了调速范围,实现了无级变速
;在短油缸给进的同时又配以伸缩式主动钻杆,从而既可保证加压钻进的需要,又可实现连续长行程给进的要求。因此这种配置方案也就能确保当前大型基桩孔施工的要求。 新型钻机的操纵、控制均集中于操纵控制室内,控制室内有宽阔的视野便于操作。对于小桩和锚固钻机来说,一般均有可移动的机外操作台,如土力公司的SM系列、英格索兰公司的MR和KR系列等,这样更有利于操作人员工作。
此外,新式钻机的液路系统多采用先导比例阀控制,从而保证了控制的精确、灵敏。同时控制系统设有“载荷显示”系统(如R12),从而保证了最大的效率和控制的合理性。
4、新式钻机一般均采用履带式专用底盘,它较好地解决了钻机在工地的就位、移动,同时由于履带的宽度、长度较大,使地面的单位压力较小(因整机质量一般达数十吨),有利于在工地的安装,如以土力公司CM曰1名型钻机为例,其工作状态下的总质量为35t,而履带对地面的压力仅为60kPa,为一般地面所能承载的压力。而R-15钻机的平均地面压力为97kpa,整机质量约为60t。
新式钻机履带底盘的另一重要特点还在于其与轮式底盘比较具有重心低的明显优越性,如以土力公司R系列钻机为例,其底盘高度(转台以下)为1112mm。这样就较好地解决了钻机在施工和工地移动时的稳定性,而若采用轮式结构,为降低地面荷载和便于设备移动,则势必要加大轮胎的直径和宽度(包括数量),这势必造成设备重心抬高,使其稳定性下降。还应指出的是,为提高设备施工时的稳定性,多数现代钻机的履带轨距是可以调整的。即在运输状态下(在平板车上)或在狭窄工区移位时,两侧履带可缩回使轨距变至最小,而当就位施工时,为增大设备的稳定性,两侧履带可伸出使轨距加宽至最大。这种变轨距设计不仅广泛用于大型施工钻机,而且也广泛用于小型桩孔钻机中。
5、新型钻机一般均配置有较完善的仪表监视系统,从而对确保工程质量和提高施工效率具有积极的意义。
以宝峨公司BG30型钻机为例,操纵室内配置有连续深度记录装置、动力输出记录装置、桅杆倾角指示器、绅缩式主动钻杆超载指示器、模拟数字显示器等。
