我国桩工机械行业的发展回顾与展望

郭传新/GUO Chuan-xin(北京建筑机械化研究院，北京 100007)

我国桩工机械行业的发展回顾与展望

郭传新/GUO Chuan-xin
(北京建筑机械化研究院，北京 100007)

[摘 要]系统回顾了我国从建国时期以来的桩工机械产品及技术的发展历程，从4个方面总结了我国桩工机械行业的主要技术成就，在此基础上指出了我国桩工机械行业未来产品和技术的发展趋势，对从业人员有一定参考借鉴意义。

[关键词]桩工机械；技术；回顾；发展

1 桩工机械行业的发展简史

众所周知，中华人民共和国成立以前，由于战乱频仍，经济萧条，民国期间没有桩工机械制造业。上世纪50年代初期，我国桩基础施工所使用的是民国时代遗留下来从国外进口的蒸汽式打桩机和笨重的落锤，施工工法都很落后。

第一个五年计划期间，由于富拉尔基第一重机厂，武汉长江大桥等国家重点建设工程的需要，我国开始仿制国外3～10t单作用和双作用蒸汽式打桩机以及原苏联的ΒΠ系列振动桩锤，开始有了以仿制为主的我国桩工机械制造业。厂家都是施工部门的修配厂，当时还没有专业的桩工机械生产厂。

上世纪60年代初，原第一机械工业部第五局（工程机械局）成立，我国开始组建桩工机械制造行业。上海电工机械厂改为上海工程机械厂，定点专门生产桩工机械，成为我国最早生产桩工机械的专业生产厂。

1964年政府机构调整时，第一机械工业部建筑机械研究所（原为建工部建筑机械金属结构研究所）第二研究室被确定为桩工机械研究室，从此开始了我国自行研制桩工机械的新时期。

从60年代中期到70年代末期这15年间是桩工机械行业发展壮大形成时期。在湖南常德由国家投资、上海工程机械厂负责包建，新建了专门生产桩工机械的规模较大的浦沅工程机械厂。尔后，天津搅拌机厂、铁道部武汉桥梁机械厂、郑州勘察机械厂、东台机械厂、河北新河钻机厂、北京施工机械厂、上海基础公司修配厂先后发展成为制造各种桩工机械的专业生产厂和兼业生产厂。由于认真贯彻了科研、制造、使用密切结合的方针，科研单位与制造企业和桩工机械使用单位密切结合，桩工机械新产品开发研制与新工法密切结合，先后开发研制生产了筒式柴油打桩锤、导杆式柴油锤、轨道底盘三支点打桩架、长螺旋钻孔机、潜水式钻孔机、振动沉拔桩锤、振动沉拔桩架、液压压桩机、钢丝绳式机械压桩机、振冲器及多头钻机等，部分解决了国家重点建设工程的急需，替代了部分进口，少量桩工机械还出口援到越南、阿尔巴尼亚、东南亚、南亚一些国家。

从上世纪70年代以来，特别是党的十一届三中全会以后到本世纪头十余年来是我国桩工机械行业快速发展时期。兰州建筑通用机械总厂、哈尔滨第一机器制造厂、北京城建机械厂、黑龙江双城钻机厂、瑞安建筑机械厂、江阴振冲器厂、瑞安振中工程机械厂、武汉建筑工程机械厂、湖南桩工机械厂、四川丹陵机械厂、桂林建工机械厂、上海探矿机械厂、北京桩工机械厂等企业也先后发展成为生产各种桩工机械的专业生产厂。建设部北京建筑机械综合研究所设立了桩工机械研究室和专门与日本车辆制造公司技术合作联合开发桩工机械新产品的CAD室。同济大学、哈尔滨建筑大学、南京建工学院、东北大学等高等院校除教学外，也从事桩工机械新产品、新技术、新原理的研究，并取得了一定的成果。

为加强行业管理，1984年5月桩工机械行业成立了隶属于中国建筑机械化协会的桩工机械专业委员会，后改称分会，成为连接政府与基层企业，连接制造、科研、使用单位的纽带与桥梁。

进入21世纪后，随着我国经济总体规模的不断增大，大量的大型、特大型基础工程先后投入建设，其中，尤以于2001年正式动工、2006年建成通车的青藏铁路格拉段（自青海格尔木至西藏拉萨）建设工程，对我国现代桩工机械的发展起到了历史性的推动作用。由于工程工期、环境保护和地质地貌、施工质量及效率等多维度的高标准要求，在经历了多轮论证后，铁道部最终决定采用以旋挖钻机为主体的现代桩工机械投入到青藏铁路的桩基工程施工中。仅在短短的2年内，前后有近百台云集在青藏铁路的施工沿线。但这些旋挖钻机几乎都是德国、意大利等欧洲进口的品牌。国内的桩工机械企业、桩基施工单位对这种集机电液技术为一体的设备还尤为陌生。旋挖钻机的高效、环保、施工质量的可靠性等优点以及丰厚的制造及施工利润，极大地刺激并激发了国内众多工程机械大型公司，三一重工、徐工、中联中科、宇通重工、北京南车、湖南山河智能等纷纷进入桩工机械领域，自此我国的桩工机械行业进入高速发展的黄金十年。

据中国工程机械工业协会桩工机械分会统计，2002年我国桩工机械产品实现销售金额约5亿元，产品销量1 000余台，到2011年我国桩工机械产品实现销售金额80多亿元，产品销售量6 000余台，产值10年翻了近16倍，是我国桩工机械行业历史上发展最快的十年。为满足我国基础工程建设的需要，不仅原有的桩工机械得到了快速发展、产量大幅提高，而且开发了许多新的产品，如旋挖钻机、液压抓斗、多轴钻机、大型柴油锤、大型振动锤、超大直径工程钻机、冲击回转式锚杆钻机、双动力头套管钻机、大直径气动潜孔锤凿岩钻机等，产品的性能也得到大幅度提高。如今，国产桩工机械除极少数品种外已基本能满足我国基础施工的需要。

近几年我国桩工机械已开始出口到世界许多国家和地区。目前，从产值上看，我们还赶不上德国、意大利等国家，但从数量上已达到世界第一。

如今，我国桩工机械行业主机和配套厂家已发展到近百家，并已形成了部属研究院所、企业研究所、院校研究所（室）3个层次的开发科研设计力量。

2 桩工机械行业的主要技术成就

1)与施工工法密切结合，开发研制了一批新产品，实现了系列化、成套化 例如，柴油桩锤有筒式水冷、筒式风冷和导杆式3个系列；振动桩锤有普通振动桩锤DZ系列，引进日本建调（株）生产的KM，VM系列，可调偏心力矩振动桩锤DZJ系列，无级变频变矩电驱振动桩锤DZPJ系列，免共振无级变频电驱振动桩锤DZP系列，无级变频变矩液压振动桩锤YZPJ系列共6个系列；液压打桩锤有1个系列；压桩机有1个系列；长螺旋钻孔机有步履式和履带式2个系列；潜水式钻孔机有1个系列；工程钻机有转盘式和动力头式2个系列；振冲器有1个系列；桩架有步履式和履带式2个系列；旋挖钻机有1个系列；液压抓斗有1个系列；多轴式钻机有1个系列；潜孔锤凿岩钻机有1个系列；以上产品每个系列都有多种规格。

桩工机械的成套化主要体现在为完成各种桩基础施工，可提供冲击作用的柴油锤、液压锤、振动作用的振动锤，静压作用的压桩机，以及长螺旋、短螺旋、潜水式、转盘式、回转斗、动力头式、冲抓式等各种成孔（桩孔）钻机，满足不同桩基础施工和不同施工工法的需求。可提供走管式、轨道式、履带式、悬挂式、步履式不同技术性能、不同生产成本的多种打桩架，可分别满足大型重点工程、中小工程，一般民用村镇建设工程的不同需求，可适应不同技术资质、不同经济实力的基础施工企业的不同条件，适应不同基础施工现场“三通一平”等现场条件。

2）产品普遍采用了液压传动、机械振动、自动控制等先进技术，计算机辅助设计、仿真、有限元计算等先进设计手段，产品技术水平上了新的档次 履带底盘三支点打桩架、液压桩锤、旋挖钻机、液压抓斗、静压桩机、部分型号的工程钻机均采用了全液压传动。采用液压传动，产品结构紧凑、重量轻、调速性能好，过载保护性能好，操纵轻便。振动桩锤和振冲器是桩工机械利用振动技术的典型产品。振动桩锤以一定方向的激振力、激振频率、振幅的振动作用，在土壤N值不大于50的土质条件下沉拔钢管桩、钢板桩、施工振动沉管灌注桩具有施工效率高、桩体密实性好的优点。振动桩锤目前已普遍使用专门设计特殊构造的耐振型电机、产品的使用可靠性与寿命都得到了显著提高。为了适应不同地质条件的施工，发展振动主参数可调的振动桩锤是发展方向。由北京建筑机械化研究院研制的DZJ系列液压式可调偏心力矩振动锤已达到了上述要求。可调偏心力矩振动锤还具有启动方便、启动、停机过程中能躲过桩架固有振动频率，防止桩架共振破坏的优点。振冲器是利用机械振动加固软地基的施工机械，目前已广泛应用。

3）采用新原理、新结构研制了一批适合我国地质条件等特点的桩工机械 为了在软土地区进行桩基础施工，并减少施工公害，在上世纪70年代初，根据北京地铁工程急需，我国研制成功了用于工字钢桩的液压式锚桩、平衡反力的DY320型压桩机，可同时压两颗桩，单桩压力达320t；以后又相继研制成功液压式配重平衡、混凝土预制桩单桩压桩机，使用性能好。压桩机还具有无空气污染、无噪音、无振动冲击等优点，目前已批量系列生产。液压步履式打桩架也是具有我国特点的桩工机械，该机采用液压传动步履式新结构原理，接地比压低，通过性能好，能前后左右行走移位，也能回转，是一种结构紧凑、造价比较低、性能比较完善、操纵方便省力，技术适应性能可靠的打桩架，目前已系列批量生产，广泛应用在桩基础施工工程。液压式可调偏心力矩振动锤采用具有我国自己特点的特殊结构的偏心力矩无级调节新原理机构，实现了激振力从0到最大，振幅从0到最大的无级调节，显著地提高了在不同土质条件下沉拔桩的性能。在国外展览时，受到了国外同行的高度评价，称赞是新时代的振动桩锤。

4）引进、消化、吸收国外技术，促进了我国桩工机械产品技术水平的不断提高 改革开放以来，我国桩工机械行业也进行了多项技术产品的引进，通过引进、消化、吸收进国外先进技术，促使了我国桩工机械产品技术水平的不断提高。1983年、1995年和1998年，上海工程机械厂以许可证方式分别引进了德国 DEIMAG公司风冷筒式柴油桩锤系列、日本车辆双作液压桩锤系列和履带底盘三支点液压打桩架的设计制造技术。1984年，抚顺挖掘机厂以许可证形式引进日建机履带底盘三支点液压打桩机。1986年，兰州建筑通用机械总厂以许可证形式引进日本建调神户振动沉拔桩锤系列。1988年，北京城市建设工程机械厂引进意大利土力公司附着式大直径旋挖钻。1994年，郑州勘察机械厂以许可证形式引进英国BSP附着式大直径回转斗(短螺旋)钻机。

引进的产品经消化、吸收，多数项目已批量投产，国产化率达到了60%～100%，其中振动桩锤、柴油桩锤已达90%以上，其他引进项目为了确保产品质量，关键的基础零部件，如发动机、液压液力元件，重要原材料仍有国外配套，国产化率在60%～80%左右。引进国外技术产品，通过技术转化，也促进了我国桩工机械产品的不断改进。例如北京建筑机械化研究院与日本车辆制造株式会社进行了桩工机械多种产品的联合设计开发技术合作，促进了我国技术人员对日车技术产品的全面深入了解，显著地提高了桩工机械设计开发研究能力。

3 桩工机械行业的发展方向

1）进一步与基础施工工法密切结合，结合我

国国情，引进必要的国外产品技术，发展更多的新品种、新规格，满足各种不同工程施工需要和不同施工用户需要。目前，特别要加速发展地下防渗挡土连续墙施工设备和多功能大直径钻孔机械。

2）进一步消化吸收引进的先进技术，在桩工机械的传动、操纵、控制、安全保护等系统普遍采用液压、电子等机电液一体化新技术，使桩工机械产品技术水平上一个新的档次，性能更先进，操纵更方便、舒适，实用更可靠、安全。

3）进一步解决桩工机械在城市施工的公害问题。发展超高频（50Hz以上）低振幅式振动沉拔桩锤，降低振动桩锤的振动危害；进一步改进柴油桩锤的燃料雾化系统和吸排气系统，提高燃烧效果，降低空气污染；发展液压桩锤，降低施工冲击噪音彻底解决废气污染问题；在钻孔机产品中，发展全套管护壁产品或不需护壁的新工法、新设备，解决施工工程中泥浆护壁污染问题。

4）桩工机械在施工时工况恶劣，更易受损坏和磨损，不断提高桩工机械的使用可靠性和寿命是一个重要课题。要进一步发展推广应用振动桩锤专用的高结构强度、起动力矩大、绝缘等级高、过载能力强的耐振电机，恒功率调速、起动力矩大、绝缘等级高、过载能力强的钻孔机专用电机，解决使用普通电机存在的故障多、易损坏等问题。采用新材料、新工艺，不断提高活塞环、密封件、钻杆钻头叶片、斗齿等易损件的使用寿命。桩工机械振动和冲击作用势必对机械本身造成损坏或加大磨损，造成连接件松动，引起机器故障。因此，要设法防止因振动、冲击引起的机器本身的损坏。

（编辑 张磊庆）

［基金项目］国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAJ02B06)

［中图分类号］TU67

［文献标识码］C

［文章编号］1001-1366(2015)03-0029-03

［收稿日期］2015-01-26

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