徐工XMZ120多功能钻机及高压旋喷施工介绍

李明帅，吕晓晓，马云龙

徐工XMZ120多功能钻机可以实现顶驱式动力头跟管钻进、偏心潜孔锤跟管钻进、潜孔锤钻进、牙轮钻头泥浆钻进、绳索取芯等多种施工工法。本文介绍了徐工XMZ120多功能钻机的应用范围、主要参数、关键技术，并重点介绍了高压旋喷工法施工。

1 产品参数及主要技术特点

1.1 产品参数

徐工XMZ120多功能钻机主要参数如表1所示。

1.2 产品主要技术特点

1.2.1 动力系统

徐工XMZ120多功能钻机动力系统包括发动机、水散热器、中冷散热器、空滤器、消音器等。配置东风康明斯119kW涡轮增压、空空中冷、电控发动机，具有较高的功率储备，作业时动力更强劲；供油系统采用Bosch高压共轨系统，燃油消耗低，使用更经济；满足国Ⅲ/EU Stage Ⅲ A排放标准，绿色施工，减少环境污染。

表1 徐工XMZ120多功能钻机主要参数

1.2.2 液压系统

液压系统采用负载敏感技术，节省能耗；主要动作采用液压先导控制，操作轻便；两种自动旋喷模式的液压系统设计，大大降低机手的工作强度；采用智能电子风扇形式的液压油散热系统，液压油温度控制更精确，能充分发挥液压系统性能；关键液压元件均为进口，可靠性高。

1.2.3 工作装置

（1） 底盘及车架。

履带式底盘参照徐工成熟产品进行设计选型，通用性好，可靠性高。车架采用框架式结构、承载力强。液压油箱与车架一体化设计，结构紧凑。车架与履带可偏摆的设计，使钻机地面适应性好、爬坡能力强。

（2） 多自由度变幅机构。

变幅机构的动作主要由下变幅、上变幅、变幅侧摆、桅杆回转等油缸实现，桅杆上下变幅角度可达180°，左右侧摆角度为±40°（见图1）。

（3） 模块化动力头。

根据不同的工程特点及地质情况，客户可选择适用的施工工艺，配套专门的动力头（可选配HD 5012、HB50A、RH 1200、TE1000等动力头）施工，模块化的动力头安装滑架使动力头的拆装及更换更方便。

（4） 自制液压卡盘。

自主知识产权的液压卡盘可实现钻具贯穿驱动功能，满足单次大深度旋喷施工，打破了国外的垄断，实现了大幅度降本。

（5） 可拆卸副臂。

可拆卸副臂设计，配合液压卡盘的使用，单次旋喷深度可达15400mm，减少了拆、装钻杆的时间，大幅度提高了作业效率，能满足大部分高压旋喷工况需求。

（6） 夹钳装置。

夹钳装置包括上、下两组夹钳，其中上夹钳可回转，实现拆、装钻杆。夹持范围为60～415mm，可满足各种施工要求。

1.2.4 电气系统

电气系统为钻机提供控制、照明等功能，关键元件采用进口件，可靠性高。

2 高压旋喷施工案例

高压喷射注浆法是利用钻孔的方法将带有喷嘴的注浆管下放到土层中的预定位置，用高压设备使水泥浆液形成20～40MPa的高压射流，从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏原状土体；同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合；浆液凝固后，在土中形成一个连续的固结体，从而达到加固地基或止水防渗的目的（见图2）。

2017年初，徐工XMZ120多功能钻机在江西某工地进行二重管高压旋喷工法施工。工程总用地面积800m2，拟建设一座地下沉井广场，深度7.70m。工程共计需要在支护桩之间喷射完成160根旋喷桩，深度10～12m不等。场地地层结构自上至下分别为：①杂填土、②粉质粘土、③圆砾、④-1全风化粉砂岩、④-2强风化粉砂岩、④-3中风化粉砂岩、⑤中风化灰岩和⑥中风化千枚岩。其中旋喷施工深度最大到强风化粉砂岩层。

图1 侧摆角度

图2 旋喷系统组成

图3 高压旋喷工艺流程图

2.1 施工工艺流程

双重管法旋喷施工的工艺流程如图3所示。

2.2 施工过程详述

2.2.1 准备及钻机就位

首先进行工作场地平整、铺设钢板、测量放线等工作。钻机到位后，根据显示器上显示的角度，调整好姿态。XMZ120多功能钻机自带倾角传感器及机械式倾角仪，角度显示准确、可靠。

2.2.2 试喷及钻孔

钻孔施工前，开启空压机和高压泵（低速运行，保持1MPa左右的低压状态），确保管路畅通后开始钻进。钻具向下旋转钻孔过程中通过高压泵注射清水，防止喷嘴堵塞，至设计标高后停止钻进。

2.2.3 高压喷射注浆

（1）高压泥浆泵压力增加到施工设计值（20MPa），坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，边提升（提升速度为200～250mm/min，动力头转速为16～25r/min）。旋喷提升速度及动力头转速通过XMZ120钻机操作台相应旋钮调节，调节范围大，重复性好。当旋喷提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷至桩顶停浆面。

（2）旋喷作业系统的各项工艺参数按照预先设定的要求加以控制，并做好关于旋喷时间、用浆量、冒浆情况、压力变化等记录。

2.2.4 机具清理

现场施工时，浆液中添加有速凝剂，旋喷结束后立即冲洗管路，防止凝固堵塞。

2.2.5 移位

移位至下一根桩位，重复以上操作。旋喷桩施工时，为防止相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成相邻高喷孔施工时串浆，现场采取跳孔施作，相邻两桩施工间隔时间不小于48h。

3 结束语

该钻机具有动力头更换方便、两种自动旋喷模式、参数调节方便等特点，可满足基坑锚固、隧道超前注浆钻孔、高压旋喷、边坡支护、微型桩等多种施工工艺需求，一机多能。

实际施工表明，徐工XMZ120多功能钻机操作简便、可靠性好、效率高，大大减少机手的劳动强度，可为用户带来较高的经济收益。

目前，出口到国外的一批XMZ120钻机正在施工，现场反馈良好。随着国内外市场需求的增加，该钻机市场前景广阔。

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