建国70年桩工机械回顾与展望（下）

2020-03-13郭传新

建筑机械 2020年1期

关键词：工法钻机液压

郭传新

（中国工程机械学会桩工机械分会，北京 100007）

接上期。

2.11 全套管钻机

1994年，昆明捷程桩工有限责任公司成功研制了我国第1台摇动式全套管钻机（搓管机），填补了国内摇动式全套管钻机的空白。

2012年，徐州盾安重工研发成功我国首台DTR1505全回转全套管钻机，填补了国内空白。

2015年11月，全球最大的全回转全套管钻机DTR3205H全回转全套管钻机徐州盾安重工下线，国内全回转全套管钻机形成全系列产品。

2016年1月15日，盾安重工主编的JB/T12634-2016《建筑施工机械与设备全套管全回转钻机》行业标准经国家工信部批准发布，2016年6月1日正式实施。

施工案例：高承压水地层，成兰铁路太平站大桥施工，桩径1.5m，下覆埋深超过90m压力达1MPa的高承压水灌注桩施工，目前最大成孔深度达到143.8m。施工单位：上海勇创建设发展公司、江苏通州基础工程公司、天津汉源铁科基础公司。使用设备：3台盾安重工DTR2605 H全套管全回转钻机（见图21）。

图21 盾安重工DTR2605H全套管全回转钻机

图22 上海金泰早期的标志性抓斗产品SG40A

图23 2008年南车北京时代第1台抓斗下线

2.12 液压抓斗

国产液压抓斗近十几年发展很快，先后有上海金泰、徐工、南车、三一、中锐等企业生产。

2003年，上海金泰工程机械有限公司开始自主研发和制造国产地下连续墙液压抓斗，同年推出采用专用底盘、集成机电液一体化技术的地下连续墙液压抓斗——SG30，中国首台自主品牌的地下连续墙液压抓斗诞生。

2007年，上海金泰早期的标志性抓斗产品SG40A下线，并成功应用于国家重点水利项目“南水北调中线项目兴隆水利枢纽工程”，数十台SG40A高效完成了兴隆水库95%的防渗墙成槽施工。2011年，在海拔4200m的西藏拉萨旁多水利工程中，上海金泰与中国水电基础局合作对SG40A进行了升级改造，创造了108m超深防渗墙施工的世界纪录（见图22）。

2008年，南车北京时代第1台抓斗下线（见图23）。

2018年8月，中联第1台抓斗ZDG 500下线（见图24）。

2018年，徐工升级版的全新一代E系列抓斗下线（见图25）。

图24 中联第1台抓斗ZDG500

图26 中锐ZG60液压抓斗

图25 徐工升级版的全新一代E系列抓斗下线

图27 中联第1台双轮铣槽机ZC32

图28 徐工XTC80/60M双轮铣槽机

图29 SC25/SC30/SC35双轮搅拌钻机

2019年，中锐ZG70液压抓斗下线并投入宁波地铁施工（见图26）。

2.13 双轮铣槽机

2013年5月，国内首台双轮铣SX40在上海金泰下线。2018年，上海金泰双轮铣SX50下线。

2014年9月，中联第1台双轮铣槽机ZC32下线（见图27）。

2015年6月，徐工基础首台双轮铣槽机XTC80型成功下线，目前已实现系列化，包括XTC80/55、XTC80/60M、XTC80/60、XTC80/85、XTC100/105。

2018年，国内首台施工高度不超过7m的XTC80/60M双轮铣槽机在徐工下线（见图28）。

2.14 双轮搅拌钻机

2011年，上海金泰成功开发了具有自主知识产权的SC系列液压铣削搅拌钻机。

2017年上海金泰工程机械有限公司SC液压铣削搅拌钻机技术及其施工工法成果——《超深等厚度水泥土搅拌墙成套施工装备与技术研发及应用》项目荣获国家科技进步二等奖（见图29）。

2.15 TRD工法机

2010年，上海振中与日本三和机材公司合作联合开发了步履式TRD工法机（见图30）。

2012年11月，上海工程机械厂国内首台TRD-D工法机下线。2015年、2017年TRD工法机以“超深等厚度水泥土搅拌墙成套设备与技术研发及应用”分别荣获上海市科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。2018年12月，完成TRD-80E工法机研制，成墙宽度0.90～1.0m，最大切削深度86m。

2.16 多轴钻孔机

我国SMW工法施工用多轴钻孔机早期全部从日本进口，如日本三和机材、三和机工，主要以二手机为主。1998年建设部北京建筑机械综合研究所与上海金泰联合研制的国产第1台三轴钻机ZKD110-65试制成功。近几年国产的SMW工法用多轴钻孔机，经过不断改进完善已能够满足国内施工的需要，主要生产企业有上海工程、上海金泰、浙江振中等。从三轴到五轴，最大成墙深度已超过50m（见图31）。

图30 TRD-D工法机

图31 多轴钻孔机

2.17 桩架

桩架是工人们的习惯叫法，根据它的用途和构造原理，实际上是打桩专用的起重与导向设备。柴油锤、振动锤、液压锤、钻孔机、振冲器、深层搅拌机等工作装置在施工时都必须与桩架配套使用。桩架的作用主要是起吊各种桩锤、桩、料斗；给桩锤导向和变幅（打斜桩）；给桩锤以行走和回转方式移动桩位。

解放初期，我国使用的桩架是外国洋行遗留下来的凡伯罗桩架，这种桩架是塔式的，卷扬机由蒸气驱动，滚管移动桩位。操纵笨重，性能落后。

1966年，长沙建筑机械研究所与上海工程机械厂开始共同研制轨道式多功能打桩架。1968年DJG-25型多能轨道式桩架研制成功，填补了国内空白，通过了技术鉴定。该机采用轨道行走底盘，多电机分别驱动，集中操纵控制，配D25型柴油锤，能吊桩、吊锤、行走、回转移位，挺杆能水平微调和倾斜打斜桩，装有升降电梯为打桩工人提供了良好的操作条件，受到了使用单位的欢迎。DJG-25多能桩架和D25型筒式柴油打桩锤曾荣获全国科技大会奖和湖南省科技进步奖。

1973年，为了振动锤配套需要，长沙建筑机械研究所与北京机械化施工公司共同研制了40t振动沉拔桩架。

1978年，为了适应D40型筒式柴油桩锤的配套需要，由浦沅工程机械厂和长沙建筑机械研究所又开发了DJG-40型轨道式打桩架。

70年代中后期，由于轨道式桩架机动性能较差，需铺枕木和钢轨，给基础施工带来很多不便，我国开始开发研制液压步履式底盘桩架。上海基础公司开发了长短船步履行走机构。

1979年，河北新河钻机厂和黑龙江双城钻机厂与北京市科研部门合作，开发了采用液压油缸履靴和回转机构运动的步履式桩架。这种类型的桩架由于不需要铺设枕木和钢轨、结构紧凑、造价较低、机动灵活、性能可靠而迅速推广应用，从此轨道式桩架开始逐渐被替代。步履式桩架是一种中国特色的桩架，到现在还被广泛应用。

1983年，长沙建筑机械研究所与连云港机械厂合作，研制了高层建筑成套设备ZJG40型振动沉拔桩架。

滚管式行走底盘结构简单，靠卷扬机拖拉纵横向移位，成本低，价格便宜，受到乡镇建筑队和中小建筑队的欢迎。

履带式悬挂桩架是利用施工单位的现有履带式起重机配挂上立柱和水平支撑就可打桩，这种桩架简单，操纵方便，适合打桩量不大的施工现场使用。

1982年，抚顺挖掘机厂引进了日本日立建机公司的PD系列三支点履带式桩架。

1987年，北京建筑机械综合研究所与哈尔滨第一机器制造厂、上海工程机械厂联合开发了DJU-95H型三支点履带式桩架，使我国桩架达到了国外80年代初期水平。获得部级科技进步一等奖。

1998年和2003年，上海工程机械厂又先后引进日本车辆株式会社H558和DH658全液压履带式桩架技术。这种技术先进的桩架价格较高，使用范围受到一定的影响，目前批量还不大，但是随着我国经济的发展和桩工机械行业的技术进步，今后将会得到发展。

1995年，山东卓力（原文登合力）将步履桩架和履带桩架的优点相结合开发出了电动履带式桩架，成本与全液压履带桩架相比大幅度降低，移动又比步履式方便得多。该产品受到施工单位的欢迎。

2005年，北京三一重机SF558多功能电液履带式桩架研制成功，结合国情，降低施工成本，将发动机改为电机驱动液压系统。

2013年开始，北京建筑机械化研究院与上海振中研制的全液压履带式三支点打桩机JU110、JU140相继问世（见图32-33）。

2017年，徐工基础与北京建筑机械化研究院、上海振中、浙江永安研发生产的XJU140履带式桩架挂配XHP12液压打桩锤设备获得40台出口大单，刷新出口记录。该设备在尼日利亚丹格特炼油厂项目中进行φ500mm沉管灌注桩桩基础施工，得到了非洲用户高度赞扬和肯定（见图34）。

2015年开始，山河智能开发全液压履带桩架系列机SWCH598/680/880，多台出口到韩国。

图32 北京建筑机械化研究院与上海振中研制的全液压履带式三支点打桩机JU110

图33 北京建筑机械化研究院与上海振中研制的全液压履带式三支点打桩机JU140

图34 徐工基础与北京建筑机械化研究院、上海振中、浙江永安研发生产的XJU140履带式桩架

图35 HZQH5000A机液一体式强夯机

2.18 小口径多功能钻机

小口径多功能钻机适用于在地基松软易沉降区域以及抗震和施工时防止工业与民用建筑、道路等倾斜、下沉对地基进行改良加固处理，在建筑深基坑、矿山巷道、隧道以及水利、铁路、公路和易发生地质灾害地区的坝基、路基和边坡等进行锚固支护以防坍塌和滑坡，进行地源热泵钻孔施工，隧道管棚、注浆孔、降水井、钢管桩的施工等。

我国的小口径多功能钻机以简易式为主，动力头只能回转没有冲击。如无锡探矿机械厂、西安探矿机械厂等地矿系统的企业生产的比较多。2006年北京建筑机械化研究院申报了国家“十一五”科技支撑计划”、“建筑基础深基坑支护施工设备（锚杆钻机）研究与产业化开发”，2008年国内第1台带回转冲击功能的全液压小口径多功能钻机JD110下线。后来徐工基础、山河智能、宇通重工也相继开发了此类钻机。但是，此种先进钻机国内使用量一直比较少，仍有很大的发展空间。

2.19 软地基加固机械

为了在软弱地基上修路、建楼及进行其它工业与民用建筑的建设施工，必须对软弱地基进行加固。加固的施工方法和机械设备较多，除振动沉拔桩锤打砂桩外，振冲器、深层搅拌机和强夯机是主要软地基加固设备。

表4 桩工机械历年获奖情况

振冲器是一种能射水并产生水平方向激振力振挤砂、石等填料及周围土壤，从面提高地基承载能力的软地基加固设备。1978年，我国交通部水运规划设计院、南京水利科学研究院与江阴振冲器厂共同研制成功了振冲器。生产振冲器的厂家主要先后有江苏江阴振冲器厂、陕西水利机械厂、邯郸建机厂、北京振冲等。

软地基深层搅拌机是一种在软地基钻孔并搅拌和向软基中注入水泥浆、石灰、粉煤灰等固结材料，待其固结后达到加固软地基目的的机械设备。

1980年，江阴振冲器厂与冶金部建筑研究院共同研制成功了我国第1台电机功率为30kW的深层搅拌机。

表2方案在最优分配时可以具体到每一台机床，这刚好弥补了表1方案的不足，进一步提高了设备的利用率，增加了设备管理和调度的灵活性．但表2方案也是对设备的可用生产时间进行拆分和最优分配，因此其生产流程的切换和控制也更复杂一些．

强夯机也是加固软弱地基的施工设备之一。通过强夯锤从数十米高处自由落下对软地基进行夯实，达到挤密土壤和排水作用，从而加固了地基。这种施工方法和设备比较简单，成本低。我国目前研制生产强夯机的单位有杭州重型机械厂和郑宇重工。

20世纪80年代初，杭重机械在起重机的基础上，研发生产出具有可靠性高、油耗低性能的W114全机械式强夯机，后又继续改进升级为W115系列。2009年，“杭五”的QH550系列诞生。2010年，第1台结合了液压的行走、回转和变幅装置，机械的传动装置的HZQH3000A机液一体式强夯机在杭重诞生，型号范围涵盖300～1400t·m（见图35）。

2009年，郑宇重工第1台液压强夯机YTQH400下线。YTQH系列强夯机具有专业性强、作业效率高、稳定性高、安全性高、操纵方便5大明显优势。郑宇重工连续多年市场占有率第一。

2016年，上海工程机械厂自主研发成功国内首创的深层水泥搅拌处理系统（即DCM处理系统），该系统集多轴搅拌钻机、后台注浆系统和施工管理系统于一体。DCM处理系统已成功运用于香港机场第3跑道围海造地软基处理工程施工。