摘要：对旋挖钻机的应用情况、类型、生产厂家等作了概述，探讨了旋挖钻机的工作原理及适用范围，详细归纳了旋挖钻机的优势和劣势，并指出旋挖钻机有一定的推广价值，是钻孔施工的一种理想选择。
关键词：旋挖钻机，钻孔灌注桩，施工设备，应用
随着全国经济的高速发展，基本建设范围的持续拓宽，以人为本和保护环境的理念及其相关法津法规实施的不断强化，使桩基础特别是混凝土灌注桩基础得到了广泛的应用空间。同时伴随着地铁的开工建设，桩桩相连的形式作为主体施工支护挡墙被采用，需要在短时间内施工大量的灌注桩。传统的正反循环钻机无法满足工期和环保的要求，而旋挖钻机因其成孔质量好、效率高、无噪声、污染少、功能多的特点，在地铁的混凝土灌注桩施工中得到了广泛应用。目前，这种旋挖钻机在高速公路的桩基础施工中应用较少，为此介绍给广大公路建设者，使钻孔施工多一个新的选择——旋挖钻机。
1旋挖钻机简介
旋挖钻机是在回转斗钻机和全套管钻机的基础上发展起来的，第二次世界大战前，美国CALWELD首先研制出回转斗，短螺旋钻机。20世纪50年代，法国BENOTO将全套管钻机应用于桩基础施工，而后由欧洲各国将其组合并不断完善，发展成为今天的多功能组合模式。旋挖钻机在我国的应用只是在近几年，早期大部分所用的旋挖钻机都是由德国和意大利进口或者是日本二手旋挖钻机。据统计，到20世纪90年代末，我国旋挖钻机的拥有量仅为100台左右，2002年，我国进口各种旋挖钻机近百台，截止2003年年底，我国旋挖钻机的保有量为350台～400台，2004年年底保有量为450台～500台。国内外成孔作业中各种钻孔机(反循环、旋挖钻机、全套管)的比例迥然不同，在国外大直径混凝土灌注桩施工中，旋挖钻机一般占2／3以上，反循环钻机在欧洲市场几乎不再使用，而国内钻孔机产品中反循环钻机的产量接近90％。旋挖钻机的类型主要分为以欧洲为代表的方形立柱加平行四边形连杆机构的独立式和以日本为代表的履带起重机附着式两大类。根据主要技术参数，如扭矩、钻孔直径、钻深、发动机功率、整机质量等，可分为大中小3种。都采用了机电一体化功能的设计。目前国外的旋挖钻机主要生产厂家为：德国：BAUER，LIEBHERR，Delmag，WIRTH，MGF；意大利：SoilMeC，MAIT。CMV，CASAGRANDE，IMT．ENTEC-O；西班牙：LLAMA—DA；日本：日车车辆，HITACHI，住友，加藤；芬兰：JUNTTAN，TAMROCK；美国：APE，Ingersoll—Rand；英国：BSP等。2003年后我国三一、山河智能等多家生产厂家的旋挖钻机陆续下线，产销两旺。目前，国内的旋挖钻机主要生产厂家为：湖南山河智能、湖南三一、徐工、中联重科、徐州东明、北京巨力、天津毫峨、石家庄煤机、连云港黄海、哈尔滨四海、内蒙占北方重汽、字通重工、南车时代、山东鑫国、郑州勘察等。旋挖钻机因其具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高、环保等特点，成为适合建筑基础工程中成孔作业最理想的施工机械。据相关文献对我国旋挖钻机需求数量预测如下：2006年新增需求220台，2007年280台，2008年后每年的需求量将会保持在150台左右。
2旋挖钻机的工作原理
旋挖钻机施工工艺是近几年才热起来的一种较先进的桩基施工工艺。广泛应用于公路、铁路、桥梁和大型建筑的基础桩施工。旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土。通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔。其成桩工艺为：定桩位一埋护筒一注泥浆一钻进取土一一次清孔一放钢筋笼一插入导管一二次清孔一混凝土灌注一拔出护筒。
3旋挖钻机的适用范围
旋挖钻机一般适用于黏土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层。对于具有大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机，可以适应微风化岩层的施工。为了满足施工要求，旋挖钻机底盘和工作装置的配置具有装机功率大、输出扭矩大、机动灵活、多功能、施工效率高等特点。目前，旋挖钻机的最大钻孔直径为3m，最大钻孔深度达120m(主要集中在40m以内)，最大钻孔扭矩620kNm。
4旋挖钻机的优势
1)成孔速度快。与传统的循环钻机相比优势明显，旋挖钻机的钻杆为抽拉式与钻头相连，在油缸的加压下经过提升快速回转倒土，大大提高了钻孔效率。一般情况下1m桩径40m长可2h成孔。2)环保特点突出。与传统的循环钻机相比，旋挖钻机在施工过程中，噪声低，振动小，泥浆用量少，因为该机仅用泥浆护壁，而不用泥浆排渣。钻渣流动性小，可进行集中堆放或用自卸车外运。3)行走移位方便。旋挖钻机整体置于可自动行走的履带式底盘上，机动性大，移动迅速，可将钻机方便地移动到所要到达的位置，而不像传统循环钻机移位那么繁琐。旋挖钻机独立作业性高，施工移运中无需吊装，能适应恶劣地形，一切吊装作业可由本机卷扬设备处理。4)桩孔对位方便准确。这是传统循环钻机根本达不到的，在对位过程中操作手在驾驶室内利用先进的电子设备就可以精确地实现对位，使钻机达到最佳钻进状态。5)取土机理先进。常见回转钻进的正、反循环成孔的机理是通过钻头把孔底原状土打碎由泥浆循环带出地表，而旋挖钻斗的切削、提升土屑的机理是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载人钻斗直接提升出土，大大缩短成孔时间。6)安装护简便捷。有的旋挖钻机配备了一种超长护筒专用驱动器，固定在动力头下端的承重体上，通过销轴，将护筒直接安装在驱动器上，利用动力头边旋转边加压的功能，将护筒压至规定的埋设位置，再取土成孔。有效提高护筒跟土壤的结合度，增强抗外界振动、冲击的能力，在注浆或提升回转斗时有效防止渗水、漏浆现象的发生，降低孔口坍塌的概率，节约了时间，提高了效率，降低了强度。护筒离地应控制在150mm～300mm，除保护孔口防止坍塌外，还用以防止表面水或地面漏浆、杂物等滑落孔中。7)配置其他辅助机构可实现多功能用途。钻头与钻杆用一钢销连接，钻头拆卸方便，对于不同地层可迅速更换钻头。钻头主要有短螺旋钻头、挖泥钻头和挖砂钻头3种。