全回转钻机在国内的发展与应用

全回转钻机在国内的发

展与应用

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全回转钻机在国内的发展与应用

陈建海刘可可

（徐州盾安重工机械制造有限公司徐州 221000）

摘要：全回转全套管钻机钻机是一种可以驱动套管做360度回转的全套管施工设备，是日本在20世纪80年代中期在摇动式搓管机的基础上开发的新型贝诺特施工设备。徐州盾安重工于2011年研发成功我国第一台具有完全自主知识产权的具有国际先进水平的全回转钻全套管机，并形成了全系列产品。

一、国际上全回转全套管钻机的发展

全套管钻机又称贝诺特（Benoto）钻机，它最初是由法国贝诺特公司于上世纪5０年代开发研制成功的，随后日本、德国、英国、意大利等国家先后引进和研制，机型和施工方法均有很大发展。贝诺特施工法为全套管施工法即冲抓斗跟管钻进法，工作装置由冲抓斗和全套管装置两部分组成。最初的全套管装置为摇动式，即利用两只摇动液压缸的伸缩使套管绕其中心以一定的角度往复转动，从而使套管最下端的切削齿剪切土壤，降低套管压人阻力；靠另外两只液压缸将套管压人或从土中拔出。随着桩基础施工的发展，桩的直径越来越大，施工效率和精度要求越来越高，摇动式套管装置因扭矩小、效率低，已不能完全满足施工的要求。

全回转全套管钻机是一种可以驱动套管做360度回转的全套管施工设备，是日本在20世纪80年代中期在摇动式搓管机的基础上开发的新型贝诺特施工设备，目前国际上研制开发出全回转全套管钻机的主要厂家有日本车辆制造株式会社、三和机工株式会社、德国Leffer公司等。该设备的应用领域主要涉及城市地下障碍物（包括旧的混凝土预制桩、灌注桩、钢管桩、钢板桩等）的拔除和置换，城市和沿海地区软基或硬岩地区钻进成孔、复杂破碎的填石填海地层、沿海滩涂和地下水丰富的砂层、卵砾石地层的全套管成孔灌注桩施工。该工法技术灵活多样、机械化程度高，具有施工安全、可靠，成孔垂精度高、无泥浆污染等特点。在日本已经形成1000～3200mm的系列产品。

全回转全套管钻机的研制成功对贝诺特工法的推广起到了十分积极的作用，由于该工法可以在各种复杂的底层中进行施工，不仅可以施工桩孔。而且还可以施工柱列式桩排挡土墙，并能处理其它工法因施工质量问题留下的桩基事故及清理旧桩，因此，全回转全套管施工工法有称为“万能施工工法”。

二、我国全回转全套管钻机的发展

我国于20世纪70年代开始少量引进摇动式全套管钻机（搓管机），20世纪90年代开始引进全回转钻机用于桥梁和铁路建设。

2004年上海隧道股份引进两台日本车辆RT260H全回转钻机用于地铁4号线坍塌事故的工程修复，取得良好效果，是国内进行大型地下工程事故抢险的成功范例。目前国内2000年以后以新机状态从日本进口的各型号全回转钻机共6台，国内以二手机形式进口过来的机器，能够使用的大约有20台，基本全是日本制造，生产日期最早可以追溯到上世纪80年代末期，属于典型的“文物级”设备，设备状态差，使用效率低，无奈当时中国不能生产。

1994年，昆明捷程桩工有限责任公司研制成功我国第一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，并开发出摇动式全套管钻机系列产品。目前国内生产摇动式全套管钻机的厂家超过了5家以上，产品规格已覆盖桩径，在软土层、杂填土等地层的施工中显露出优势，并在做软咬合桩上取得了国际领先的技术优势。但是搓管机由于结构特点，其在大直径深基础桩、清除地下障碍等领域无法满足施工要求。于是全回转钻全套管机开始引入国内。

全回转全套管钻机由于其结构庞大，控制系统复杂，国内主机厂商一直未有涉足研发制造，一直依赖进口设备。2011年，徐州盾安重工机械制造有限公司开始对全回转钻机进行深入研究并开始研发制造，2012年1月，第一台国产全回转全套管钻机DTR1505在盾安重工下线并成功推广应用，截止2015年底，经过4年多的自主研发和创新，盾安重工已经形成DTR1305L、DTR1505、DTR2005H、DTR2605H、DTR3205H全系列全回转全套管钻机的生产能力，成为国内规模最大、型号最全的研发制造基地，累计制造销售30多台并产品成功出口东南亚，参与国际市场竞争。盾安重工全回转全套管钻机具有完全自主知识产权，共申请国家专利70多项，取得国家专利授权合计46项，其中国家发明专利授权5项，实用新型专利39项，外观设计专利2项，形成了有效的知识产权保护体系。

目前国内涉足全回转钻机生产的厂家也由盾安重工一家发展到多家，这些厂家跟随盾安重工步伐，通过同国外企业合作或者自主研发，均已完成了一台样机的试制，随着技术水平的不断提高，国产全回转钻机取代进口设备指日可待。

三、全回转钻机工法的优势及应用领域

全回转全套管钻机是集全液压动力与传动、机电液联合控制于一体的新型、高效、环保桩工机械，具有极高的垂直精度，能够在卵、漂石地层、含溶洞地层、厚流沙地层、高回填地层、强缩颈地层、沼泽地等各种复杂地质环境下顺利实现灌注桩、置换桩、地下连续墙等的施工以及清除旧桩等地下障碍物，拥有其它各种钻机无法比拟的优势。近年来在城市地铁、深基坑围护咬合桩、废桩（地下障碍）的清理、高铁、道桥、城建桩的施工、水库水坝的加固等项目得到了广泛的应用。

1、全回转钻机施工工法的优势

1）无噪音、无振动、安全性高；

2）不使用泥浆，作业面干净，环保性好，并避免了泥浆进入砼中的可能性，成桩质量高，有利于提高砼对钢筋的握裹力；

3）施工钻进时可以很直观的判别地层及岩石特性；

4）钻进速度快，对于一般土层，可达14m/小时左右；

5）钻进深度大，根据土层情况，最深可达120m左右；

6）成孔垂直度便于掌握，垂直度可以精确到1/500；

7）不会产生塌孔现象，成孔质量高；

8）成孔直径标准，充盈系数小，与其他成孔方法相比，可节约大量的砼用量；

9）清孔彻度，速度快，孔底钻渣可清至30mm左右。

2、全回转钻机施工常用工法

全套管全回转钻机常用工法示意图

1）咬合桩、连续墙施工工法

（应用领域：地铁站台、地下建筑结构围护、水库加固挡水墙等）

主要针对于地下围护结构的施工方法，施工顺序为先施工B桩两侧的两根桩体A 桩，然后利用全回转钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，浇筑混凝土后形成咬合桩。

2）漂石、孤石地层，喀斯特地层灌注桩施工工法

（应用领域：高回填层、强缩颈地层，溶洞发育区域等）