中国桩工机械现状及发展趋势

世界桩工机械比较发达的国家主要是德国、意大利和日本，最先进的设备和工法一般也是这三个国家首先开发的，其次是美国、英国、法国、荷兰、芬兰等国。

在全球桩工机械市场，宝峨、土力、卡萨格兰地的销售额应该居前三位。

近两年在我国交通运输业、能源、建筑业发展的带动下，特别是高速铁路建设拉动，我国桩工机械行业迎来了一个快速发展时期。

1　我国桩工机械的发展我国工程机械行业受益于国家经济持续发展、固定资产投资拉动、国家振兴装备制造业战略的实施等利好因素，全行业得到持续发展。

据中国工程机械工业协会桩工机械分会统计，2010年我国桩工机械销售额80亿元，产品销售量5000台。

虽然产值上我国还赶不上德国、意大利等国，但是数量上已是世界第一。

1.1　旋挖钻机目前旋挖钻机在国内外的灌注桩施工中得到广泛应用，尤其是在欧洲和日本等发达国家早就成为大直径钻孔灌注桩施工的主要设备。

国产旋挖钻机起步于上世纪80年代，1988年北京城建工程机械厂开发了履带起重机附着式旋挖钻机，20世纪90年代中期郑州勘察机械有限公司从英国BSP公司引进附着式旋挖钻机的生产技术，但由于此技术比较落后，配套起重机协调困难，没有形成批量生产。

1998年徐工集团开发成功了国内第一台真正意义上的旋挖钻机，但受到当时国内发动机、液压件、钻杆、动力头等配套件及使用的限制，也没有批量生产。

2003年以前我国的旋挖钻机主要以进口为主，价格昂贵，只有少数有实力的基础施工企业购买。

青藏铁路的建设一方面展示了旋挖钻机的优越性，另一方面也提醒了国内的生产厂家，基础施工机械也有很大的发展空间。

其后一些企业纷纷开发旋挖钻机，如北京三一重机、北京南车、湖南山河智能、福田重工等，国产旋挖钻机的开发成功大幅度降低了旋挖钻机的价格，打破了进口旋挖钻机一统天下的局面，使更多的用户买得起旋挖钻机，并且通过购买旋挖钻机也取得了较好的经济效益，这种相辅相成的关系极大地推动了旋挖工法在我国的应用。

“十一五”、“十二五”期间我国投巨资进行铁路、公路、电力、城市公共设施等建设，尤其高铁建设为我国旋挖钻机的发展带来前所未有的机遇。

高铁客运专线有80％以上为桥梁，桥桩的直径大多在1.5m 以下，深度60m以内，恰好适合旋挖钻机施工。

经过近几年的发展，国产旋挖钻机整机的主要性能已接近或达到国际先进水平。

目前我国已能生产从6tm到40tm大中小型多种规格的旋挖钻机（图1）。

根据市场需要，山东鑫国重机、郑州川岛、浙中国桩工机械现状及发展趋势The actuality and trend of China piling machinery■　北京建筑机械化研究院　郭传新图1　国产旋挖钻机施工江振中等公司开发的小型旋挖钻机在工民建桩基础施工领域取得了非常好的业绩，小旋挖定位准确，使用成本低、维修方便、回报快，非常适合小型施工单位。

南车、徐工、三一等公司开发的大型旋挖钻机应用在长江、黄河大型桥梁桩基础施工，大大提高了施工效率，缩短了工期。

从2006年开始国产旋挖钻机占领了国内市场。

据桩工机械分会统计，2006年我国旋挖钻机的销量350台左右，2007年450台左右，2008年900台左右，2009年1200台，2010年达到1700台。

目前我国已是世界上最大的旋挖钻机生产国和使用国。

虽然广阔的市场前景为我国旋挖钻机企业提供了市场机遇，但与国外旋挖钻机几十年的发展历程相比，国内旋挖钻机行业起步较晚，在市场中大量应用的时间不长，所以国产设备需要改进的问题不容忽视。

首先，我国旋挖钻机品种单一，大多数厂家仅生产一两种规格的产品，应生产多样化的产品种类。

其次，国内自主创新的产品较少。

第三，进口配套件的选用单一，应进一步多样化，售后服务水平也应逐步加强。

第四，钻杆、钻具等国产配套件的质量应进一步提高。

第五，旋挖钻机施工配套工艺工法的研究不够。

我国地域辽阔且地质情况复杂。

针对不同的地质类型，要明确不同的施工方案以及选用适合的施工设备。

例如，东南沿海地层较软，西南西北大部分地区地层复杂，象兰新线基本都是卵石层岩层，在这些地区如何成孔，如何提高施工效率，需要企业下很大的功夫去研究，仅仅做完主机是解决不了问题的。

1.2　长螺旋钻机在小直径（800mm以下）小深度（30m以下）混凝土灌注桩施工领域，长螺旋钻机最具有优势，效率高、成本低，特别是近几年CFG桩及后植入钢筋笼技术的开发成功大大提高了长螺旋钻孔灌注桩的适用范围，目前已从我国广大北方地区推广应用到湖北、湖南、广东等地。

高铁客运专线部分路段采用CFG桩进行路基加固（图2），也带动了长螺旋钻机的生产，近几年长螺旋钻机的产量稳步增长。

统计几个主要的生产厂家，2009年生产液压步履式长螺旋钻机363台，生产电动、液压履带式长螺旋钻机178台，以上统计不全面，根据长螺旋钻机动力头的生产情况，2009年长螺旋钻机产量应该接近1000台，2010年1500台左右。

现在我国已形成郑州、新河、胶东、瑞安、长沙几个大的长螺旋钻机生产基地。

长螺旋钻机的生产厂家和产量都不少，但各厂的产品性能区别不大，各厂家的钻机动力头和钻具几乎一样。

我国现在所用的长螺旋钻机施工工法比较单一，日本由长螺旋钻机变形的工法非常多，我国生产厂家与施工脱节，设备的改进多年来进展不大。

事实上长螺旋钻机还有很大的发展空间。

1）开发适合软土层、卵石层等复杂易塌地层的套管式长螺旋钻机，即内置钻杆高速小扭矩正转，外层套管低速大扭矩反转。

2）钻机动力头由单速向多速发展，以适合不同桩径和深度的要求，提高施工效率。

3）钻具直接影响长螺旋钻机的施工效率，生产厂家应该和施工单位结合，开发出适合不同地质情况的钻具。

国外厂家，如日本三和机材，仅长螺旋钻头就有几十种。

4）产品缺少必要的安全装置，如拔桩力限制器、防过卷装置等，稳定性差，事故多发。

1.3　正反循环工程钻机虽然旋挖钻机发展很快，但在我国东南沿海地区及其它中小城市混凝土灌注桩的施工仍然主要以正反循环工程钻机为主，正反循环工程钻机施工需要泥浆护壁，产生大量泥浆，许多施工企业对泥浆不经任何处理随意排放造成严重环境污染。

随着我国经济水平的提高、环保法规的健全及新设备的应图2　京沪高铁长螺旋钻机施工用，此种钻机的使用会越来越少。

当然，在大直径（2m以上）大深度（60m以上）桩基础的施工中，正反循环工程钻机仍有优势。

近几年正反循环工程钻机的产量变化不大，每年都在1000台左右。

在跨江跨海大桥基础桩的施工方面，国产大直径正反循环工程钻机与进口钻机相比还是有差距，如故障多、入岩效率低、钻头易损坏等。

我国近几年海上江上的工程很多，国内的厂家应该在这方面进行攻关。

我国的某些地区如温州、宁波等地，土质特别软，以淤泥为主，桩侧摩擦力很小，要求桩必须入岩。

我国的入岩设备十分落后，现在中小直径的嵌岩桩基本上采用冲击钻施工，但效率非常低。

国外通常使用潜孔锤施工岩层，效率很高，但国内大直径的潜孔锤还是空白，而小直径的潜孔锤可靠性很差，需要进一步研究。

1.4　液压静力压桩机目前管桩的施工设备主要是液压静力压桩机，其优点是无振动、无噪音、无污染、质量好，所以混凝土预制管桩是我国近几年推广速度很快的一种工法。

目前从南方到北方，从沿海到内地大部分省市都有应用，特别在软土地区已成为工民建的首选桩型。

主要原因如下：1）管桩在工厂加工，质量容易保证，不像现场灌注桩易出现质量事故；2）管桩生产企业规模越来越大，管桩的成本大幅度降低；3）液压静力压桩机的性能显著提高，产品种类也越来越丰富；4）管桩生产企业与压桩机生产企业的大力推广。

2009年我国生产液压静力压桩机400多台。

液压静力压桩机的生产企业主要集中在湖南、浙江、上海、江苏，湖南山河智能的市场占有率超过50％。

针对硬地层静力压桩机施工困难的问题，山河智能与广东建科院正在联合开发带钻机的静力压桩机，即利用套在桩管内的螺旋钻机边钻孔边压桩，到达预定深度，钻机反转，扩孔钻头收回，从桩管内拔出钻杆。

液压静力压桩机的最大缺点是笨重，运输费用高，转移场地麻烦。

1.5　桩　锤桩锤包括筒式柴油锤、导杆式柴油锤、液压锤、振动锤等。

筒式柴油锤主要生产厂家有上海工程机械厂、广东力源液压机械有限公司等。

导杆式柴油锤的主要生产厂有江苏东达、巨力、巨威、抚顺6409等。

其中，上海工程机械厂从德国德尔马克引进的技术，质量最好，批量最大，为配合上海洋山港和杭州湾大桥、东海大桥风电的建设，该厂开发了D160、D220柴油锤，D220柴油锤是目前世界上最大的柴油锤。

柴油锤由于噪音、油烟污染等公害无法解决，使用会越来越少。

振动锤主要生产厂家有浙江振中工程机械股份有限公司、浙江瑞安八达工程机械厂等，我国电动式振动锤的发展已经非常成熟，从几千瓦到几百千瓦都能自行设计制造。

近两年浙江振中公司的可调偏心力矩振动锤已有多台应用于上海洋山港砂桩工程（图3），并出口到日本、韩国等发达国家。

我国液压振动锤刚起步，上海振中已开发出激振力100t、200t的液压振动锤。

液压振动锤应向高频、调频调幅的方向发展。

今后数年，我国将投资数万亿建设海上风电，以前海上风电基础多为群桩，群桩施工周期长、成本高。

欧洲、日本等国在建的海上风电已改为单桩基础，即直接把直径5～6m、壁厚100mm左右、长数十图3　上海洋山深水港砂桩施工米的大钢管用液压冲击锤打入或用振动锤沉入海底。

此类大型的液压锤或振动锤我国目前还是空白，必须从国外进口，而进口产品的价格又十分昂贵。

结合工程需要，国内有实力的企业应该着手研究。

1.6　液压抓斗近十年来我国地下连续墙技术发展迅猛，上海、广州、北京等地已在高层建筑和地铁车站等数百项工程中应用地下连续墙支护技术。

据了解，国务院已经批复二十多个城市修建地铁和轻轨，投资近万亿，我国的地下连续墙施工设备必将有一个大的发展。

我国目前建造地下连续墙所用的设备是液压抓斗（图4）和多轴钻孔机。

建造大深度大厚度地下连续墙通常使用抓斗式成槽机，主要包括钢丝绳抓斗、液压导板式抓斗、导杆式抓斗、混合抓斗等，由于液压导板式抓斗具有抓斗升降速度快、闭斗力大、挖槽能力强、施工效率高、施工深度大、成墙厚度大、成墙精度高（自动纠偏装置）等特点，所以使用量最大。

近几年国产液压抓斗发展很快，2009年我国液压抓斗的销量在80台左右，生产企业有上海金泰、徐工、南车、三一、上海工程等。

目前上海金泰的液压抓斗市场占有率超过50%。

1.7　多轴钻孔机SMW工法是利用专门的多轴钻孔机（一般为3轴）钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。

该工法取代原有的钻孔灌注桩和止水帷幕的围护方法，具有施工速度快、止水效果好、工程造价低、无污染等优点，是一种有推广前途的施工工艺。