旋挖钻机的“挖潜”运动

制造商浮于表面

周馥隆：目前，国内外有很多制造商都在研发旋挖钻机，但各家的旋挖钻机性能良莠不齐。市场上旋挖钻机在设计方面有哪些不足影响了旋挖钻机使用性能的发挥？

核心技术欠缺

张继光：从近年来旋挖钻机的情况来看，首先，国产旋挖钻机针对不同地层的工况适应性有待加强，特别是在南方硬地层的施工时适应性差、主机的可靠性较低，严重影响了旋挖钻机的施工效率。其次，国内有些制造商不掌握底盘等核心部件设计及制造技术，采用挖掘机改制底盘，为了追求高经济性，在设计上超过了底盘的设计参数与承载能力，降低了可靠性并影响施工质量。再次，对于人机工程学的研究以及细节方面设计不够完善，整机操作舒适性和自动化程度较低，在操控的平稳性、连贯性和施工的可靠性方面较国外钻机有较大差距。最后，关键技术研究有待进一步提高，如机锁式钻杆由于国产管材料的力学性能较差、加压键条热处理工艺以及焊接工艺的研究不足，和国外同等型号的钻机相比，钻杆直径较大、设计笨重，严重影响旋挖钻机的使用性能，且使用可靠性差、寿命短。国外钻机使用双排绳主卷扬，正常施工基本没有问题，国产钻机受限于国内钢丝绳制造水平以及客户对于施工成本严格控制，双排绳结构主卷扬一直是行业无法解决的一个“难题”，特别是28 t·m以上的大吨位旋挖钻机，钢丝绳寿命普遍较短并且难于控制，给用户带来较大的经济损失。

施工能力达不到设计指标

杨小军：由于旋挖钻机的设计施工能力如孔深、孔径与实际施工能力有一定的差异，有的达不到设计指标，强行施工会造成设备的损坏和难以维持高效钻进。

旋挖钻机的工作装置是钻机的重要组成部分，其中动力头、加压装置及起拔装置的参数决定了旋挖钻机的主要工作性能。设计及使用中三者之间的关系协调不好，这些“硬性能”参数影响了旋挖钻机核心竞争力基础。经常遇到的瓶颈问题是“提不动”，大口径桩施工尤为明显。

旋挖钻机的控制智能化是带有前瞻性的研究课题，尤其是大型旋挖钻机在失稳自诊断、发动机监控、自动加压、自动调直、自动倒立桅、自动调直、回转自动对位、自动测深、虚拟仪表显示、故障自诊断、声光报警与信息显示以及GPS远程监控系统等实现控制智能化方面的设计问题面临考验和挑战。

旋挖钻机的“挖潜”运动

质量控制不到位

朱章国：我接触的旋挖钻机制造商和产品型号很多，而且很多机型也使用过，从中确实发现一些机器存在很多需要改进的地方。

首先是结构件配合间隙问题。国产底盘与平行四边形变幅机构、变幅机构与桅杆、桅杆与动力头、动力头与钻杆、钻杆每一节的连接处、钻杆与钻具之间都存在间隙较大的问题。

国产底盘与平行四边形变幅机构的间隙过大，在施工中会在扭矩太大时使机身左右摇动，对孔壁会形成一种揉动冲击力，严重时会造成孔壁坍塌。还会使机身偏移原来的位置而造成孔心位置偏移大于设计要求。

变幅机构与桅杆的间隙过大，会使桅杆在施工时摆动。桅杆的摆动会造成孔径过大、充盈系数远大于设计值等问题，大大增加施工成本。

桅杆与动力头的间隙过大，会使动力头在施工时向上翘起。这时钻杆是斜着钻进的，会造成斜孔，严重时会折断钻杆。

动力头与钻杆的间隙过大，会使钻杆的键与动力头的键套在施工时产生强烈敲击。使键与键套都变形过大，严重时键的焊接点会脱离，这时扭矩就会集中作用于钻杆的这一点上，钻杆就会扭裂、扭断。

钻杆每一节的连接处间隙过大，特别是机锁杆，在加压时就会使接头处有弯曲的现象。钻孔也会慢慢地向内弯曲，孔越深地层越硬，情况越严重，最严重时钢筋笼都不能安放。

钻杆与钻具的间隙过大，会在施工时损失扭矩，且会摇动钻具；会扭裂钻具方头，会加大孔径。

各个结构件间的配合间隙过大还会使扭矩传送损失，造成发动机油耗过大、施工效率低下等问题。所以，设计与生产人员应最大限度减少配合间隙。

其次是桅杆方面的问题。桅杆是主要支撑件，它的设计很重要。我曾遇到一个品牌旋挖钻机的桅杆使用的板材太薄，在支撑液压缸的上部1 m左右的地方常会弯曲，这是因为在竖起桅杆时那里受力最大。还有些品牌旋挖钻机的桅杆质量过大，而使整个钻机的重心抬高，结果在施工时机身摆动太大，施工质量很不好。这也是需要设计人员注意的地方。

最后是钻斗（头）、斗齿（子弹头）的问题。钻斗（头）是主要的执行设备，斗齿（子弹头）是破岩的尖兵。我们现有的钻斗（头）、斗齿（子弹头）虽然很多，但也不能满足不同地质情况及施工特殊地层的需要，且材质性能也需提高。