车载旋挖钻机的结构及特点

随着我国现代化发展的要求，城市住宅改造的兴起和大量小城镇建设的投入，急需机动性好和适应性强的基础施工设备。但以往大型的旋挖钻机设备不能满足这些需求。通过市场反馈，中小扭矩的旋挖钻机更适合工民建的基础施工。车载旋挖钻机在中小扭矩旋挖钻机中机动性最好，因此，车载旋挖钻机是城市和城镇建设最有效的桩基础施工机械。

国内外发展状况

国外车载旋挖钻机现状

目前国外生产车载旋挖钻机的生产厂家主要有：迈特、土力、TEXOMA、宝峨、ZAVOT、ALTEC、WATSON、ABM以及WILLIAMS等。国外车载旋挖钻机的机电液一体化高度集中、结构紧凑、操纵灵活，控制技术己逐步实现智能化。钻桅自动调垂控制系统普遍应用，负荷传感、压力补偿与电液比例闭环控制技术因其节能、效率高、控制特性好、动静特性好和寿命长的显著优点在现代桩工机械中获得了广泛应用。国外部分旋挖钻机性能参数见附表。

国内车载旋挖钻机现状

目前，我国车载旋挖钻机还没有形成规模生产，参与施工的车载旋挖钻机都是从国外引进的。开发符合中国国情的车载旋挖钻机是目前国内桩工机械行业中拓宽产品系列，适应基建发展需要的当务之急。但迄今为止除北京三一重机、玉柴重工研制出样机外，还没有一家生产厂家正式生产车载旋挖钻机。长春一汽参考国外样机生产了类似产品，但从外观结构上看，其性能不具有多功能性。

车载旋挖钻机的基本结构

车载旋挖钻机是一种以载重汽车为底盘，主要用于建筑基础工程中成孔作业的设备。车载旋挖钻机由于是全桥驱动，对场地要求不苛刻；可以自行转场，降低运输费用；作业范围大小不限，机动灵活；配置现代施工机具，适应各种地质条件，施工效率高，此外也符合我国现阶段大规模市政改造和小城镇建设以及各种工程的需要，且能带来巨大的经济效益，因此具有很强的竞争力。

车载旋挖钻机一般由汽车底盘，加强梁与支腿，操纵、控制系统，主、辅卷扬，回转与调整机构，动力头与加压机构，钻杆与钻头以及立柱组成，如附图所示。

底盘

车载旋挖钻机的行走机构即改造后的汽车底盘。车载旋挖钻机的底盘通常采用载重汽车底盘改装而成。除了满足作业机动性要求外，底盘的原有悬挂弹簧钢板需加强。

加强梁与支腿

车载旋挖钻机的分类有多种。由于车载旋挖钻机工作时重力很大，普通的汽车底盘结构不足以承担几十吨的上车，因此要焊接强度足够大的加强梁，以满足强度要求。此外，车载旋挖钻机钻孔时，由于轮胎的接地比压过大，汽车轮胎不能承受。故需用液压支腿来支撑。按照车载旋挖钻机的支腿形式可分为蛙式支腿车载旋挖钻机、H型支腿车载旋挖钻机、X型支腿车载旋挖钻机、辐射式支腿车载旋挖钻机以及摆动支腿车载旋挖钻机。

蛙式支腿车载旋挖钻机支腿的活动支腿铰接在固定支腿上，其展开动作由液压缸完成，特点是结构简单、重量较轻，但支腿跨度不大。H型支腿车载旋挖钻机的支腿有2个液压缸，因活动支腿伸出后，工作时垂直支腿撑地，形如H而得名。特点是支腿跨距较大，对场地适应性较好，目前已被广泛采用。X型支腿车载旋挖钻机的支腿工作时，支腿呈X型，离地间隙小，在撑脚着地的过程中有水平位移发生，当其为小幅度时，重物活动的空间比H型支腿的要大。辐射式支腿车载旋挖钻机以回转支承的回转中心为中心，从车架的盆形架向下呈辐射状向外伸出4个支腿。特点是稳定性好，在作业时，全部载荷不经过车架而是直接作用在支腿上，因此，可减轻车架自重并降低整机重心高度，保护底盘不受损坏。摆动支腿车载旋挖钻机的摆动支腿也叫铰接式支腿，这种支腿在钻机作业时，支腿在液压缸的作用下能摆动到与车架纵向轴线相垂直的位置上，非工作状态时，可平行地固定在车架的两侧。特点是重量轻，但由于受空间大小的限制，支腿不能太长，所以横向支撑的距离较小。

目前，国外车载旋挖钻机的支腿形式主要是H形支腿、X形支腿以及两种形式混合支腿。

操纵、控制系统

操纵、控制机构一般安装在上车驾驶室内。驾驶室可根据作业要求设计为可回转式结构，以便拓宽操纵人员的视野。操纵、控制机构主要有液压系统的各种液压阀、电磁阀、操纵杆等以及控制系统的控制箱、显示屏等。这些控制机构协调控制上车工作装置的施工作业等。

主、辅卷扬

主卷扬用于提拉钻杆、钻具等。车载旋挖钻机就位后，主卷扬释放钢丝绳，使钻杆带动钻具沿立柱轨道下滑，触地后由动力头驱动钻杆进行钻进；钻斗装满土后，主卷扬收卷钢丝绳，将钻杆与钻斗提出孔外进行卸土。

辅卷扬比主卷扬的提升拉力要小，主要提拉钢筋笼，钻孔结束后辅卷扬提拉钢筋笼下方至孔内进行浇注，必要时辅卷扬可以起吊一些物料等。

回转与调整机构

车载旋挖钻机通过回转机构回转微调和调整机构前后调节来对准桩孔位，并左右回转90°进行卸土作业。

车载旋挖钻机的回转与调整机构不仅可以使立柱垂直于地面移动来调整对孔位置或使立柱与地面倾斜成一定角度钻斜孔等，还起到支撑立柱以及立柱上悬挂的钻杆钻具等部件的作用，因而也常被称为车载旋挖钻机的支撑机构。常见的有平行四边形加三角架机构，大三角机构以及大三角加起架液压缸3种调整机构。

动力头与加压机构

动力头是旋挖钻孔机的关键工作部件，是钻孔机工作的动力源。它驱动钻杆、钻头回转，并能提供钻孔所需的加压力、提升力，能满足高速甩土和低速钻进两种工况。动力头驱动钻杆、钻头回转时应能根据不同的土壤地质条件自动调整转速与扭矩，以满足不断变化的工况。

钻杆与钻头

伸缩式钻杆是车载旋挖钻机的主要工作部件，它的截面形式有方形、六角形和带键圆形等，通过多节套装在一起，以延伸钻孔深度。它介于钻头与动力装置之间，动力头提供的回转扭矩以及加压油缸加压力都经过钻杆传递到钻头上进行钻孔施工。

车载旋挖钻机的钻具有多种，主要有短螺旋钻头、回转钻斗、岩心钻头和扩孔钻头等。不同的钻具适用于不同的岩土地层。旋挖钻机最常用的钻具主要是短螺旋钻头和回转钻斗。

立柱

立柱也被称作桅杆，它是车载旋挖钻机的主要工作装置。立柱是为钻具提供运动导向、位置调整、动力传递的依托部件。动力头和钻杆导向器可沿其导轨滑行，为了适应地质情况，提高钻进效率，在立柱和动力头之间设有加压油缸，加压油缸的一端固定在立柱上，另一端与动力头上的导向机构相连接。通过加压油缸的伸缩，可以实现对钻具加压或提钻。

作业时动力装置所承受的扭矩、加压时加压油缸的反作用力、提钻时滑轮架所承受的压力等均是由立柱来承受。动力头在立柱上的位置可以通过加压油缸进行调整，因此动力头传递给立柱的扭矩位置是在变化的。

立柱也常常是卷扬机的支承座。立柱的下端有时安设支腿，以提高钻孔作业时的整机稳定性。

滑轮架与卷扬系统组成了钻孔机的提升系统，完成钻具的起降及其他辅助吊装作业。由于考虑整机设计，滑轮架常采用非对称结构，因此立柱在作业时承受偏心压弯载荷。

此外，根据车载旋挖钻机立柱的形式还可将车载旋挖钻机分为桁架立柱结构车载旋挖钻机和箱型立柱结构车载旋挖钻机。

桁架立柱结构车载旋挖钻机  该钻机的优点是立柱结构尺寸大，焊接工艺性好；4根柱子同时承受扭矩，抗扭能力强；从桁架中心提钻，弯矩小；结构布置上距回转中心较近，倾覆力矩较小，整车稳定性好。缺点是动力头固定，提钻范围小；钻杆内置，维修不方便；结构尺寸大，考虑整车长宽高要求，空间布置较困难。

箱型立柱结构车载旋挖钻机  该钻机优点有立柱刚性好，重量轻；滑道多采用耐磨方形无缝管，便于传递大扭矩；动力头沿滑道上下滑动，提钻范围大，通过加压油缸加压，提高钻进效率；截面尺寸小，采用折叠式钻桅，可减小整车长宽高参数，增强通过性。缺点是从钻桅前侧提钻，弯矩较大；结构布置上距回转中心较远，倾覆力矩较大，整车稳定性稍差。

车载旋挖钻机的工作原理与特点

工作原理

车载旋挖钻机到达指定现场后打开液压支腿，将汽车轮胎与地面脱离；立柱调整液压缸动作，举升立柱并控制其与水平面垂直；钻杆通过钢丝绳回转接头与主卷扬的钢丝绳相连，并通过动力头的中心孔，由主卷扬控制其升降；主卷扬下放钻杆，钻头到达地表后，卷扬浮动，动力头旋转，其扭矩通过其内花键传递给外层钻杆及其他各层钻杆和钻头，在钻头和钻杆的自重压力下实现钻进；如果需要还可配合加压液压缸进行加压钻进；加压液压缸加压钻斗盛满土后，动力头停止动作，主卷扬提升钻斗至地面；上车回转到抛土位置，钻斗底盖打开卸土；动力头触地使钻斗底盖合拢；通过显示屏检测并操纵上车准确回转到原钻孔位置，开始下一个工作循环。

性能优势

车载旋挖钻机作为一种新型桩工机械，其在技术性能方面具有一定的优势。车载旋挖钻机采用了动力头装置和加压油缸，具有轴向压力及扭矩大的特点。施工时，钻机根据不同地层可自动调整，使各项钻进参数达到最佳。

车载旋挖钻机为汽车底盘式全液压自动行走底盘，采用液压系统全电脑控制，钻杆移动伸缩、自动调整垂直度、自动显示钻进的各项参数，节省大量人力。作业人员在安全的环境下作业， 保证安全。

桩孔对位方便准确，在对位过程中操作手在驾驶室内利用先进的控制传感设备就可以精确地实现对位，使钻机达到最佳钻进状态。钻头与钻杆用一钢销连接，钻头拆卸简便，对于不同地层可迅速更换钻头。旋挖钻机除用于旋挖钻进外，经简单改装后，还可用于长螺旋、地下连续墙等施工，适用范围极其广泛。

车载旋挖钻机转场能力强，不需要运输费用，成孔速度快，因而成孔造价较低，具有较高的经济效益。

我国城市建设正处在一个大发展时期，为旋挖钻机提供了广阔市场。特别是城市改造和小城镇建设，需要大量的机动性好、效率高的车载旋挖钻机。可以考虑从经济实用着手，开发一些适合国情的旋挖钻机，在主要性能满足要求的同时，适当降低技术性能和多功能要求。以钻进一般土质为主的车载旋挖钻机将具有很大的经济效益和社会效益。

责任编辑：Ben