隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，基本建設(shè)范圍的持續(xù)拓寬，以人為本和保護(hù)環(huán)境的理念及至相關(guān)法津法規(guī)實(shí)施的不斷強(qiáng)化，使樁基礎(chǔ)特別是現(xiàn)澆混凝土灌注樁基礎(chǔ)幾乎取代了基他基礎(chǔ)，得到了廣泛的應(yīng)用空間。旋挖鉆機(jī)因其效率高、污染少、功能多的特點(diǎn)，適應(yīng)上述綜合發(fā)展的需求，在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)澆混凝土灌注樁施工中得到了廣泛應(yīng)用。

　　旋挖鉆機(jī)的英文為Rotary Drilling Rig，除配置各種回轉(zhuǎn)斗作業(yè)外，也要配置短螺旋和長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)，安裝套管護(hù)壁鉆進(jìn)，配合搖管裝置和沖抓斗等進(jìn)行會(huì)套管施工；配合伸縮式導(dǎo)桿抓斗進(jìn)行地下連續(xù)墻施工，配合潛孔錘進(jìn)行硬巖破碎施工；更換作業(yè)裝置后也可進(jìn)行旋噴施工和正循環(huán)施工；也可以配置液壓錘、振動(dòng)錘、柴油錘等進(jìn)行其他形式樁基出的施工。
旋挖鉆機(jī)一般適用粘土，粉土、砂土、淤泥質(zhì)土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地層。對(duì)于具有大扭矩動(dòng)力頭和自動(dòng)內(nèi)鎖式伸縮鉆桿的鉆機(jī)，可以適應(yīng)微風(fēng)化巖層的施工。為了滿足施工要求，旋挖鉆機(jī)底盤和工作裝置的配置具有裝機(jī)功率大、輸出扭矩大、機(jī)動(dòng)靈活、多功能、施工效率高等特點(diǎn)。目前，旋挖鉆機(jī)的最大鉆孔直徑為3m，最大鉆孔深度達(dá)120m，（主要集中在40m以內(nèi)），最大鉆孔扭矩620kNm。
　　到90年代末，我國(guó)旋挖鉆機(jī)的擁有量?jī)H為100臺(tái)左右，2002年，我國(guó)進(jìn)口各種旋挖鉆機(jī)近百臺(tái)，截止2003年底，我國(guó)旋挖鉆機(jī)的保有量為350-400臺(tái)，截止2004年底，我國(guó)旋挖鉆機(jī)的保有量為450-500臺(tái)。
　　1、旋挖鉆機(jī)的發(fā)展歷史
　　旋挖鉆機(jī)是在回轉(zhuǎn)斗鉆機(jī)和全套管鉆機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，第二次世界大戰(zhàn)前，美國(guó)CALWELD首先研制出回轉(zhuǎn)斗，短螺旋鉆機(jī)。二十世紀(jì)五十年代，法國(guó)BENOTO將全套管鉆機(jī)應(yīng)用于樁基礎(chǔ)施工，而后由歐洲各國(guó)將其組合并不斷完善，發(fā)展成為今天的多功能組合模式。
意大利土力公司首先從美國(guó)將安裝在載重汽車上和附著在履帶起重機(jī)上的鉆機(jī)引入歐洲，動(dòng)力頭為固定式，不能自行安裝套管，難以適應(yīng)硬質(zhì)土層施工，1960年德國(guó)維爾特和蓋爾茨蓋特公司同時(shí)開發(fā)了可動(dòng)式動(dòng)力頭。1975年德國(guó)寶峨公司研制了配有伸縮鉆桿的BG7型鉆機(jī)，該鉆機(jī)直接從底盤提供動(dòng)力，配置可鎖式鉆桿實(shí)現(xiàn)加壓鉆孔，鉆孔扭矩增大，可實(shí)現(xiàn)在緊密砂礫和巖層的鉆孔。
　　日本于1960年從美國(guó)引進(jìn)CALWELD旋挖鉆機(jī)，同時(shí)加藤制作所開發(fā)了15-H型鉆機(jī)。以后開發(fā)了可配套搖管裝置和抓斗的鉆機(jī)，1965年日立建機(jī)研制了利用挖掘機(jī)底盤裝有液壓加壓裝置的鉆機(jī)，1974年開發(fā)了利用液壓履帶起重機(jī)底盤由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的鉆機(jī)。1980年日立建機(jī)與土力公司合作開發(fā)了為提高單樁承載力和擴(kuò)底灌注樁的施工領(lǐng)域。德國(guó)寶峨的加入和日立建機(jī)與住友建機(jī)的聯(lián)盟進(jìn)一步促進(jìn)了旋挖鉆機(jī)技術(shù)在日本的發(fā)展。日本的旋挖鉆機(jī)扭矩比歐洲的同類產(chǎn)品小。
　　目前國(guó)外的旋挖鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家為：德國(guó)：BAUER、LIEBHERR、Delmag、WIRTH、MGF,意大利SoilMec、MAIT、CMV、CASAGRANDE、IMT、ENTEGO；西班牙：LLAMADA。日本：日車車輛、HITACHI、住友、加藤；芬蘭：JUNTTAN、TAMROCK；美國(guó)：APE、Ingersoll-Rand；英國(guó)：BSP等。
　　1984年天津探礦機(jī)械廠首次從美國(guó)RDI公司引起車載式旋挖鉆機(jī)。1988年北京城建工程機(jī)械廠仿制了土力公司1.5m直徑附著式旋挖鉆機(jī)。1994年鄭州勘察機(jī)械廠引進(jìn)英國(guó)BSP公司附著式旋挖鉆機(jī)，1998年上海金泰股份有限公司與寶峨合作組裝BG15。1999年哈爾濱四海工程機(jī)械公司和徐州工程機(jī)械股份公司先后開發(fā)了附著式旋挖鉆機(jī)和獨(dú)立式旋挖鉆機(jī)。2001年經(jīng)緯巨力第一臺(tái)旋挖鉆機(jī)試制成功。2003年后三一、山河智能等多家生產(chǎn)廠家的旋挖鉆機(jī)陸續(xù)下線，產(chǎn)銷兩旺。
　　目前，國(guó)內(nèi)的旋挖鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家為：湖南山河智能、湖南三一、徐工、中聯(lián)重科、徐州東明、北京巨力、天津?qū)毝?、石家莊煤機(jī)、連云港黃海、哈爾濱四海、內(nèi)蒙古北方重汽、宇通重工、南車時(shí)代、山東鑫國(guó)、鄭州勘察等。
　　根據(jù)旋挖鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，如扭矩、鉆孔直徑、鉆深、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、整機(jī)質(zhì)量等，可分為大中小3種類型。
　　目前國(guó)外的旋挖鉆機(jī)主要分為以歐洲為代表的方形立柱加平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)的獨(dú)立式，以日本為代表的履帶起重機(jī)附著式。
　　歐洲的獨(dú)立式旋挖鉆機(jī)具有以下特點(diǎn)：
　?。?）動(dòng)力頭由一個(gè)或多個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，一類為寶峨、永騰為代表，轉(zhuǎn)速較低、沒有高速反轉(zhuǎn)。另一類以土力、邁特、卡薩為代表，動(dòng)力頭運(yùn)轉(zhuǎn)由一至兩個(gè)大排量變量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，高速反轉(zhuǎn)由另外一個(gè)小馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，還有一類如意馬，直接通過行星減速機(jī)的換檔來實(shí)現(xiàn)高速反轉(zhuǎn)甩土。前面兩種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液壓配管方便，成本低，后面一種液壓管布管復(fù)雜，減速機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易出故障，造價(jià)高。
　　（2）鉆桿分為摩阻式與機(jī)鎖式。機(jī)鎖式又分為間斷式和齒條式。摩阻式鉆桿用于普通地層鉆進(jìn)，機(jī)鎖式用于堅(jiān)硬地層鉆進(jìn)。旋挖鉆機(jī)工作時(shí)，鉆桿同時(shí)承受拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲等復(fù)合應(yīng)力。歐陽(yáng)旋挖鉆機(jī)所遙的伸縮鉆桿均采用高強(qiáng)度特殊合金無(wú)縫管制造。設(shè)計(jì)制造都有一些特殊的要求。這樣才能達(dá)到質(zhì)量輕，傳扭大、耐磨損、壽命長(zhǎng)。
　　（3）立柱采用箱形結(jié)構(gòu)，剛性好，重量輕?；蓝嗖捎媚湍シ叫螣o(wú)縫管，便于傳遞大扭矩。立柱支撐機(jī)構(gòu)有三種形式，一種為平行四邊形小三角結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是變幅范圍大，可整機(jī)放倒，折疊，降低運(yùn)輸高度和長(zhǎng)度。缺點(diǎn)是前面重量偏重，穩(wěn)定性稍差，不能承受超大扭矩。另一種為大三角結(jié)構(gòu)，以寶峨為代表，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，能承受大扭矩。缺點(diǎn)是運(yùn)輸時(shí)要拆開，費(fèi)時(shí)，需要輔助起重設(shè)備，第三種以西班牙拉馬達(dá)公司、意大利安特高為代表，雖然也是大三角支承結(jié)構(gòu)，由于裝有輔助起架油缸，整機(jī)也能放倒折疊，具有以上兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)新穎，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
　?。?）主卷?yè)P(yáng)是旋挖鉆機(jī)的關(guān)鍵部件，根據(jù)旋挖鉆機(jī)的施工特點(diǎn)，在鉆機(jī)每個(gè)工作循環(huán)（對(duì)孔下鉆-鉆進(jìn)-提鉆-回轉(zhuǎn)-卸土），主卷場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和功能都非常重要，鉆孔效率的高低、鉆孔事故發(fā)生的幾率，鋼絲繩壽命的長(zhǎng)短都與主卷場(chǎng)有密切的關(guān)系。歐洲的旋挖鉆機(jī)都有鉆桿觸地自停和動(dòng)力頭隨動(dòng)裝置以防止亂繩損壞鋼絲繩。特別是意大利邁特公司的旋挖鉆機(jī)，主卷?yè)P(yáng)的卷筒容量大，鋼絲繩為單層纏繞排列，提升力恒定，鋼絲繩不重疊碾壓，從而減少鋼絲繩之間的磨損，延長(zhǎng)了鋼絲繩的使用壽命。國(guó)外旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)都采用柔性較好的非旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，提高使用壽命。
　?。?）底盤分為專業(yè)樁架底盤（可橫向伸縮，帶有后支腿，立柱三點(diǎn)式支承，如BAUER、BSP等）；旋挖鉆機(jī)專業(yè)底盤（橫向伸縮式底盤，如SOILMEC、CASAGRANDE、LLAMADA等）；起重機(jī)履帶底盤（如LIEBHERR等）；挖掘機(jī)履帶底盤（上車后部加長(zhǎng)，立柱下加支腿，工作裝置獨(dú)立，如IMT、WIRTH、MGF等）；汽車底盤（為了提高機(jī)動(dòng)性，主要在城區(qū)或要求快速施工的場(chǎng)合使用的，如MAIT、CMV、SOILMEC等。）
　　可變履帶間距的底盤，低重心及配重的可調(diào)整設(shè)計(jì)布置，既保證了整機(jī)的穩(wěn)定性，又滿足運(yùn)輸?shù)囊?，采用寬履帶，降低接地比壓及?yōu)越爬坡能力，保證了鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)位所要求的機(jī)械性能。
　?。?）機(jī)電一體化功能的設(shè)計(jì)
　　A、發(fā)動(dòng)機(jī)與負(fù)載相匹配（降低油耗、減少噪音）的電子控制系統(tǒng)；
　　B、手動(dòng)和自動(dòng)切換，監(jiān)控立柱垂直度（保證柱孔垂直度）的自動(dòng)糾纏系統(tǒng)；
　　C、高精度鉆孔倒土回轉(zhuǎn)定位（防止樁孔變形）控制技術(shù)；
　　D、鉆孔深度（防止過放鋼繩和確認(rèn)孔深）測(cè)量及顯示系統(tǒng)；
　　E、故障（帶負(fù)載起動(dòng)，卷?yè)P(yáng)過卷）檢測(cè)、報(bào)警及信息顯示系統(tǒng)；
　　F、整機(jī)工作狀態(tài)（啟動(dòng)前先自動(dòng)預(yù)檢）動(dòng)畫及虛擬儀表顯示系統(tǒng)；
　　G、GPS定位與移動(dòng)電話數(shù)據(jù)（快速聯(lián)絡(luò)、及時(shí)到位）傳輸系統(tǒng)；
　　H、成柱過程（提高成樁質(zhì)量）的反饋顯示、記錄、打印系統(tǒng)；
　?。?）適應(yīng)施工的多種機(jī)具配置
　　旋挖鉆機(jī)一般用于大口徑短螺旋和旋挖斗鉆孔施工，除此之外，鉆機(jī)采用的是多用途模塊式設(shè)計(jì)，還配置如下機(jī)具施工：
　　長(zhǎng)螺旋（CFA）鉆具、全套管與沖抓斗、液壓抓斗地下連續(xù)墻、液壓錘、振動(dòng)錘等。
日本生產(chǎn)的旋挖鉆機(jī)主要以附著式為主。實(shí)際上它的底盤并不是純粹的起重機(jī)，只是外觀像起重機(jī)，它的平臺(tái)、吊臂、液壓系統(tǒng)都是根據(jù)旋挖鉆機(jī)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的。附著式旋挖鉆機(jī)的最大特點(diǎn)是一機(jī)多用（即可作鉆機(jī)用，也可以做起重機(jī)用）作業(yè)范圍大，并且可以定裝擴(kuò)底裝置，缺點(diǎn)是動(dòng)力頭扭矩偏小，不能長(zhǎng)距離加壓，成孔的垂直度沒有獨(dú)立式鉆機(jī)好。
　　國(guó)內(nèi)近年來利用各種方式和途徑有消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新，相繼開發(fā)了多種型式的旋挖鉆機(jī)，如湖面山河、徐工集團(tuán)等開發(fā)的專用底盤旋挖鉆機(jī)；三一重機(jī)、石家莊煤機(jī)等開發(fā)的挖掘機(jī)底盤旋挖鉆機(jī)。國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)整體水平雖然與國(guó)外產(chǎn)品還有一定差距，但主要性能已接近國(guó)外先進(jìn)水平，價(jià)格優(yōu)熱明顯，所以從2003年下半年開始，國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)從進(jìn)口機(jī)為主變?yōu)橐褔?guó)產(chǎn)機(jī)為主。
　　目前，國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)品種比較單一，大多數(shù)產(chǎn)品的扭矩是180-220kNm，用戶選擇的余地較小，然后，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)80%-85%的樁基礎(chǔ)樁徑在1200mm以下，深度不超過40m,今后，可發(fā)揮旋挖鉆機(jī)的多功能這一最大優(yōu)點(diǎn)，不片面強(qiáng)調(diào)大扭矩條件，開發(fā)適合我們國(guó)情，滿足施工要求、價(jià)格較低的國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)。日本旋挖鉆機(jī)大多數(shù)在100kNm以下就是一個(gè)例證。國(guó)內(nèi)進(jìn)口的很多日本二手旋挖鉆機(jī)，用戶使用的效果也很好。
　　4、應(yīng)用前景
　　混凝土質(zhì)量的改善，樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的完善，灌注樁承載能力的提高，以及城市環(huán)境法規(guī)的嚴(yán)格執(zhí)行，混合物灌注樁幾乎取代了其他基礎(chǔ)，成為應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外成孔作業(yè)中各種鉆孔機(jī)（反循環(huán)、旋挖鉆機(jī)、全套管）的比例迥然不同，在國(guó)外大直徑混凝土灌注樁施工中，旋挖鉆機(jī)一般占2/3以上，反循環(huán)鉆機(jī)在歐洲市場(chǎng)幾乎不再使用，而國(guó)內(nèi)鉆孔機(jī)產(chǎn)品中反循環(huán)鉆機(jī)的產(chǎn)量點(diǎn)近90%。
　　旋挖鉆機(jī)因其具有裝機(jī)功率大，輸出扭矩大，軸向壓力大，機(jī)動(dòng)靈活、施工效率高、環(huán)保等特點(diǎn)，配合不同鉆具，適應(yīng)我國(guó)大部分地區(qū)的地質(zhì)條件，成為適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)最理想的施工機(jī)械。近年來，北京地鐵、環(huán)線路網(wǎng)建設(shè)、特別是青藏鐵路、奧運(yùn)場(chǎng)館、首都機(jī)場(chǎng)新航站樓等大型工程的施工中，旋挖鉆機(jī)高效、環(huán)保、效益高的優(yōu)勢(shì)得到公認(rèn)。
　　隨著改革開放的逐步深化，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求，使得鐵路公路水路交通、城市公共設(shè)施和工業(yè)民用建筑、水利電力設(shè)施、港口碼頭機(jī)場(chǎng)的建設(shè)全面飛速發(fā)展樁基礎(chǔ)施工機(jī)械潛在的巨大市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)。僅鐵路建設(shè)方面，2005年我國(guó)將再上一批新項(xiàng)目，到2020年鐵路建設(shè)總投資要超過2萬(wàn)億元。今年將有數(shù)條高速客運(yùn)專線，如武大、鄭西、石太、京津等相繼開工，高速客運(yùn)專線有60%以上為橋梁，橋樁的直徑大多適合旋挖鉆機(jī)施工，這將是繼青藏鐵路以后旋挖鉆機(jī)有鐵路建設(shè)中更大規(guī)模的應(yīng)用。
　　旋挖鉆機(jī)及施工工藝在我國(guó)北方地區(qū)已經(jīng)得到了很快普及，在南方地區(qū)特別是東南沿海發(fā)達(dá)地區(qū)由于地層較軟，樁一般較大較深，旋挖鉆機(jī)成孔困難，目前仍以正反循環(huán)鉆機(jī)為主。實(shí)際上旋挖鉆機(jī)配合一些其他設(shè)備也可以在該地區(qū)施工，一種方法是旋挖鉆機(jī)與套管式鉆機(jī)聯(lián)合施工；另一種方法是利用我國(guó)已廣泛使用的振動(dòng)樁錘沉拔鋼護(hù)筒在軟土地區(qū)成孔施工，通過浙大唐烏沙山電廠、寧波金華蘭溪電廠、福建寧德電廠等施工證明完全是可行的。
　　旋挖鉆機(jī)的大量應(yīng)用只是在近幾年，我們?nèi)狈ο鄳?yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，尚未編制旋挖鉆機(jī)施工規(guī)范，沒有系統(tǒng)的工法研究，缺少技術(shù)培訓(xùn)，基本理論的研究有待深入，旋挖鉆機(jī)與土木工程及施工工藝結(jié)合的非常緊密。研制旋挖鉆機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)人員應(yīng)熟悉樁基礎(chǔ)施工，使用旋挖鉆機(jī)的工程技術(shù)人員應(yīng)了解其工作原理和作業(yè)性能，為此，中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)將和有關(guān)科研單位，主機(jī)生產(chǎn)廠家及施工部門開展與旋挖鉆機(jī)相關(guān)的（基本結(jié)構(gòu)工作原理、液壓技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、安全規(guī)程等）技術(shù)培訓(xùn)，施工經(jīng)驗(yàn)的交流等活動(dòng)，適時(shí)地制定旋挖鉆機(jī)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)機(jī)械化施工和旋挖鉆機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展。