中國樁工機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、中國樁工機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 世界樁工機(jī)械比較發(fā)達(dá)的國家主要是德國、意大利和日本，最先進(jìn)的設(shè)備和工法一般也是這三個國家首先開發(fā)的，其次是美國、英國、法國、荷蘭、芬蘭等國。在全球樁工機(jī)械市場，寶峨、土力、卡薩格蘭地的銷售額應(yīng)該居前三位。近兩年在我國交通運(yùn)輸業(yè)、能源、建筑業(yè)發(fā)展的帶動下，特別是高速鐵路建設(shè)拉動，我國樁工機(jī)械行業(yè)迎來了一個快速發(fā)展時期。1、我國樁工機(jī)械的發(fā)展我國工程機(jī)械行業(yè)受益于國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、固定資產(chǎn)投資拉動、國家振興裝備制造業(yè)戰(zhàn)略的實(shí)施等利好因素，全行業(yè)得到持續(xù)發(fā)展。據(jù)中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會樁工機(jī)械分會統(tǒng)計(jì)，2012年我國樁工機(jī)械銷售額100億元，產(chǎn)品銷售量6000臺。雖然產(chǎn)值

2、上我國還趕不上德國、意大利等國，但是數(shù)量上已是世界第一。1.1旋挖鉆機(jī)目前旋挖鉆機(jī)在國內(nèi)外的灌注樁施工中得到廣泛應(yīng)用，尤其是在歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家早就成為大直徑鉆孔灌注樁施工的主要設(shè)備。國產(chǎn)旋挖鉆機(jī)起步于上世紀(jì)80年代，1988年北京城建工程機(jī)械廠開發(fā)了履帶起重機(jī)附著式旋挖鉆機(jī)，20世紀(jì)90年代中期鄭州勘察機(jī)械有限公司從英國BSP公司引進(jìn)附著式旋挖鉆機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)，但由于此技術(shù)比較落后，配套起重機(jī)協(xié)調(diào)困難，沒有形成批量生產(chǎn)。1998年徐工集團(tuán)開發(fā)成功了國內(nèi)第一臺真正意義上的旋挖鉆機(jī)，但受到當(dāng)時國內(nèi)發(fā)動機(jī)、液壓件、鉆桿、動力頭等配套件及使用的限制，也沒有批量生產(chǎn)。2003年以前我國的旋挖鉆機(jī)主要以

3、進(jìn)口為主，價格昂貴，只有少數(shù)有實(shí)力的基礎(chǔ)施工企業(yè)購買。青藏鐵路的建設(shè)一方面展示了旋挖鉆機(jī)的優(yōu)越性，另一方面也提醒了國內(nèi)的生產(chǎn)廠家，基礎(chǔ)施工機(jī)械也有很大的發(fā)展空間。其后一些企業(yè)紛紛開發(fā)旋挖鉆機(jī)，如北京三一重機(jī)、北京南車、湖南山河智能、福田重工等，國產(chǎn)旋挖鉆機(jī)的開發(fā)成功大幅度降低了旋挖鉆機(jī)的價格，打破了進(jìn)口旋挖鉆機(jī)一統(tǒng)天下的局面，使更多的用戶買得起旋挖鉆機(jī)，并且通過購買旋挖鉆機(jī)也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，這種相輔相成的關(guān)系極大地推動了旋挖工法在我國的應(yīng)用。“十一五”、“十二五”期間我國投巨資進(jìn)行鐵路、公路、電力、城市公共設(shè)施等建設(shè)，尤其高鐵建設(shè)為我國旋挖鉆機(jī)的發(fā)展帶來前所未有的機(jī)遇。高鐵客運(yùn)專線有80

4、以上為橋梁，橋樁的直徑大多在1.5m以下，深度60m以內(nèi)，恰好適合旋挖鉆機(jī)施工。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，國產(chǎn)旋挖鉆機(jī)整機(jī)的主要性能已接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前我國已能生產(chǎn)從6tm到40tm大中小型多種規(guī)格的旋挖鉆機(jī)。根據(jù)市場需要，山東鑫國重機(jī)、鄭州川島、浙江振中等公司開發(fā)的小型旋挖鉆機(jī)在工民建樁基礎(chǔ)施工領(lǐng)域取得了非常好的業(yè)績，小旋挖定位準(zhǔn)確，使用成本低、維修方便、回報快，非常適合小型施工單位。南車、徐工、三一等公司開發(fā)的大型旋挖鉆機(jī)應(yīng)用在長江、黃河大型橋梁樁基礎(chǔ)施工，*提高了施工效率，縮短了工期。從2006年開始國產(chǎn)旋挖鉆機(jī)占領(lǐng)了國內(nèi)市場。據(jù)樁工機(jī)械分會統(tǒng)計(jì)，2006年我國旋挖鉆機(jī)的銷量350臺左

5、右，2007年450臺左右，2008年900臺左右，2009年1200臺，2010年達(dá)到1700臺。目前我國已是世界上最大的旋挖鉆機(jī)生產(chǎn)國和使用國。雖然廣闊的市場前景為我國旋挖鉆機(jī)企業(yè)提供了市場機(jī)遇，但與國外旋挖鉆機(jī)幾十年的發(fā)展歷程相比，國內(nèi)旋挖鉆機(jī)行業(yè)起步較晚，在市場中大量應(yīng)用的時間不長，所以國產(chǎn)設(shè)備需要改進(jìn)的問題不容忽視。首先，我國旋挖鉆機(jī)品種單一，大多數(shù)廠家僅生產(chǎn)一兩種規(guī)格的產(chǎn)品，應(yīng)生產(chǎn)多樣化的產(chǎn)品種類。其次，國內(nèi)自主創(chuàng)新的產(chǎn)品較少。第三，進(jìn)口配套件的選用單一，應(yīng)進(jìn)一步多樣化，售后服務(wù)水平也應(yīng)逐步加強(qiáng)。第四，鉆桿、鉆具等國產(chǎn)配套件的質(zhì)量應(yīng)進(jìn)一步提高。第五，旋挖鉆機(jī)施工配套工藝工法的研究不

6、夠。我國地域遼闊且地質(zhì)情況復(fù)雜。針對不同的地質(zhì)類型，要明確不同的施工方案以及選用適合的施工設(shè)備。例如，東南沿海地層較軟，西南西北大部分地區(qū)地層復(fù)雜，象蘭新線基本都是卵石層巖層，在這些地區(qū)如何成孔，如何提高施工效率，需要企業(yè)下很大的功夫去研究，僅僅做完主機(jī)是解決不了問題的。1.2長螺旋鉆機(jī)在小直徑（800mm以下）小深度（30m以下）混凝土灌注樁施工領(lǐng)域，長螺旋鉆機(jī)最具有優(yōu)勢，效率高、成本低，特別是近幾年CFG樁及后植入鋼筋籠技術(shù)的開發(fā)成功*提高了長螺旋鉆孔灌注樁的適用范圍，目前已從我國廣大北方地區(qū)推廣應(yīng)用到湖北、湖南、廣東等地。高鐵客運(yùn)專線部分路段采用CFG樁進(jìn)行路基加固，也帶動了長螺旋鉆機(jī)的

7、生產(chǎn)，近幾年長螺旋鉆機(jī)的產(chǎn)量穩(wěn)步增長。統(tǒng)計(jì)幾個主要的生產(chǎn)廠家，2012年生產(chǎn)液壓步履式長螺旋鉆機(jī)363臺，生產(chǎn)電動、液壓履帶式長螺旋鉆機(jī)178臺，以上統(tǒng)計(jì)不全面，根據(jù)長螺旋鉆機(jī)動力頭的生產(chǎn)情況，2011年長螺旋鉆機(jī)產(chǎn)量應(yīng)該接近1000臺，2012年1500臺左右?，F(xiàn)在我國已形成鄭州、新河、膠東、瑞安、長沙幾個大的長螺旋鉆機(jī)生產(chǎn)基地。長螺旋鉆機(jī)的生產(chǎn)廠家和產(chǎn)量都不少，但各廠的產(chǎn)品性能區(qū)別不大，各廠家的鉆機(jī)動力頭和鉆具幾乎一樣。我國現(xiàn)在所用的長螺旋鉆機(jī)施工工法比較單一，日本由長螺旋鉆機(jī)變形的工法非常多，我國生產(chǎn)廠家與施工脫節(jié)，設(shè)備的改進(jìn)多年來進(jìn)展不大。事實(shí)上長螺旋鉆機(jī)還有很大的發(fā)展空間。1）開發(fā)適

8、合軟土層、卵石層等復(fù)雜易塌地層的套管式長螺旋鉆機(jī)，即內(nèi)置鉆桿高速小扭矩正轉(zhuǎn)，外層套管低速大扭矩反轉(zhuǎn)。2）鉆機(jī)動力頭由單速向多速發(fā)展，以適合不同樁徑和深度的要求，提高施工效率。3）鉆具直接影響長螺旋鉆機(jī)的施工效率，生產(chǎn)廠家應(yīng)該和施工單位結(jié)合，開發(fā)出適合不同地質(zhì)情況的鉆具。國外廠家，如日本三和機(jī)材，僅長螺旋鉆頭就有幾十種。4）產(chǎn)品缺少必要的安全裝置，如拔樁力限制器、防過卷裝置等，穩(wěn)定性差，事故多發(fā)。1.3正反循環(huán)工程鉆機(jī)雖然旋挖鉆機(jī)發(fā)展很快，但在我國東南沿海地區(qū)及其它中小城市混凝土灌注樁的施工仍然主要以正反循環(huán)工程鉆機(jī)為主，正反循環(huán)工程鉆機(jī)施工需要泥漿護(hù)壁，產(chǎn)生大量泥漿，許多施工企業(yè)對泥漿不經(jīng)任何

9、處理隨意排放造成嚴(yán)重環(huán)境污染。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提高、環(huán)保法規(guī)的健全及新設(shè)備的應(yīng)用，此種鉆機(jī)的使用會越來越少。當(dāng)然，在大直徑（2m以上）大深度（60m以上）樁基礎(chǔ)的施工中，正反循環(huán)工程鉆機(jī)仍有優(yōu)勢。近幾年正反循環(huán)工程鉆機(jī)的產(chǎn)量變化不大，每年都在1000臺左右。在跨江跨海大橋基礎(chǔ)樁的施工方面，國產(chǎn)大直徑正反循環(huán)工程鉆機(jī)與進(jìn)口鉆機(jī)相比還是有差距，如故障多、入巖效率低、鉆頭易損壞等。我國近幾年海上江上的工程很多，國內(nèi)的廠家應(yīng)該在這方面進(jìn)行攻關(guān)。我國的某些地區(qū)如溫州、寧波等地，土質(zhì)特別軟，以淤泥為主，樁側(cè)摩擦力很小，要求樁必須入巖。我國的入巖設(shè)備十分落后，現(xiàn)在中小直徑的嵌巖樁基本上采用沖擊鉆施工，但效

10、率非常低。國外通常使用潛孔錘施工巖層，效率很高，但國內(nèi)大直徑的潛孔錘還是空白，而小直徑的潛孔錘可靠性很差，需要進(jìn)一步研究。1.4液壓靜力壓樁機(jī)目前管樁的施工設(shè)備主要是液壓靜力壓樁機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是無振動、無噪音、無污染、質(zhì)量好，所以混凝土預(yù)制管樁是我國近幾年推廣速度很快的一種工法。目前從南方到北方，從沿海到內(nèi)地大部分省市都有應(yīng)用，特別在軟土地區(qū)已成為工民建的首選樁型。主要原因如下：1）管樁在工廠加工，質(zhì)量容易保證，不像現(xiàn)場灌注樁易出現(xiàn)質(zhì)量事故；2）管樁生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模越來越大，管樁的成本大幅度降低；3）液壓靜力壓樁機(jī)的性能顯著提高，產(chǎn)品種類也越來越豐富；4）管樁生產(chǎn)企業(yè)與壓樁機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的大力推廣。201

11、2年我國生產(chǎn)液壓靜力壓樁機(jī)600多臺。 液壓靜力壓樁機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在湖南、浙江、上海、江蘇，湖南山河智能的市場占有率超過50。1.5樁錘樁錘包括筒式柴油錘、導(dǎo)桿式柴油錘、液壓錘、振動錘等。筒式柴油錘主要生產(chǎn)廠家有上海工程機(jī)械廠、廣東力源液壓機(jī)械有限公司等。導(dǎo)桿式柴油錘的主要生產(chǎn)廠有江蘇東達(dá)、巨力、巨威、撫順6409等。其中，上海工程機(jī)械廠從德國德爾馬克引進(jìn)的技術(shù)，質(zhì)量最好，批量最大，為配合上海洋山港和杭州灣大橋、東海大橋風(fēng)電的建設(shè)，該廠開發(fā)了D160、D220柴油錘，D220柴油錘是目前世界上最大的柴油錘。柴油錘由于噪音、油煙污染等公害無法解決，使用會越來越少。振動錘主要生產(chǎn)廠家有浙江振

12、中工程機(jī)械股份有限公司、浙江瑞安八達(dá)工程機(jī)械廠等，我國電動式振動錘的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，從幾千瓦到幾百千瓦都能自行設(shè)計(jì)制造。近兩年浙江振中公司的可調(diào)偏心力矩振動錘已有多臺應(yīng)用于上海洋山港砂樁工程，并出口到日本、韓國等發(fā)達(dá)國家。我國液壓振動錘剛起步，上海振中已開發(fā)出激振力100t、200t的液壓振動錘。液壓振動錘應(yīng)向高頻、調(diào)頻調(diào)幅的方向發(fā)展。今后數(shù)年，我國將投資數(shù)萬億建設(shè)海上風(fēng)電，以前海上風(fēng)電基礎(chǔ)多為群樁，群樁施工周期長、成本高。歐洲、日本等國在建的海上風(fēng)電已改為單樁基礎(chǔ)，即直接把直徑56m、壁厚100mm左右、長數(shù)十米的大鋼管用液壓沖擊錘打入或用振動錘沉入海底。此類大型的液壓錘或振動錘我國目前還

13、是空白，必須從國外進(jìn)口，而進(jìn)口產(chǎn)品的價格又十分昂貴。結(jié)合工程需要，國內(nèi)有實(shí)力的企業(yè)應(yīng)該著手研究。1.6液壓抓斗近十年來我國地下連續(xù)墻技術(shù)發(fā)展迅猛，上海、廣州、北京等地已在高層建筑和地鐵車站等數(shù)百項(xiàng)工程中應(yīng)用地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)。據(jù)了解，國務(wù)院已經(jīng)批復(fù)二十多個城市修建地鐵和輕軌，投資近萬億，我國的地下連續(xù)墻施工設(shè)備必將有一個大的發(fā)展。我國目前建造地下連續(xù)墻所用的設(shè)備是液壓抓斗和多軸鉆孔機(jī)。建造大深度大厚度地下連續(xù)墻通常使用抓斗式成槽機(jī)，主要包括鋼絲繩抓斗、液壓導(dǎo)板式抓斗、導(dǎo)桿式抓斗、混合抓斗等，由于液壓導(dǎo)板式抓斗具有抓斗升降速度快、閉斗力大、挖槽能力強(qiáng)、施工效率高、施工深度大、成墻厚度大、成墻精度

14、高（自動糾偏裝置）等特點(diǎn)，所以使用量最大。近幾年國產(chǎn)液壓抓斗發(fā)展很快，2012年我國液壓抓斗的銷量在120臺左右，生產(chǎn)企業(yè)有上海金泰、徐工、南車、三一、上海工程等。目前上海金泰的液壓抓斗市場占有率超過50%。1.7多軸鉆孔機(jī)SMW工法是利用專門的多軸鉆孔機(jī)（一般為3軸）鉆進(jìn)切削土體，同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體，經(jīng)充分?jǐn)嚢杌旌虾?，再將H型鋼或其他型材*攪拌樁體內(nèi)，形成地下連續(xù)墻體，利用該墻體直接作為擋土和止水結(jié)構(gòu)。該工法取代原有的鉆孔灌注樁和止水帷幕的圍護(hù)方法，具有施工速度快、止水效果好、工程造價低、無污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種有推廣前途的施工工藝。SMW工法在上海、天津、南京、杭州等地已經(jīng)推廣使

15、用。我國SMW工法施工用多軸鉆孔機(jī)早期全部從日本進(jìn)口，如日本三和機(jī)材、三和機(jī)工，主要以二手機(jī)為主，價格昂貴，設(shè)備的短缺嚴(yán)重制約了SMW工法在我國的推廣應(yīng)用。近幾年國產(chǎn)的SMW工法用多軸鉆孔機(jī)已能夠滿足國內(nèi)施工的需要，主要生產(chǎn)企業(yè)有上海工程、上海金泰、浙江振中，2012年SMW工法用多軸鉆孔機(jī)的銷量在130臺左右。今年上海工程機(jī)械廠根據(jù)工程需要開發(fā)了施工深度超過50m的超深多軸鉆機(jī)，在鄭州高鐵車站基坑施工中使用非常好。1.8樁架是一臺打樁專用的起重與導(dǎo)向設(shè)備。柴油錘、液壓錘、振動錘、鉆孔機(jī)、振沖器、深層攪拌機(jī)等工作裝置在施工時都必須與樁架配套使用，樁架的功能主要是起吊各種樁錘等工作裝置、樁料斗、

16、鋼筋籠等，給樁錘等工作裝置導(dǎo)向和變幅（打斜樁），確定樁位。樁架按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分滾管式、軌道式、步履式、履帶式。我國目前大量使用的樁架為滾管式和步履式。此種樁架國際上已經(jīng)很少使用。液壓步履樁架是具有中國特點(diǎn)的樁架，以步履方式移動樁位和回轉(zhuǎn)，造價低，深受中小基礎(chǔ)施工公司的歡迎，它的最大缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)移不便。全液壓履帶式三點(diǎn)樁架是目前國外廣泛應(yīng)用的一種最先進(jìn)的樁架，上海工程機(jī)械廠引進(jìn)日本車輛DH558、DH658樁架生產(chǎn)技術(shù)，其產(chǎn)品達(dá)到國際先進(jìn)水平。20世紀(jì)90年代末期，我國一些廠家將步履樁架和履帶樁架的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合開發(fā)出了電動履帶式樁架，成本與全液壓履帶樁架相比大幅度降低，移動又比步履式方便。該產(chǎn)品受到施工單

17、位的歡迎，是短期內(nèi)履帶樁架的發(fā)展方向，但其外接電源存在安全隱患。2、我國需研究的樁工機(jī)械產(chǎn)品2.1地下連續(xù)墻施工設(shè)備地下連續(xù)墻包括承重式連續(xù)墻、防滲擋土墻和單純的防滲墻。一般地層的地下連續(xù)墻施工多用液壓抓斗，但遇到硬質(zhì)地層液壓抓斗施工困難，為此寶峨、卡薩格蘭地公司開發(fā)了水平多軸式掘削機(jī)，我國的三峽工程、南水北調(diào)穿黃工程、深圳地鐵、上海地鐵引進(jìn)了上述設(shè)備，使用效果很好。在防滲擋土墻（水泥土墻）施工領(lǐng)域，以前多用垂直式單軸或多軸鉆機(jī)，在日本和我國的沿海地區(qū)SMW工法使用非常普遍。但現(xiàn)在的多軸鉆機(jī)遇到硬質(zhì)復(fù)雜地層施工困難，如在北京地區(qū)三軸鉆機(jī)施工就有一定難度。為解決該問題，德國寶峨公司開發(fā)了BCM系

18、列水平多軸式深層攪拌機(jī)，日本神鋼公司開發(fā)了TRD切削機(jī)。寶峨BCM系列水平多軸式深層攪拌機(jī)下部有兩個水平設(shè)置的切削頭，切削頭上鑲有截齒，上部是一方形導(dǎo)桿，通過滑道與三支點(diǎn)打樁機(jī)立柱相聯(lián)接。該機(jī)適應(yīng)面廣，在巖石、礫石層中都能施工，施工深度可達(dá)35m，施工精度高，成墻防水效果好，無污染。神鋼TRD切削機(jī)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，在履帶底盤上側(cè)向布置一個鏈輪鏈條式切削機(jī)構(gòu)，周圍鏈條上裝有切削刀頭。與以前縱向施工方式不同，TRD切削機(jī)開始先鉆到預(yù)定深度，然后全深度橫向切削，切削同時注入水泥漿，形成水泥土墻。TRD切削機(jī)施工效率非常高，施工實(shí)際深度已達(dá)60m，成墻質(zhì)量好，無污染。2.2地下障礙物拆除設(shè)備隨著舊城改造的工程越來越多，舊有建筑物的地下基礎(chǔ)如何拆除是一個難題。我國2010年上海世博會的場館都在黃浦江兩岸原有工廠上建設(shè)的，也有類似問題，現(xiàn)在我國采用振動加高壓沖水的辦法。日本等發(fā)達(dá)國家舊城改造的工程特別多，也開發(fā)了多種拆除地下障礙物的工法和設(shè)備。一般是利用全套管全回轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)先行切削，套管內(nèi)切下的障礙物主要有3種取出方式：用沖抓斗、十字錘破碎抓?。浑妱踊蛞簤候?qū)動的短螺旋鉆頭破碎取出；多爪式液壓破碎機(jī)夾碎取出。2.3長螺旋鉆機(jī)入巖設(shè)備現(xiàn)在許多樁基礎(chǔ)為了確保承載力都要求樁要入巖，我國目前所用的入巖設(shè)備十分落后，基本上是沖擊鉆，效率低、泥漿污染嚴(yán)重。在韓國和日本