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广东大型旋挖钻机培训基地,国内桩工机械行业发展现状及未来趋势透析

旋挖钻机培训基地 :
广东大型旋挖钻机培训基地,国内桩工机械行业发展现状及未来趋势透析
广东大型旋挖钻机培训

广东大型旋挖钻机培训基地,国内桩工机械行业发展现状及未来趋势透析

桩工机械属于重工业产品,目前全球桩工机械特别发达的国家首要是德国、意大利日本,最尖端的组件和工法通常只是这几个国家正式研发的,紧随其后的是美国、英国、法国、荷兰、芬兰等国。全球有三个最大的桩工机械市场:宝峨、土力、卡萨格兰地,它们的年销售额居前三位。

近两年在我国交通运输业、能源、建筑业发展的推动下,特别是高速铁路建设推动,我国桩工机械产业带来了一个快速转型阶段

1我国桩工机械的发展

我国项目机械产业受益于国家经济继续建设、固定资产投资带动、国家复兴装备制造业战略的推行等利好因素,全产业受到大幅建设。据中国工程机械工业协会桩工机械分会统计,2012年我国桩工机械销售额100亿元,产品销售量6000台。虽然规模上我国赶不上德国、意大利等国,但是数量上已是全球第一。

1.1旋挖钻机

目前旋挖钻机在国内外的灌注桩施工中获得广泛运用,尤其是在欧洲日本等发达国家早就成为大尺寸钻孔灌注桩施工的主要设施

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制造技术,但鉴于科技相当落后,配套起重机协调困难,没有形成批量生产。1998年徐工集团开发顺利中国第一台真正意义的旋挖钻机,但受到当时中国内燃机、液压件、钻杆、动力头等配套件及选用的限制,也没有批量生产。2003年以前我国的旋挖钻机主要以国产为主,价格廉价,只有少数有能力的基础施工公司购买。青藏铁路的发展一方面展现了旋挖钻机的优越性,另一方面也提醒了中国制造厂商,基础施工机械也是很好演进空间。其后一些公司相继研发旋挖钻机,如北京三一重机、北京南车、湖南山河智能、福田重工等,国产旋挖钻机的研发顺利大幅度降低了旋挖钻机的价格,打破了国产旋挖钻机一统天下的窘境,使更多的客户买得起旋挖钻机,并且利用购买旋挖钻机也获得良好的经济效益,这种相辅相成的关系极大地实现了旋挖工法在我国的应用。广东大型旋挖钻机培训基地,国内桩工机械行业发展现状及未来趋势透析广东大型旋挖钻机培训基地,国内桩工机械行业发展现状及未来趋势透析

“十一五”、“十二五”期间我国投巨资进行高铁、公路、电力、城市公共设备发展,尤其铁路建设为我国旋挖钻机的演进带来前所未有的契机。高铁客运专线有80%以上为隧道,桥桩的长度大多在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特性已接近或超过国际先进水准。目前我国生产从6tm到40tm大中小型多种规格的旋挖钻机。根据行业需要,山东鑫国重机、郑州川岛、浙江振中等企业研发中型旋挖钻机在工民建桩基础施工行业获得了非常好的利润,小旋挖定位精确,使用成本低、维修便利、回报快,非常合适小型施工单位。南车、徐工、三一等企业研发小型旋挖钻机应用在长江、黄河大型隧道桩基础施工,大大提高了施工质量,缩短了工期。从2006年开始进口旋挖钻机占领了国内市场。据桩工机械分会统计,2006年我国旋挖钻机的产量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。

虽然广阔的行业形势为我国旋挖钻机企业提供了行业机遇,但与美国旋挖钻机几十年的演进历程相比,国内旋挖钻机行业起步较晚,在行业长期运用的时间不长,所以国产配件需要完善弊端不容忽视。首先,我国旋挖钻机品种单一,大多数厂家仅制造一两种规格的品牌,应制造多样化的品牌型号。其次,国内自主创新的品牌较少。第三,进口配套件的采用单一,应进一步多元化,售后服务水平也应逐步建立。第四,钻杆、钻具等进口配套件的品质进一步提升。第五,旋挖钻机施工配套工艺工法的研究不够。我国地域广阔且地质状况复杂。针对不同的地质特点,要确定不同的施工计划包括使用合适的施工配件。例如,东南沿海地层较软,西南西北大部分地区地貌复杂,象兰新线基本都是卵石层岩层,在这种地区能够成孔,如何提升施工质量,需要公司巨大的功夫去研究,仅仅做完主机是应对不了困境的。

1.2长螺旋钻机

在小尺寸(800mm以下)小深度(30m以下)混凝土灌注桩施工行业,长螺旋钻机最具备优势,效率高、成本低,特别是近几年CFG桩及后植入钢筋笼技术的研发成功大大提高了长螺旋钻孔灌注桩的适用范围,目前从我国众多北方地区推广应用到湖北、湖南、广东等地。高铁客运专线部分道路采取CFG桩进行开挖加固,也促使了长螺旋钻头制造,近几年长螺旋钻机的产值稳步增长。统计几个主要的制造厂商,2012年生产齿轮步履式长螺旋钻机363台,生产电动、液压履带式长螺旋钻机178台,以上统计不逐步,根据长螺旋钻机动力头的制造状态,2011年长螺旋钻机产量应该接近1000台,2012年1500台左右。现在我国确立郑州、新河、胶东、瑞安、长沙几个大的长螺旋钻机生产基地。

长螺旋钻机的制造厂商销量不少,但各厂的品牌性能差异不大,各厂商钻杆动力头和套管几乎一样。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相当多,我国制造厂商与施工脱节,设备的完善多年来进展不大。事实上长螺旋钻机还有巨大的发展空间。

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,即内置套筒高速小功率正转,外层套筒低速大功率反转。

2)钻机动力头由单速向多速发展,以合适不同桩径和深度的规定,提高施工质量

3)钻具直接影响长螺旋钻机的回填效率,生产工厂需要施工单位运用,开发出合适不同地质状况的钻具。国外厂商,如日本三和机材,仅长螺旋钻头就有几十种。

4)产品缺乏必要的健康装置,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

虽然旋挖钻机发展迅速,但在我国东南沿海地区及其他中小城市混凝土灌注桩的施工一直主要以正反循环项目钻机为主,正反循环项目钻机施工需要泥浆护壁,产生较多泥浆,许多施工公司对泥浆不经其他处置随意排放导致明显环境污染。随着我国经济水准提升、环保条例完善及新系统运用,此种钻机的选用越来越少。当然,在大长度(2m以内)大深度(60m以上)桩基础的施工中,正反循环项目钻机仍有特点。近几年正反循环项目钻机的总量变动不大,每年在1000台左右。广东大型旋挖钻机培训基地,国内桩工机械行业发展现状及未来趋势透析

在跨江跨海大桥基础桩的施工方面,国产大尺寸正反循环工程钻机与国产钻机相比也是差异,如故障多、入岩效率低、钻头易磨损等。我国近几年海上江上的项目众多,国内的厂商必须在这方面进行攻关。

我国的这些地区如温州、宁波等地,土质比较软,以淤泥为主,桩侧摩擦力很小,要求桩必须入岩。我国的入岩设备非常落后,现在中小尺寸的嵌岩桩基本上采用冲击钻施工,但质量相当低。国外一般选用潜孔锤施工岩层,效率很大,但中国尺寸的潜孔锤还是空白,而小尺寸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气动静力压桩机,其特点是无振动、无噪声、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迅速的一种工法。目前从东北西北,从南部大陆大部分省市都有应用,特别在软土地区已变成工民建的首选桩型。主要目的如下:

1)管桩在基地生产,质量就会保障,不像现场灌注桩易发生质量事故;

2)管桩生产公司规模越来越大,管桩的风险大幅度降低;

3)液压静力压桩机的功耗明显提升,产品类型也越来越丰富;

4)管桩生产企业与压桩机制造企业的全力推广。

2012年我国制造液压静力压桩机600多台。液压静力压桩机的制造公司主要集中在湖南、浙江、上海、江苏,湖南山河智能的行业占据达到50%。针对硬地层静力压桩机施工困难的难题,山河智能与广东建科院正在联合研发带钻机的静力压桩机,即通过套在桩管内的螺旋钻头开挖边压桩,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昂贵,运输成本高,转移场地麻烦。

1.5桩锤

桩锤以及筒式柴油锤、导杆式柴油锤、液压锤、振动锤等。

筒式柴油锤主要制造工厂有上海工程机械厂、广东力源液压机械有限公司等。导杆式柴油锤的主要制造厂有江苏东达、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科技,质量最好,批量最大,为配合上海洋山港和杭州湾大桥、东海大桥风电的改造,该厂开发了D160、D220柴油锤,D220柴油锤是现在世界上最大的柴油锤。柴油锤由于噪声、油烟排放等公害无法应对,使用越来越少。

振动锤主要制造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演进已经十分成熟,从几千瓦到几百千瓦都自行设计生产。近两年浙江振中公司的可变偏心载荷振动锤已有多台应用于上海洋山港砂桩工程,并出口日本、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的油压振动锤。液压振动锤应向低频、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改为单桩基础,即直接重量5~6m、壁厚100mm左右、长数十米的大管道用液压冲击锤打入或用振动锤沉入海底。此类小型的液压锤或振动锤我国至今也是空白,必须从美国国产,而进口品牌价位非常廉价。结合工程必须,国内有能力公司必须着手研究。

1.6液压抓斗

近十年来我国地下连续墙技术演进迅猛,上海、广州、北京等地已在高层建筑和轨道车站等数百项工程中运用地下连续墙支护技术。据了解,国务院尚未批准二十多个城市建造轨道地铁,投资近万亿,我国的地下连续墙施工设备将会有一个大的建设。我国至今修建地下连续墙所用的设施是液压抓斗和多轴钻孔机。

建造大深度大尺寸地下连续墙通常选用抓斗式成槽机,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,由于液力导板式抓斗具有抓斗升降速率快、闭斗力大、挖槽能力强、施工质量高、施工深度大、成墙长度大、成墙精度高(自动纠偏装置)等因素,所以选用量最大。近几年国产液压抓斗发展迅速,2012年我国液压抓斗的产量在120台左右,生产公司有上海金泰、徐工、南车、三一、上海项目等。目前上海金泰的液压抓斗市场占据达到50%。

1.7多轴钻孔机

SMW工法是通过专门的多轴钻孔机(一般为3轴)钻进切削土体,同时在钻孔端部将水泥浆液注入地层,经充分搅拌混合后,再将H型钢或其它型材插入搅拌桩体内,形成地下连续地面,利用该墙壁直接成为挡土止水结构。该工法取代原有的开挖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、无污染等特点,是一种有推广前景的施工工艺。SMW工法在上海、天津、南京、杭州等地现在推广使用。

我国SMW工法施工用多轴钻孔机早期所有从日本进口,如日本三和机材、三和机工,主要以二手机为主,价格高昂,设备的匮乏严重影响了SMW工法在我国的推广运用。近几年国产的SMW工法用多轴钻孔机已无法满足中国施工的必须,主要制造公司有上海项目、上海金泰、浙江振中,2012年SMW工法用多轴钻孔机的销量在130台左右。今年上海工程机械厂根据项目必须研发了施工深度达到50m的超深多轴钻机,在郑州铁路大桥引桥施工中使用非常好。

1.8桩架

桩架是习惯叫法,根据它的种类构造原理,实际上是一台打桩专用的起重与导向系统。柴油锤、液压锤、振动锤、钻孔机、振冲器、深层搅拌机等工作设备在施工时需要与桩架配套使用,桩架的用途主要是装载这些桩锤等工作装置、桩料斗、钢筋笼等,给桩锤等工作装置导向和变幅(打斜桩),确定桩位。

桩架按构造方法分滚管式、轨道式、步履式、履带式。我国至今长期使用的桩架为滚管式和步履式。此种桩架国际早已很少使用。液压步履桩架是带有中国类型的桩架,以步履方式移动桩位回转,造价低,深受中小基础施工企业的欢迎,它的最大缺点是转移不便。全液压履带式三点桩架是现在日本广泛运用的一种最先进的桩架,上海工程机械厂引进日本车辆DH558、DH658桩架制造科技,其品牌超过国际先进水准

20世纪90年代晚期,我国一些厂家将步履桩架履带桩架的特点相结合开发出了电动履带式桩架,成本与全液压履带桩架相比大幅度降低,移动比步履式方便。该产品得到施工单位的欢迎,是短期内履带桩架的演变方向,但其外接电源存在安全隐患。广东大型旋挖钻机培训基地,国内桩工机械行业发展现状及未来趋势透析

2我国需研究的桩工机械产品

2.1地下连续墙施工设备

地下连续墙包括承重式连续墙、防渗挡土墙和单纯的防渗墙。一般地层的地下连续墙施工多用齿轮抓斗,但遇到硬质岩石液压抓斗施工困难,为此宝峨、卡萨格兰地公司开发了水平多轴式掘削机,我国的三峡工程、南水北调穿黄工程、深圳地铁、上海地铁引进了此类系统,使用成效很好。

排水挡土墙(水泥土墙)施工领域,以前多用垂直式单轴或多轴钻机,在日本我国的沿海地区SMW工法使用特别普遍。但现在的多轴钻机遇到硬质复杂地貌施工困难,如在北京地区三轴钻机施工就有必须难度。为应对现象,德国宝峨公司开发了BCM系列水平多轴式深层搅拌机,日本神钢公司开发了TRD切削机。宝峨BCM系列水平多轴式深层搅拌机下部有两个水平设定的切削头,切削头上镶有截齿,上部是一圆形导杆,通过滑道与三支点打桩机立柱相连接。该机适应面广,在石头、砾石层中施工,施工深度可达35m,施工精度高,成墙防水效果好,无污染。神钢TRD切削机构造独特,在轮式底盘上横向布置一个链轮链条式切削机构,周围链条上装有切削刀头。与当时横向施工方法不同,TRD切削机起初先钻预定深度,然后全深度横向切削,切削同时注入水泥浆,形成砂浆土墙。TRD切削机施工质量相当高,施工实际深度已达60m,成墙质量好,无污染。

2.2地下障碍物拆除设施

随着旧城改造的工程越来越多,旧有建筑物的地下基础怎样拆除是一个难题。我国2010年上海世博会的展馆在黄浦江两岸原有工厂发展的,也有诸如问题,现在我国采取振动加高压冲水的方法。日本等发达国家旧城改建项目非常多,也研发了多种拆除地下障碍物的工法和系统。一般是通过全套管全回转式钻孔机先行切削,套管内切下的障碍物主要有3种取出方式:①用冲抓斗、十字锤破碎抓取;②电动或气动驱动的短螺旋叶轮破碎取出;③多爪式液压破碎机夹碎取出。

2.3长螺旋钻机入岩设备

现在许多桩基础因为推动承载力都提出桩要入岩,我国至今所用的入岩设备非常落后,基本上是冲击钻,效率低、泥浆污染明显。在韩国日本等国,有一种工法入岩施工非常合理,即双动力头长螺旋钻机与气动潜孔锤联合施工。具体措施是:内动力头驱动长螺旋凸台,钻杆顶部装有潜孔锤,钻杆带动潜孔锤回转的同时,高压空气经过喷嘴内孔推动潜孔锤的背部上下冲击运动,这样边旋转边冲击,将石头碎裂成小碎片。由于外动力头驱动外套管反向转动,被粉碎成小碎片石头在高压空气的特点下沿螺旋叶片被返地表。达到预定深度后,将内套管及潜孔锤拔出,等插入钢筋笼灌完混凝土后将外套筒拔出。此种工法施工质量高,成孔质量好,无泥浆污染。

3主要原因建议

1)结合施工工法,不断开发新产品。桩工机械的特征是:要迎合不同的桩型、不同的地质条件不同的项目提出,而且促使施工方式的不断出现,又必须开发新的品种,因此桩工机械产业的每种系统有各自的适应范围,目前正进入迅速发展期,企业一定要抓住机会,打好基础,定好位。

2)加强自主创新,提升特色品牌性能,利用高新技术改造提升特色品牌市场增加竞争力的重要措施

3)提高核心竞争力,以自主创新走向世界。近年来我国桩工机械外贸形势喜人,但品牌亚洲先进水准以及必须差别,要成为稳固行业占有率和品质,企业一定要将品牌、配套件、服务提到必须的高度,这是建立国际化发展的几乎确保

4)避免无序竞争,提倡和谐、共赢。企业的演进战略为利益关系者之间的共同建设,企业运用国情和项目施工的特征,不断自主创新,认真研究行业,使每位企业打造自己的传统厂商,形成差异化竞争格局,走出一条适合自己的稳步发展道路。


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