解读宇通双动力头旋挖钻机

　　郭旭东李立敏
　　【摘要】宇通YTR280C双动力头旋挖钻机已通过性能试验和工业性试验考核，并走出国门远销美国数台。其先进的液电控制系统、工作效率高、一机多用优势，将会满足未来桩工机械发展的需求。
　　【关键词】宇通YTR280C；双动力头旋挖钻机
　　宇通YTR280C双动力头旋挖钻机在吸收国外先进技术的基础上，采用多项技术创新针对美国客户的需求定制研究开发的一款多工法旋挖钻机。该钻机配置两套动力头，一种为普通旋挖钻机动力头，另一种为多工法双动力头，本文重点介绍旋挖钻机配置双动力头所具有的技术创新点、成孔原理和施工工法。
　　旋挖钻机双动力头主要用于空间狭小、临近建筑物的空间施工，不仅可以实现CFA工法还可以实现CFG工法、连续墙施工、钢管桩施工等。
　　一、主要技术参数
　　主机参数
　　产品型号YTR280C
　　钻孔深度（CFA）15m
　　钻孔直径（CFA）300mm
　　发动机功率：261kW
　　系统流量：2X280L
　　系统压力：30MPa
　　最大起拔力：540kN
　　双动力头参数
　　内侧动力头：
　　外侧动力头：
　　二、宇通YTR280C双动力头钻机技术创新点
　　（一）双动力头特点
　　双动力头由从安装形式上来看，此双动力头为不可分离式，从安装形式上来看，此双动力头为不可分离式，即内侧动力头（3）、外侧动力头（4）同时固定在滑架（2）上，螺旋钻杆（1）通过油缸（8）与内侧动力头（3）连在一起，行成刚性连接。从功能上看，此双动力头为可分离式，即内侧动力头（3）、外侧动力头（4）通过油缸（8）行程的调节，可以实现套管（6）和螺旋钻杆（1）的豎直方向的相对运动适应不同地质的施工需要。内侧动力头（3）与外侧动力头（4）能同轴逆向旋转分别驱动螺旋钻杆（1）和外侧套管（6）钻孔，不仅可以实现CFA工法还可以实现CFG工法、连续墙、钢管桩等多种工法的施工。内、外侧动力头独立控制，采用电控马达，根据负载采用不同的转速档位，实现两档变速，节能环保，提升施工效率。
　　（二）主机特点
　　主机通过更换动力头来满足不同的施工要求。当主机配置旋挖钻机动力头时，可实现最大钻深90米，最大孔径2米的旋挖工法施工；当主机配置双动力头，采用主卷扬提升，加压卷扬进行加压实现钻深15米，孔径0。3米的套管长螺旋等多种工法的施工。
　　三、宇通YTR280C钻机双动力头成孔原理
　　工作时内侧动力头与外侧动力头同轴逆向旋转，扭转产生的反作用力自身可以达到平衡。当内侧动力头带动钻杆钻进的同时外侧动力头驱动套管反向旋转跟进，这样就可以达到护壁的目的，避免钻孔坍塌，又可纠偏保证孔的垂直度，有利于长螺旋钻具排土，成孔精度高，施工速度快，能够应对各种土层、砂层等复杂的地形。由于内、外动力头控制方式为独立控制，单独驱动任一动力头，钻机可以像普通的旋挖钻机、长螺旋钻机一样进行施工。与普通的CFA工法钻孔机相比，双动力头旋挖钻机克服了其输土速度与钻孔扭矩相矛盾的问题，普通的CFA工法钻孔机施工时要实现快速输土，要求钻杆的转速高，扭矩与转速的关系为：
　　转速高时扭矩必然会下降，钻杆钻进切屑能力就会下降，双动力头钻孔施工解决了这一矛盾，内侧动力头带动的长螺旋钻杆在外侧动力头驱动套管逆向钻进时，可以提高向孔外输土的速度。两者同时施工，和传统的下护筒后再钻进相比施工效率明显提高。
　　在施工中，遇见硬地层时，下套管阻力较大，需要钻机提供足够大的扭矩，此时可以通过调节油缸的行程让螺旋钻杆对硬层进行碎土、松土，减少土壤阻力便于套管的钻进。
　　四、宇通YTR280C钻机双动力头施工工法
　　由于双动力头的存在，YTR280C旋挖钻机能够进行CFA工法、CFG工法、钢管桩、连续墙等工法施工。
　　（一）CFA工法
　　CFA工法是一种地基处理方法，适用于填土层、粘土层、砂土层、卵石层等地层，突出优点是施工效率高、无污染、经济效益明显。采用的主要设备有CFA工法钻孔机、砼泵及其他辅助设备如搅拌机。成孔过程如图2所示，内侧动力头驱动长螺旋钻杆，外侧动力头驱动套管，套管和长螺旋钻杆同时进行逆向钻进，渣土、岩屑等在钻进时沿着钻杆上的螺旋叶片排出，套管上留有排出孔，达到预定钻进深度后，通过主卷扬拔出钻杆和套管，此时向螺旋钻杆上部的弯管内灌注混凝土，即边提钻边灌浆，待螺旋钻杆和套管提出孔外后，利用副卷扬向孔内下放钢筋笼振动入孔，最后成桩。
　　（二）CFG工法
　　CFG桩具有施工效率高、质量易控制、工期耗时短、工程造价低等优点。CFG桩体的刚度在碎石桩和混凝土灌注桩之间，适用于多种土质地基的加固，包括粘性土、粉质土、淤泥质土等，尤其是软土地基，加固效果更为显著。成孔过程如图3所示，驱动双动力头，钻到预定深度后，向长螺旋钻杆内灌注一定量的混凝土，在钢管底部形成混凝土桩头，然后通过主卷扬将内侧动力头驱动的长螺旋钻杆拔出桩孔，外侧动力头驱动的钢管从护筒驱动器上拆掉留在孔内，形成钢管桩。
　　（三）连续墙施工
　　YTR280C双动力头钻孔机可以形成墙桩和咬合桩，具体选择哪种桩要根据施工现场的需求。墙桩是按一定的顺序进行的钻孔，两个桩之间可以有间隙或者两个桩相切；间隙的大小取决于土质情况和施工中对桩基础的要求。比较硬的土质本身的承载能力大，桩间的距离可以适当的增大些。如果相邻桩有一定的距离，可以按照顺序1，2，3，4进行施工成桩；如果相邻桩相切，先制作1，3，5等奇数位置的桩，大约2小时后，制作2，4，6等偶数位置的桩。
　　如果相邻桩相互重叠，即为咬合桩，成桩过程为，先钻1、5、9等位置上的孔并灌注成桩，然后3、7、11位置上的，最后2、4、6等位置。其中奇数桩按照A桩的施工工艺进行，不需下钢筋笼；偶数桩按照B桩的施工工艺进行，需要下钢筋笼。
　　宇通YTR280C双动力头旋挖钻机已通过性能试验和工业性试验考核，并走出国门远销美国数台。其先进的液电控制系统、工作效率高、一机多用优势，将会满足未来桩工机械发展的需求。