旋挖鉆機是一種用于樁基礎工程現場灌注樁鉆孔施工的樁工機械，其功能多，適用于以下范圍。
（1）配置不同的鉆具如短螺旋鉆頭、螺旋回轉斗、巖心螺旋鉆頭等，采用相應的鉆進工藝，可適用于各種粘性土、粉土、填土、中等密實以上的砂土、碎石土、中等硬度風化巖層的干式(短螺旋)或濕式(回轉斗)、巖層（巖心鉆）的成孔作業(yè)。
（2）配置液壓打樁錘，可用于建筑基礎預制混凝土樁或鋼樁施工。
（3）配置長螺旋鉆頭、液壓抓斗，可分別進行長螺旋鉆孔和地下連續(xù)墻施工。這種設備由于具有上述特點，加之其施工安全、文明、質量好、公害低、效率高而廣泛應用于道路、橋梁、碼頭、高層建筑等大型重點工程的基礎施工，目前已成為發(fā)達國家鉆孔灌注樁施工的主要成孔設備。
1 國內外概況和發(fā)展趨勢
旋挖鉆機的制造和施工應用是上個世紀初從國外開始的，至今國外生產旋挖鉆機的主要廠家有德國的BAUER（寶峨）公司、Liebherr（利勃海爾）、意大利的Soilmec（土力）、MAIT（邁特）、CMV（神威）、CASAGRANDE（卡薩格蘭地）、IMT（意馬）、天銳、美國的卡特彼勒、新加坡的TWINWOOD、日本的日本車輛、日立建機和住友等。
國內的旋挖鉆機起步較晚，發(fā)展也比較慢，從20個世紀80年代開始引進，直到20世紀末，我國的旋挖鉆機還主要依賴進口。目前國內現有十幾家單位對旋挖鉆機進行了開發(fā)，主要的生產廠家有湖南山河智能、三一重機、徐州徐工、徐州東明、北京經緯巨力、內蒙古北方重汽、石家莊煤機、哈爾濱四海、鄭州宇通、中聯(lián)重科等。但真正進入市場銷售并經受住施工考驗的產品也只有包括湖南山河智能在內的少數幾家。SWDM-20型旋挖鉆機就是湖南山河智能機械股份有限公司最新開發(fā)的一種經受了工程考驗的新型多功能液壓旋挖鉆機。
綜合國內外旋挖鉆機的結構形式，其區(qū)別主要是由底盤結構的不同而引起的，目前旋挖鉆機的底盤結構大致可分為以下兩大類：
（1）專用底盤結構。這種底盤結構所形成的產品特點是：主、副卷揚安裝在回轉平臺上，整機結構布置更加合理；整機工作穩(wěn)定性好。
（2）選用已有相近的挖掘機或履帶吊底盤結構。這種底盤為了適應旋挖鉆機的施工要求，其結構必須進行相應的改造，且主、副卷揚機構只能安裝在鉆桅下部或動臂三角架上，使整機工作重心前移，穩(wěn)定性較差。
從旋挖鉆機的發(fā)展歷程來看，今后旋挖鉆機將在結構和控制系統(tǒng)方面體現如下發(fā)展趨勢。（1）底盤結構采用專用化設計，以加強整機的結構剛性和工作穩(wěn)定性；（2）功能實現和操作系統(tǒng)及界面設計更趨人性化；
（3）控制系統(tǒng)向管理信息化、操作自動化、監(jiān)控智能化方向發(fā)展。
2 SWDM-20型旋挖鉆機主要結構原理
2.1 型號組成及意義：
2.2 結構特征與工作原理
（1）底盤。
該機底盤采用專用的履帶可伸縮式底盤結構，由山河智能公司自主設計制造，四輪一帶采用進口件，具有結構可靠，剛性好，承載力大，穩(wěn)定性好的特點。其行走裝置如圖3所示。
（2）轉臺。
轉臺主要包括回轉減速機、回轉支承、轉臺主體、鉆桅支承等組成。其作用是承載上部重量，并使之作回轉運動。該機轉臺與專用底盤結構相適應，可內置安裝主、副卷揚，并確保主、副卷揚足夠的安裝空間。既確保了整機結構及重心布置合理，工作穩(wěn)定性好，又使主、副卷揚滾筒采用大直徑結構，以減少鋼絲繩在滾筒上的纏繞層數，從結構設計上減少鋼絲繩的相互擠壓摩擦，提高鋼絲繩的使用壽命成為可能。
（3）鉆桅及變幅機構。
鉆桅采用箱形截面，共有三節(jié)，上部鵝頭和下部一節(jié)鉆桅與主鉆桅之間采用折疊式結構。變幅機構如圖4所示，由動臂4、三角架1、連桿5及變幅油缸2、6組成。該鉆桅及變幅機構具有如下結構特點：
a. 鉆桅變幅油缸下鉸座與動臂的上鉸軸同軸，結構簡單，拆裝方便，便于維修；
b. 鉆機運輸或轉場組裝時，利用自身的動力和結構，不需要吊車輔助即可在主鉆桅小于90°傾角（鉆桅處于后傾狀態(tài)）時實現下鉆桅與主鉆桅的自裝自卸功能（已申報專利），降低了客戶的使用成本，并提高了設備裝卸時的穩(wěn)定性。
c. 通過鉆桅、動臂、三角架、各變幅油缸及連桿各鉸接點的優(yōu)化設計，增大了鉆桅的驅動力，確保了動力頭處于任意鉆桅位置都能實現鉆桅的平舉和變幅（已申報專利）。確保該機工作半徑大，適應能力強。
（4）主、副卷揚。
主卷揚采用大直徑卷筒結構，60米鉆孔深度的鋼絲繩在卷筒上為單層纏繞，有效地解決了多層纏繞結構鋼絲繩之間的相互擠壓磨損，確保了鋼絲繩的使用壽命。卷揚減速機為力士樂公司的GFT系列。主卷揚可實現雙速控制，且有自由下放功能，以適應鉆進的需要?？刂品绞綖橐簤合葘Э刂疲鞲本頁P配有壓繩器。
（5）動力頭。
動力頭主要包括托架和驅動器。如圖5所示，由液壓泵供油帶動液壓馬達，經減速機和驅動齒輪后，以低速大扭矩的形式通過套管式驅動軸傳遞給鉆桿。 對機鎖和摩阻兩種鉆桿均適用。
（6）鉆桿。
一般選用國內質量可靠的配套?？筛鶕脩粜枰x用機鎖和摩阻兩種結構形式的鉆桿。也可根據用戶要求配套選用進口鉆桿。
（7）鉆頭。
鉆頭的結構形式很復雜，種類很多。根據施工地質不同，適用的鉆頭結構也千差萬別，因此，旋挖鉆頭一般應根據工程的地質情況進行選用。該機可配用短螺旋鉆頭、回轉斗鉆頭，巖心鉆頭，巖心回轉斗等各種規(guī)格的鉆頭。
（8）發(fā)動機系統(tǒng)。
發(fā)動機系統(tǒng)為整個機器提供動力。該鉆機發(fā)動機選用國際知名品牌，原裝進口美國CUMMINS C330型，246kW/2100rpm。
（9）液壓系統(tǒng)。
該旋挖鉆機所有功能均由液壓驅動。液壓系統(tǒng)包括三個部分：
a. 下車部分：主要包括中心回轉體及其以下部分，可實現行走及履帶伸縮；
b. 上車部分?？蓪崿F桅桿變幅、桅桿角度調整、鉆進加壓、主、副卷揚、上車回轉以及動力頭的旋轉等功能；
c. 先導控制系統(tǒng)：對上述兩個系統(tǒng)的主閥進行先導操縱，使操縱輕便、靈活、平穩(wěn)。液壓泵、液壓馬達和液壓閥等主要液壓元件采用國際知名品牌廠家生產的進口產品，確保產品性能可靠。
3 SWDM-20型旋挖鉆機主要性能參數與性能特點
SWDM-20型旋挖鉆機主要性能參數如下：
（1）進口康明斯M11-C330電噴渦輪增壓中冷發(fā)動機，具有超凡的動力性和燃油的經濟性，為整機提供了強大的動力之源。
（2）采用國際品牌力士樂液壓元件，系統(tǒng)采用液壓泵適應發(fā)動機的功率極限調節(jié)控制，最大限度降低系統(tǒng)能耗，減小系統(tǒng)發(fā)熱，為系統(tǒng)可靠工作提供了保障。
（3）采用為旋挖工法而專門設計的液壓油缸內藏履帶可伸縮式專用底盤；高性能內置式的主、副卷揚，減輕了回轉支承承受的傾翻力矩和回轉慣性力，提高了施工的穩(wěn)定性，保證了整機的可靠性。
（4）動力頭為雙馬達、雙速減速傳動，既能大扭矩鉆進，又能快速拋土，工作效率高。采用2源4級多點循環(huán)強制式潤滑冷卻系統(tǒng)，杜絕了串油現象，潤滑及散熱效果更好，保證了重要部件的長期可靠工作。
（5）經過計算機優(yōu)化設計，簡化了由動臂和三角架組成的變幅機構結構，并增大了鉆桅的驅動力。無論動力頭處于鉆桅任何位置都能實現鉆桅的平舉和變幅。確保該機工作半徑大，適應能力強。
（6）利用自身的動力和結構，不用吊機，在鉆桅處于后傾狀態(tài)時即可實現自裝自卸，便于整機轉場和運輸，與其他機型鉆桅處于前傾狀態(tài)時才能實現自裝卸相比，其裝卸過程更加安全穩(wěn)定。
（7）帶有垂直度自動調整和深度自動檢測及其他作業(yè)和故障記錄功能。設有鉆孔深度、鉆桅垂直度監(jiān)測，自動手動兩種垂直度調整方式及鉆桿高度限位，副卷揚高度限位，工作幅度限位等多種限位方式。
（8）自主開發(fā)的旋挖鉆機電子控制系統(tǒng)SUNWARD DESARSR，采用二級分布式控制結構，應用先進的智能控制技術、CAN BUS技術和虛擬儀表技術，可實現全范圍圖形自適應導引的立桅手動控制，鉆孔過程的動作互鎖，以及拋土后鉆桅手動或自動準確復位功能，系統(tǒng)集成度和自動化程度高。采用性能可靠的真彩LCD屏顯示監(jiān)控，人機界面友好、操作簡便、安全可靠。
（9）機棚側門均可上翻，散熱效果好，并可擴大操作者視野，提高安全性，使維護、保養(yǎng)更加方便。
（10）駕駛室的人性化設計，每一個環(huán)節(jié)都在考慮司機的舒適性和安全性。
（11）可實現雙速控制的加壓油缸，加壓和提升力足夠大且無級可調。
（12）鋼絲繩使用壽命長，每根鋼絲繩平均壽命3000米以上。
（13）摩阻式和機鎖式鉆桿可互換使用，鉆孔深度最深達60米，并可配多種鉆具，鉆孔直徑范圍大，最大直徑2米。
4 SWDM-20型旋挖鉆機在工程上的應用
SWDM-20型旋挖鉆機自投放市場以來，完成了大量的工程施工，整機性能經受了各種地質條件的嚴峻考驗，并獲得很好的使用效果。主要重點工程及其地質情況如表2所示。
綜上所述，SWDM-20型多功能全液壓旋挖鉆機是一種符合旋挖鉆機發(fā)展趨勢，工作穩(wěn)定性好，性能可靠，使用成本較低，功能全并經受了工程考驗的具有顯著高技術特點的新型成孔灌注樁施工設備。
（1）配置不同的鉆具如短螺旋鉆頭、螺旋回轉斗、巖心螺旋鉆頭等，采用相應的鉆進工藝，可適用于各種粘性土、粉土、填土、中等密實以上的砂土、碎石土、中等硬度風化巖層的干式(短螺旋)或濕式(回轉斗)、巖層（巖心鉆）的成孔作業(yè)。
（2）配置液壓打樁錘，可用于建筑基礎預制混凝土樁或鋼樁施工。
（3）配置長螺旋鉆頭、液壓抓斗，可分別進行長螺旋鉆孔和地下連續(xù)墻施工。這種設備由于具有上述特點，加之其施工安全、文明、質量好、公害低、效率高而廣泛應用于道路、橋梁、碼頭、高層建筑等大型重點工程的基礎施工，目前已成為發(fā)達國家鉆孔灌注樁施工的主要成孔設備。
1 國內外概況和發(fā)展趨勢
旋挖鉆機的制造和施工應用是上個世紀初從國外開始的，至今國外生產旋挖鉆機的主要廠家有德國的BAUER（寶峨）公司、Liebherr（利勃海爾）、意大利的Soilmec（土力）、MAIT（邁特）、CMV（神威）、CASAGRANDE（卡薩格蘭地）、IMT（意馬）、天銳、美國的卡特彼勒、新加坡的TWINWOOD、日本的日本車輛、日立建機和住友等。
國內的旋挖鉆機起步較晚，發(fā)展也比較慢，從20個世紀80年代開始引進，直到20世紀末，我國的旋挖鉆機還主要依賴進口。目前國內現有十幾家單位對旋挖鉆機進行了開發(fā)，主要的生產廠家有湖南山河智能、三一重機、徐州徐工、徐州東明、北京經緯巨力、內蒙古北方重汽、石家莊煤機、哈爾濱四海、鄭州宇通、中聯(lián)重科等。但真正進入市場銷售并經受住施工考驗的產品也只有包括湖南山河智能在內的少數幾家。SWDM-20型旋挖鉆機就是湖南山河智能機械股份有限公司最新開發(fā)的一種經受了工程考驗的新型多功能液壓旋挖鉆機。
綜合國內外旋挖鉆機的結構形式，其區(qū)別主要是由底盤結構的不同而引起的，目前旋挖鉆機的底盤結構大致可分為以下兩大類：
（1）專用底盤結構。這種底盤結構所形成的產品特點是：主、副卷揚安裝在回轉平臺上，整機結構布置更加合理；整機工作穩(wěn)定性好。
（2）選用已有相近的挖掘機或履帶吊底盤結構。這種底盤為了適應旋挖鉆機的施工要求，其結構必須進行相應的改造，且主、副卷揚機構只能安裝在鉆桅下部或動臂三角架上，使整機工作重心前移，穩(wěn)定性較差。
從旋挖鉆機的發(fā)展歷程來看，今后旋挖鉆機將在結構和控制系統(tǒng)方面體現如下發(fā)展趨勢。（1）底盤結構采用專用化設計，以加強整機的結構剛性和工作穩(wěn)定性；（2）功能實現和操作系統(tǒng)及界面設計更趨人性化；
（3）控制系統(tǒng)向管理信息化、操作自動化、監(jiān)控智能化方向發(fā)展。
2 SWDM-20型旋挖鉆機主要結構原理
2.1 型號組成及意義：
2.2 結構特征與工作原理
（1）底盤。
該機底盤采用專用的履帶可伸縮式底盤結構，由山河智能公司自主設計制造，四輪一帶采用進口件，具有結構可靠，剛性好，承載力大，穩(wěn)定性好的特點。其行走裝置如圖3所示。
（2）轉臺。
轉臺主要包括回轉減速機、回轉支承、轉臺主體、鉆桅支承等組成。其作用是承載上部重量，并使之作回轉運動。該機轉臺與專用底盤結構相適應，可內置安裝主、副卷揚，并確保主、副卷揚足夠的安裝空間。既確保了整機結構及重心布置合理，工作穩(wěn)定性好，又使主、副卷揚滾筒采用大直徑結構，以減少鋼絲繩在滾筒上的纏繞層數，從結構設計上減少鋼絲繩的相互擠壓摩擦，提高鋼絲繩的使用壽命成為可能。
（3）鉆桅及變幅機構。
鉆桅采用箱形截面，共有三節(jié)，上部鵝頭和下部一節(jié)鉆桅與主鉆桅之間采用折疊式結構。變幅機構如圖4所示，由動臂4、三角架1、連桿5及變幅油缸2、6組成。該鉆桅及變幅機構具有如下結構特點：
a. 鉆桅變幅油缸下鉸座與動臂的上鉸軸同軸，結構簡單，拆裝方便，便于維修；
b. 鉆機運輸或轉場組裝時，利用自身的動力和結構，不需要吊車輔助即可在主鉆桅小于90°傾角（鉆桅處于后傾狀態(tài)）時實現下鉆桅與主鉆桅的自裝自卸功能（已申報專利），降低了客戶的使用成本，并提高了設備裝卸時的穩(wěn)定性。
c. 通過鉆桅、動臂、三角架、各變幅油缸及連桿各鉸接點的優(yōu)化設計，增大了鉆桅的驅動力，確保了動力頭處于任意鉆桅位置都能實現鉆桅的平舉和變幅（已申報專利）。確保該機工作半徑大，適應能力強。
（4）主、副卷揚。
主卷揚采用大直徑卷筒結構，60米鉆孔深度的鋼絲繩在卷筒上為單層纏繞，有效地解決了多層纏繞結構鋼絲繩之間的相互擠壓磨損，確保了鋼絲繩的使用壽命。卷揚減速機為力士樂公司的GFT系列。主卷揚可實現雙速控制，且有自由下放功能，以適應鉆進的需要?？刂品绞綖橐簤合葘Э刂疲鞲本頁P配有壓繩器。
（5）動力頭。
動力頭主要包括托架和驅動器。如圖5所示，由液壓泵供油帶動液壓馬達，經減速機和驅動齒輪后，以低速大扭矩的形式通過套管式驅動軸傳遞給鉆桿。 對機鎖和摩阻兩種鉆桿均適用。
（6）鉆桿。
一般選用國內質量可靠的配套?？筛鶕脩粜枰x用機鎖和摩阻兩種結構形式的鉆桿。也可根據用戶要求配套選用進口鉆桿。
（7）鉆頭。
鉆頭的結構形式很復雜，種類很多。根據施工地質不同，適用的鉆頭結構也千差萬別，因此，旋挖鉆頭一般應根據工程的地質情況進行選用。該機可配用短螺旋鉆頭、回轉斗鉆頭，巖心鉆頭，巖心回轉斗等各種規(guī)格的鉆頭。
（8）發(fā)動機系統(tǒng)。
發(fā)動機系統(tǒng)為整個機器提供動力。該鉆機發(fā)動機選用國際知名品牌，原裝進口美國CUMMINS C330型，246kW/2100rpm。
（9）液壓系統(tǒng)。
該旋挖鉆機所有功能均由液壓驅動。液壓系統(tǒng)包括三個部分：
a. 下車部分：主要包括中心回轉體及其以下部分，可實現行走及履帶伸縮；
b. 上車部分?？蓪崿F桅桿變幅、桅桿角度調整、鉆進加壓、主、副卷揚、上車回轉以及動力頭的旋轉等功能；
c. 先導控制系統(tǒng)：對上述兩個系統(tǒng)的主閥進行先導操縱，使操縱輕便、靈活、平穩(wěn)。液壓泵、液壓馬達和液壓閥等主要液壓元件采用國際知名品牌廠家生產的進口產品，確保產品性能可靠。
3 SWDM-20型旋挖鉆機主要性能參數與性能特點
SWDM-20型旋挖鉆機主要性能參數如下：
（1）進口康明斯M11-C330電噴渦輪增壓中冷發(fā)動機，具有超凡的動力性和燃油的經濟性，為整機提供了強大的動力之源。
（2）采用國際品牌力士樂液壓元件，系統(tǒng)采用液壓泵適應發(fā)動機的功率極限調節(jié)控制，最大限度降低系統(tǒng)能耗，減小系統(tǒng)發(fā)熱，為系統(tǒng)可靠工作提供了保障。
（3）采用為旋挖工法而專門設計的液壓油缸內藏履帶可伸縮式專用底盤；高性能內置式的主、副卷揚，減輕了回轉支承承受的傾翻力矩和回轉慣性力，提高了施工的穩(wěn)定性，保證了整機的可靠性。
（4）動力頭為雙馬達、雙速減速傳動，既能大扭矩鉆進，又能快速拋土，工作效率高。采用2源4級多點循環(huán)強制式潤滑冷卻系統(tǒng)，杜絕了串油現象，潤滑及散熱效果更好，保證了重要部件的長期可靠工作。
（5）經過計算機優(yōu)化設計，簡化了由動臂和三角架組成的變幅機構結構，并增大了鉆桅的驅動力。無論動力頭處于鉆桅任何位置都能實現鉆桅的平舉和變幅。確保該機工作半徑大，適應能力強。
（6）利用自身的動力和結構，不用吊機，在鉆桅處于后傾狀態(tài)時即可實現自裝自卸，便于整機轉場和運輸，與其他機型鉆桅處于前傾狀態(tài)時才能實現自裝卸相比，其裝卸過程更加安全穩(wěn)定。
（7）帶有垂直度自動調整和深度自動檢測及其他作業(yè)和故障記錄功能。設有鉆孔深度、鉆桅垂直度監(jiān)測，自動手動兩種垂直度調整方式及鉆桿高度限位，副卷揚高度限位，工作幅度限位等多種限位方式。
（8）自主開發(fā)的旋挖鉆機電子控制系統(tǒng)SUNWARD DESARSR，采用二級分布式控制結構，應用先進的智能控制技術、CAN BUS技術和虛擬儀表技術，可實現全范圍圖形自適應導引的立桅手動控制，鉆孔過程的動作互鎖，以及拋土后鉆桅手動或自動準確復位功能，系統(tǒng)集成度和自動化程度高。采用性能可靠的真彩LCD屏顯示監(jiān)控，人機界面友好、操作簡便、安全可靠。
（9）機棚側門均可上翻，散熱效果好，并可擴大操作者視野，提高安全性，使維護、保養(yǎng)更加方便。
（10）駕駛室的人性化設計，每一個環(huán)節(jié)都在考慮司機的舒適性和安全性。
（11）可實現雙速控制的加壓油缸，加壓和提升力足夠大且無級可調。
（12）鋼絲繩使用壽命長，每根鋼絲繩平均壽命3000米以上。
（13）摩阻式和機鎖式鉆桿可互換使用，鉆孔深度最深達60米，并可配多種鉆具，鉆孔直徑范圍大，最大直徑2米。
4 SWDM-20型旋挖鉆機在工程上的應用
SWDM-20型旋挖鉆機自投放市場以來，完成了大量的工程施工，整機性能經受了各種地質條件的嚴峻考驗，并獲得很好的使用效果。主要重點工程及其地質情況如表2所示。
綜上所述，SWDM-20型多功能全液壓旋挖鉆機是一種符合旋挖鉆機發(fā)展趨勢，工作穩(wěn)定性好，性能可靠，使用成本較低，功能全并經受了工程考驗的具有顯著高技術特點的新型成孔灌注樁施工設備。
