国产旋挖钻机存在问题及与国外差距分析

随着中国城市化进程的加快，城市生活垃圾数量也在迅速增加。由于城市垃圾处理投资渠道单一，缺少必要的设施建设、运行和维护资金，处理设施严重不足，处理水平普遍不高，相当一部分城市的土壤、水体、大气受到生活垃圾的污染，使生态环境和人民群众生活受到影响。为了加快生活垃圾处理步伐，提高垃圾处理质量，改善城市生态环境，根据“十一五”规划及《固体废物污染环境防治法》的有关规定，国家要逐步关闭过渡性的简易处理设施，不断提高垃圾的处理水平。

    从近10年来中国城市垃圾处理所发生的变化可以看出，城市垃圾处理取得的成绩和进步是明显的，特别是先进的垃圾处理技术开始逐步得到应用。而为提高填埋作业效率，一些大型的填埋场采用了垃圾回填压实机.比如郑州新的垃圾处理厂已于2005年从法国进口了2台垃圾回填压实机，总价值高达505万元。

    填埋处理作为垃圾最终处置手段一直占据重要地位，并将在今后相当长时间内将占垃圾处理的主导地位。目前仍是大多数国家主要的处理方式。近年来中国许多大城市都在建设或已建成大型甚至超大型的垃圾卫生填埋场，总体而言，这些填埋场在技术水平上采用了与发达国家接轨的技术要求。

    随着中国工业化进程加快，以及将环境保护作为国家的一项基本国策，将会新建大量垃圾填埋场来处理日益增多的生活垃圾，也需要能在作业中充分利用自身重量或激振力对垃圾进行推平、捣碎、静碾压实的多功能机械。

    垃圾回填压实机是一种用于垃圾处理的大型静碾压实机械，一般具有4个压实滚轮，前部设有带格栅的推铲。这种机械也可用于道路基础、水利大坝、机场等大型基础填方工程的推铲和压实工作，特别是用于粘性材料的压实作业，还可以变形为填方压实机和高速压实机。

    目前国际上有德国、美国、瑞典、日本等10多家公司生产几十种规格型号的垃圾回填压实机，以美国和德国的技术水平最高。其中有美国卡特彼勒公司生产的826C、825C、936型，英格索兰公司生产的LF-750、LF-850型以及德国宝马公司生产的BC571RB、BC671RB和BC77lRB等机型。垃圾回填压实机的早期产品大都是以大吨位装载机为基础改制而成的，工作质量一般在20??30t，动力系统采用液力变矩器和动力换挡变速器。现在仍有许多厂家沿用这种方案，但这种方案存在着整机结构复杂、作业强度大、整机防护性差等缺点。随着垃圾处理要求的不断提高，经过30多年的发展，垃圾回填压实机的各项性能有了很大改进，目前垃圾回填压实机向着全液压、大型化和舒适安全的方向发展。

    1、国外垃圾回填压实机产品

    1.1 宝马

    早期的宝马垃圾回填压实机是与美国柯林公司合作生产的K系列垃圾填方压实机，其独创的PAKALL型垃圾专用压轮较好地解决了垃圾压实机在行走、垃圾粉碎、压实及轮齿更换等方面存在的问题。进入20世纪90年代以来，宝马公司吸收全液压振动压路机成熟技术，对垃圾回填压实机进行全面改进，推出BC系列垃圾回填压实机。

    宝马BC系列第二代垃圾填方压实机包括3种规格以及2种变形，RB为带推土铲型，RS带装载斗型，共5种型号。表1所示。发动机采用道依茨和康明斯大功率涡轮增压水冷柴油机，单位重量功率储备系数可达8.23，满足环保的要求，提高了压实机的爬坡能力和通行能力，克服了风冷发动机在垃圾填埋场恶劣环境下风道容易堵塞的弊端，有助于在崎岖不平的垃圾填埋场进行高强度的作业，保证了压实机的工作可靠性。该机行走系统采用静液压闭式回路，4个低速大转矩液压马达直接驱动压轮，使动力得到了最佳匹配，与传统液力传动相比节省燃料15％；缩减了前后桥、变速器及传动轴，液压油的更换周期达到2000h，降低了养护费用。

    宝马垃圾回填压实机PAKALL采用多边形压实轮设计，配上可互换的压实齿，可以适应不同类型的垃圾物料的贯入、粉碎和压实，深V型的压实轮使该机在恶劣工况下具有优良的爬坡性能；压轮刮泥板可根据压实材料进行调整，清除压实轮之间的沉积废料；前后轮中间采用中央铰接，转向角为±40°，而横向摆动角可达±15°，使压轮对垃圾始终保持均匀压力，而不会使整机机架产生附加应力。该机机架采用全封闭框架密封设计，发动机进气口距离地面达4m，大大减轻了环境对发动机和其它传动部件的危害，延长了机器的保养间隔，空气滤清器的更换间隔周期达500h。

    该系列压实机专门设计了带护栏的驾驶室及维护保养通道和中央集中润滑系统等，大大方便了机器的维护保养。设有空气调节系统、封闭的隔振降噪驾驶室，室内噪音仅为72dB。采用电子转向，使机器的操作舒适性达到了一个很高的水平。
　　旋挖钻是属于工程机械中的桩工设备，施工桥梁、高楼或大厦时，用来打桩。随着我国基础施工行业的不断发展，施工企业逐渐了解到旋挖钻机的优越性，国内已经掀起“旋挖钻”热。在“旋挖钻”热带动市场的同时，国内旋挖钻机制造企业的数量也开始迅猛增长。但是，由于我国旋挖钻机的开发生产起步较晚，尽管一些龙头企业迅速崛起，全行业在产品同质化、技术水平和供需衔接等方面仍存在较大问题。
    
　　产品同质化倾向严重
    
　　在国内从事旋挖钻机制造和销售的20多家企业中，既有徐工、三一这样的大型集团公司，又有上海金泰这样的长期从事基础及勘探设备制造的专业公司，也有以基础施工为主业，最近几年才进入旋挖钻机制造领域的施工企业。这些企业中的绝大部分来自于原桩工机械以外的行业，它们的进入极大地改变了桩工机械行业的格局。但是，由于各公司进入旋挖钻机领域的时间、规模、投入程度、运作模式、开发及资金实力、企业背景等差异较大，呈现出来的成长速度及经营业绩也有极大不同。总体来看，由于大部分企业进入的时间都比较短，其产品尚未形成规模化和系列化，超过20家的企业产品规格型号仅仅接近30个。据统计，扭矩在200kNm级别上下的产品比例高达75%以上，而100kNm级别及以下的产品型号仅仅2个，其比例仅占8%。由此可见，产品的同质化倾向相当严重。
    
　　差距与国外产品的优势
    
　　国产旋挖钻的主要差距，首先表现在整体的液压系统与配置还达不到国外产品的先进水平。国外的优质产品液压系统一般都采用恒功率系统，或负荷传感系统，液压元件采用国际先进成熟的产品。其次，国产旋挖钻机的关键件如钻杆，特别是机锁式加压钻杆还不能满足主机的要求，主要原因是国产钢管在加工时，圆度和直线度达不到设计要求，无论是强度还是精度都不能满足要求；钻杆的加工工艺还处在摸索之中，焊接质量不能保证，焊后易变形，而且变形难以调整。

　　另外，国产旋挖钻机的整机外观及操作室内仪表盘的布置不如国外；国外的旋挖钻机有的装有全电脑操作系统，使操作手能实时掌握钻进深度、钻架垂直度，保证钻孔准确到达设计深度和保持良好的垂直度；实时掌握各系统工作情况，便于及时采取维修措施，保证钻机正常运转。而国产旋挖钻机的钻杆牙嵌与动力头啮合情况和钻杆状态无显示功能，操作手只能凭经验判断。

　　施工中，旋挖钻机在进行钻孔作业时，国产旋挖钻机因没有回位定位功能，所以在对准时耗费相当多的时间和精力，而且，人工对准精度低。而德国宝峨、意大利CMV公司的钻机都具有回位定位功能。所谓回位定位功能是指机器回转时能记录回转角度，待抛土后再回转回来时，一旦达到记录的角度后，自动停止。这样，保证其回到第一次回转前的位置。大大减轻了劳动强度、提高了生产效率及作业精度。

　　国外的旋挖钻机的钻杆牙嵌与动力头啮合情况和钻杆状态有显示功能，这是优于于国产旋挖钻机的一个主要方面。这些功能的增加确实是非常实用的。凡用过旋挖钻机的人都知道，钻杆牙嵌是极易磨损的(特别是在啮合不彻底的情况下)，磨损后的修复也是非常麻烦的。以往操作者只能凭自己的经验来感觉啮合情况，所以对操作者的熟练程度的要求很高。有了钻杆牙嵌啮合情况显示功能后，显示器上能精确地显示牙嵌的啮合情况，即便是一位没有经验的操作者也能很好地操作，同时大大地减轻了工人的劳动强度。在钻孔作业时，钻孔深度往往达几十米，由于地质情况、钻杆与钻杆、钻杆与钻头连接等方面的原因，造成钻杆、钻头脱落在孔内的事故，给施工单位造成很大的损失。钻杆状态的显示功能，为操作者提供一个可视的钻杆，方便了操作者，可有效避免事故的发生。

　　现在，国外旋挖钻机多功能化正成为一种趋势。即可选用多种钻具进行不同土层或岩层的作业，能通过更换钻具进行钻孔、连续墙成槽、预制桩施工、凿岩锚杆等作业。也就是说，钻机采用的是多用途模块式设计。可用于大口径短螺旋和旋挖斗回转施工；长螺旋施工；全护筒跟管施工；全护筒跟管+磨桩机施工；液压抓斗地下连续墙施工；高压旋喷施工；潜孔锤施工；预制桩施工等。针对不同工法的施工，只需要选装不同的工作附件，便可做到一机多用，节约使用成本。

　　国外的旋挖钻机采用电液比例伺服控制系统，PLC、CAN总线控制等，提高了定位钻孔精度，具有钻孔深度的自动化检测，荧光屏显示功能等，当钻机发生倾斜时，钻机会自动报警，并进行自动调整。采用能显示多种信息的多功能液晶显示器，能进行钻机控制、自动垂直调平、回转倒土控制、发动机的监控、钻孔深度测量及显示、车身工作状态动画显示及虚拟仪表显示、故障检测与报警等信息的显示。钻机的设计充分考虑操作人员的安全，并采取了一些措施，如驾驶室前窗配有FOPS(防坠物保护)；卷扬的高度限位；驾驶室内操作台安全控制；发动机、液压等参数显示、报警等。在控制功能上普遍采取和专业厂合作或自己开发专用控制器和控制软件。

　　国产旋挖钻机的出路

　　据统计，桩径较小，桩孔深度较浅的一般工业及民用建筑的桩基础量约占整个桩基工程量的65%以上，而桥梁桩等单桩承载要求高的桩基础量仅占30%左右。但是，在国产旋挖钻机中，扭矩为200kNm级别上下的产品比例高达75%%以上，而最适合于建筑桩基础的中小型旋挖钻机却鲜有市场投入。由此造成的局面是：一方面，绝大部分企业拥挤在较小的市场空间内互相大力厮杀，另一方面，实际需求较大的市场又严重缺乏适合的产品。旋挖钻机的规格品种与市场的实际分布脱节严重。

　　产品开发和施工工法的开发及为用户提供解决方案间的不平衡，是导致产品功能单一，多样化及个性化较差，产品缺乏延伸和扩展空间的主要原因；主机开发和配套的作业装置开发不平衡，对主机投入较多，对施工作业机具和施工管理装置等投入不够，是致使产品在使用时发生功能性障碍的主要原因。针对这些情况，企业应重点开发大、中、小等不同档次的旋挖钻机，特别是中、小型旋挖钻机。由于国内竞争激烈，应尽量降低成本，提高可靠性。

　　另外，企业要致力于旋挖钻机施工工法的研究。结合工法开发新产品，实现产品系列化，通过产品的个性化、差异化来满足客户的各种需求，并大力发展旋挖钻机品种，一方面是要善于向国外旋挖钻机企业学习并借鉴国外旋挖钻机先进技术，在借鉴的基础上设计、生产适合我国国情的旋挖钻机产品；另一方面要加大旋挖钻机创新的力度。研发具有中国特色的旋挖钻机，使国产旋挖钻机具有外国产品不能比拟的优势，满足国内市场需求，填补我国基础机械领域的空白。