郭傳新/GUO Chuan-xin(北京建筑機(jī)械化研究院，北京 100007)

我國樁工機(jī)械行業(yè)的發(fā)展回顧與展望

郭傳新/GUO Chuan-xin
(北京建筑機(jī)械化研究院，北京 100007)

[摘 要]系統(tǒng)回顧了我國從建國時(shí)期以來的樁工機(jī)械產(chǎn)品及技術(shù)的發(fā)展歷程，從4個(gè)方面總結(jié)了我國樁工機(jī)械行業(yè)的主要技術(shù)成就，在此基礎(chǔ)上指出了我國樁工機(jī)械行業(yè)未來產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展趨勢，對從業(yè)人員有一定參考借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]樁工機(jī)械；技術(shù)；回顧；發(fā)展

1 樁工機(jī)械行業(yè)的發(fā)展簡史

眾所周知，中華人民共和國成立以前，由于戰(zhàn)亂頻仍，經(jīng)濟(jì)蕭條，民國期間沒有樁工機(jī)械制造業(yè)。上世紀(jì)50年代初期，我國樁基礎(chǔ)施工所使用的是民國時(shí)代遺留下來從國外進(jìn)口的蒸汽式打樁機(jī)和笨重的落錘，施工工法都很落后。

第一個(gè)五年計(jì)劃期間，由于富拉爾基第一重機(jī)廠，武漢長江大橋等國家重點(diǎn)建設(shè)工程的需要，我國開始仿制國外3～10t單作用和雙作用蒸汽式打樁機(jī)以及原蘇聯(lián)的ΒΠ系列振動樁錘，開始有了以仿制為主的我國樁工機(jī)械制造業(yè)。廠家都是施工部門的修配廠，當(dāng)時(shí)還沒有專業(yè)的樁工機(jī)械生產(chǎn)廠。

上世紀(jì)60年代初，原第一機(jī)械工業(yè)部第五局（工程機(jī)械局）成立，我國開始組建樁工機(jī)械制造行業(yè)。上海電工機(jī)械廠改為上海工程機(jī)械廠，定點(diǎn)專門生產(chǎn)樁工機(jī)械，成為我國最早生產(chǎn)樁工機(jī)械的專業(yè)生產(chǎn)廠。

1964年政府機(jī)構(gòu)調(diào)整時(shí)，第一機(jī)械工業(yè)部建筑機(jī)械研究所（原為建工部建筑機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)研究所）第二研究室被確定為樁工機(jī)械研究室，從此開始了我國自行研制樁工機(jī)械的新時(shí)期。

從60年代中期到70年代末期這15年間是樁工機(jī)械行業(yè)發(fā)展壯大形成時(shí)期。在湖南常德由國家投資、上海工程機(jī)械廠負(fù)責(zé)包建，新建了專門生產(chǎn)樁工機(jī)械的規(guī)模較大的浦沅工程機(jī)械廠。爾后，天津攪拌機(jī)廠、鐵道部武漢橋梁機(jī)械廠、鄭州勘察機(jī)械廠、東臺機(jī)械廠、河北新河鉆機(jī)廠、北京施工機(jī)械廠、上?；A(chǔ)公司修配廠先后發(fā)展成為制造各種樁工機(jī)械的專業(yè)生產(chǎn)廠和兼業(yè)生產(chǎn)廠。由于認(rèn)真貫徹了科研、制造、使用密切結(jié)合的方針，科研單位與制造企業(yè)和樁工機(jī)械使用單位密切結(jié)合，樁工機(jī)械新產(chǎn)品開發(fā)研制與新工法密切結(jié)合，先后開發(fā)研制生產(chǎn)了筒式柴油打樁錘、導(dǎo)桿式柴油錘、軌道底盤三支點(diǎn)打樁架、長螺旋鉆孔機(jī)、潛水式鉆孔機(jī)、振動沉拔樁錘、振動沉拔樁架、液壓壓樁機(jī)、鋼絲繩式機(jī)械壓樁機(jī)、振沖器及多頭鉆機(jī)等，部分解決了國家重點(diǎn)建設(shè)工程的急需，替代了部分進(jìn)口，少量樁工機(jī)械還出口援到越南、阿爾巴尼亞、東南亞、南亞一些國家。

從上世紀(jì)70年代以來，特別是黨的十一屆三中全會以后到本世紀(jì)頭十余年來是我國樁工機(jī)械行業(yè)快速發(fā)展時(shí)期。蘭州建筑通用機(jī)械總廠、哈爾濱第一機(jī)器制造廠、北京城建機(jī)械廠、黑龍江雙城鉆機(jī)廠、瑞安建筑機(jī)械廠、江陰振沖器廠、瑞安振中工程機(jī)械廠、武漢建筑工程機(jī)械廠、湖南樁工機(jī)械廠、四川丹陵機(jī)械廠、桂林建工機(jī)械廠、上海探礦機(jī)械廠、北京樁工機(jī)械廠等企業(yè)也先后發(fā)展成為生產(chǎn)各種樁工機(jī)械的專業(yè)生產(chǎn)廠。建設(shè)部北京建筑機(jī)械綜合研究所設(shè)立了樁工機(jī)械研究室和專門與日本車輛制造公司技術(shù)合作聯(lián)合開發(fā)樁工機(jī)械新產(chǎn)品的CAD室。同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱建筑大學(xué)、南京建工學(xué)院、東北大學(xué)等高等院校除教學(xué)外，也從事樁工機(jī)械新產(chǎn)品、新技術(shù)、新原理的研究，并取得了一定的成果。

為加強(qiáng)行業(yè)管理，1984年5月樁工機(jī)械行業(yè)成立了隸屬于中國建筑機(jī)械化協(xié)會的樁工機(jī)械專業(yè)委員會，后改稱分會，成為連接政府與基層企業(yè)，連接制造、科研、使用單位的紐帶與橋梁。

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著我國經(jīng)濟(jì)總體規(guī)模的不斷增大，大量的大型、特大型基礎(chǔ)工程先后投入建設(shè)，其中，尤以于2001年正式動工、2006年建成通車的青藏鐵路格拉段（自青海格爾木至西藏拉薩）建設(shè)工程，對我國現(xiàn)代樁工機(jī)械的發(fā)展起到了歷史性的推動作用。由于工程工期、環(huán)境保護(hù)和地質(zhì)地貌、施工質(zhì)量及效率等多維度的高標(biāo)準(zhǔn)要求，在經(jīng)歷了多輪論證后，鐵道部最終決定采用以旋挖鉆機(jī)為主體的現(xiàn)代樁工機(jī)械投入到青藏鐵路的樁基工程施工中。僅在短短的2年內(nèi)，前后有近百臺云集在青藏鐵路的施工沿線。但這些旋挖鉆機(jī)幾乎都是德國、意大利等歐洲進(jìn)口的品牌。國內(nèi)的樁工機(jī)械企業(yè)、樁基施工單位對這種集機(jī)電液技術(shù)為一體的設(shè)備還尤為陌生。旋挖鉆機(jī)的高效、環(huán)保、施工質(zhì)量的可靠性等優(yōu)點(diǎn)以及豐厚的制造及施工利潤，極大地刺激并激發(fā)了國內(nèi)眾多工程機(jī)械大型公司，三一重工、徐工、中聯(lián)中科、宇通重工、北京南車、湖南山河智能等紛紛進(jìn)入樁工機(jī)械領(lǐng)域，自此我國的樁工機(jī)械行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展的黃金十年。

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)，2002年我國樁工機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)銷售金額約5億元，產(chǎn)品銷量1 000余臺，到2011年我國樁工機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)銷售金額80多億元，產(chǎn)品銷售量6 000余臺，產(chǎn)值10年翻了近16倍，是我國樁工機(jī)械行業(yè)歷史上發(fā)展最快的十年。為滿足我國基礎(chǔ)工程建設(shè)的需要，不僅原有的樁工機(jī)械得到了快速發(fā)展、產(chǎn)量大幅提高，而且開發(fā)了許多新的產(chǎn)品，如旋挖鉆機(jī)、液壓抓斗、多軸鉆機(jī)、大型柴油錘、大型振動錘、超大直徑工程鉆機(jī)、沖擊回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)、雙動力頭套管鉆機(jī)、大直徑氣動潛孔錘鑿巖鉆機(jī)等，產(chǎn)品的性能也得到大幅度提高。如今，國產(chǎn)樁工機(jī)械除極少數(shù)品種外已基本能滿足我國基礎(chǔ)施工的需要。

近幾年我國樁工機(jī)械已開始出口到世界許多國家和地區(qū)。目前，從產(chǎn)值上看，我們還趕不上德國、意大利等國家，但從數(shù)量上已達(dá)到世界第一。

如今，我國樁工機(jī)械行業(yè)主機(jī)和配套廠家已發(fā)展到近百家，并已形成了部屬研究院所、企業(yè)研究所、院校研究所（室）3個(gè)層次的開發(fā)科研設(shè)計(jì)力量。

2 樁工機(jī)械行業(yè)的主要技術(shù)成就

1)與施工工法密切結(jié)合，開發(fā)研制了一批新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了系列化、成套化 例如，柴油樁錘有筒式水冷、筒式風(fēng)冷和導(dǎo)桿式3個(gè)系列；振動樁錘有普通振動樁錘DZ系列，引進(jìn)日本建調(diào)（株）生產(chǎn)的KM，VM系列，可調(diào)偏心力矩振動樁錘DZJ系列，無級變頻變矩電驅(qū)振動樁錘DZPJ系列，免共振無級變頻電驅(qū)振動樁錘DZP系列，無級變頻變矩液壓振動樁錘YZPJ系列共6個(gè)系列；液壓打樁錘有1個(gè)系列；壓樁機(jī)有1個(gè)系列；長螺旋鉆孔機(jī)有步履式和履帶式2個(gè)系列；潛水式鉆孔機(jī)有1個(gè)系列；工程鉆機(jī)有轉(zhuǎn)盤式和動力頭式2個(gè)系列；振沖器有1個(gè)系列；樁架有步履式和履帶式2個(gè)系列；旋挖鉆機(jī)有1個(gè)系列；液壓抓斗有1個(gè)系列；多軸式鉆機(jī)有1個(gè)系列；潛孔錘鑿巖鉆機(jī)有1個(gè)系列；以上產(chǎn)品每個(gè)系列都有多種規(guī)格。

樁工機(jī)械的成套化主要體現(xiàn)在為完成各種樁基礎(chǔ)施工，可提供沖擊作用的柴油錘、液壓錘、振動作用的振動錘，靜壓作用的壓樁機(jī)，以及長螺旋、短螺旋、潛水式、轉(zhuǎn)盤式、回轉(zhuǎn)斗、動力頭式、沖抓式等各種成孔（樁孔）鉆機(jī)，滿足不同樁基礎(chǔ)施工和不同施工工法的需求。可提供走管式、軌道式、履帶式、懸掛式、步履式不同技術(shù)性能、不同生產(chǎn)成本的多種打樁架，可分別滿足大型重點(diǎn)工程、中小工程，一般民用村鎮(zhèn)建設(shè)工程的不同需求，可適應(yīng)不同技術(shù)資質(zhì)、不同經(jīng)濟(jì)實(shí)力的基礎(chǔ)施工企業(yè)的不同條件，適應(yīng)不同基礎(chǔ)施工現(xiàn)場“三通一平”等現(xiàn)場條件。

2）產(chǎn)品普遍采用了液壓傳動、機(jī)械振動、自動控制等先進(jìn)技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、仿真、有限元計(jì)算等先進(jìn)設(shè)計(jì)手段，產(chǎn)品技術(shù)水平上了新的檔次 履帶底盤三支點(diǎn)打樁架、液壓樁錘、旋挖鉆機(jī)、液壓抓斗、靜壓樁機(jī)、部分型號的工程鉆機(jī)均采用了全液壓傳動。采用液壓傳動，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、調(diào)速性能好，過載保護(hù)性能好，操縱輕便。振動樁錘和振沖器是樁工機(jī)械利用振動技術(shù)的典型產(chǎn)品。振動樁錘以一定方向的激振力、激振頻率、振幅的振動作用，在土壤N值不大于50的土質(zhì)條件下沉拔鋼管樁、鋼板樁、施工振動沉管灌注樁具有施工效率高、樁體密實(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。振動樁錘目前已普遍使用專門設(shè)計(jì)特殊構(gòu)造的耐振型電機(jī)、產(chǎn)品的使用可靠性與壽命都得到了顯著提高。為了適應(yīng)不同地質(zhì)條件的施工，發(fā)展振動主參數(shù)可調(diào)的振動樁錘是發(fā)展方向。由北京建筑機(jī)械化研究院研制的DZJ系列液壓式可調(diào)偏心力矩振動錘已達(dá)到了上述要求。可調(diào)偏心力矩振動錘還具有啟動方便、啟動、停機(jī)過程中能躲過樁架固有振動頻率，防止樁架共振破壞的優(yōu)點(diǎn)。振沖器是利用機(jī)械振動加固軟地基的施工機(jī)械，目前已廣泛應(yīng)用。

3）采用新原理、新結(jié)構(gòu)研制了一批適合我國地質(zhì)條件等特點(diǎn)的樁工機(jī)械 為了在軟土地區(qū)進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，并減少施工公害，在上世紀(jì)70年代初，根據(jù)北京地鐵工程急需，我國研制成功了用于工字鋼樁的液壓式錨樁、平衡反力的DY320型壓樁機(jī)，可同時(shí)壓兩顆樁，單樁壓力達(dá)320t；以后又相繼研制成功液壓式配重平衡、混凝土預(yù)制樁單樁壓樁機(jī)，使用性能好。壓樁機(jī)還具有無空氣污染、無噪音、無振動沖擊等優(yōu)點(diǎn)，目前已批量系列生產(chǎn)。液壓步履式打樁架也是具有我國特點(diǎn)的樁工機(jī)械，該機(jī)采用液壓傳動步履式新結(jié)構(gòu)原理，接地比壓低，通過性能好，能前后左右行走移位，也能回轉(zhuǎn)，是一種結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)比較低、性能比較完善、操縱方便省力，技術(shù)適應(yīng)性能可靠的打樁架，目前已系列批量生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用在樁基礎(chǔ)施工工程。液壓式可調(diào)偏心力矩振動錘采用具有我國自己特點(diǎn)的特殊結(jié)構(gòu)的偏心力矩?zé)o級調(diào)節(jié)新原理機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了激振力從0到最大，振幅從0到最大的無級調(diào)節(jié)，顯著地提高了在不同土質(zhì)條件下沉拔樁的性能。在國外展覽時(shí)，受到了國外同行的高度評價(jià)，稱贊是新時(shí)代的振動樁錘。

4）引進(jìn)、消化、吸收國外技術(shù)，促進(jìn)了我國樁工機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平的不斷提高 改革開放以來，我國樁工機(jī)械行業(yè)也進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)品的引進(jìn)，通過引進(jìn)、消化、吸收進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，促使了我國樁工機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平的不斷提高。1983年、1995年和1998年，上海工程機(jī)械廠以許可證方式分別引進(jìn)了德國 DEIMAG公司風(fēng)冷筒式柴油樁錘系列、日本車輛雙作液壓樁錘系列和履帶底盤三支點(diǎn)液壓打樁架的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。1984年，撫順挖掘機(jī)廠以許可證形式引進(jìn)日建機(jī)履帶底盤三支點(diǎn)液壓打樁機(jī)。1986年，蘭州建筑通用機(jī)械總廠以許可證形式引進(jìn)日本建調(diào)神戶振動沉拔樁錘系列。1988年，北京城市建設(shè)工程機(jī)械廠引進(jìn)意大利土力公司附著式大直徑旋挖鉆。1994年，鄭州勘察機(jī)械廠以許可證形式引進(jìn)英國BSP附著式大直徑回轉(zhuǎn)斗(短螺旋)鉆機(jī)。

引進(jìn)的產(chǎn)品經(jīng)消化、吸收，多數(shù)項(xiàng)目已批量投產(chǎn)，國產(chǎn)化率達(dá)到了60%～100%，其中振動樁錘、柴油樁錘已達(dá)90%以上，其他引進(jìn)項(xiàng)目為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，關(guān)鍵的基礎(chǔ)零部件，如發(fā)動機(jī)、液壓液力元件，重要原材料仍有國外配套，國產(chǎn)化率在60%～80%左右。引進(jìn)國外技術(shù)產(chǎn)品，通過技術(shù)轉(zhuǎn)化，也促進(jìn)了我國樁工機(jī)械產(chǎn)品的不斷改進(jìn)。例如北京建筑機(jī)械化研究院與日本車輛制造株式會社進(jìn)行了樁工機(jī)械多種產(chǎn)品的聯(lián)合設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)合作，促進(jìn)了我國技術(shù)人員對日車技術(shù)產(chǎn)品的全面深入了解，顯著地提高了樁工機(jī)械設(shè)計(jì)開發(fā)研究能力。

3 樁工機(jī)械行業(yè)的發(fā)展方向

1）進(jìn)一步與基礎(chǔ)施工工法密切結(jié)合，結(jié)合我

國國情，引進(jìn)必要的國外產(chǎn)品技術(shù)，發(fā)展更多的新品種、新規(guī)格，滿足各種不同工程施工需要和不同施工用戶需要。目前，特別要加速發(fā)展地下防滲擋土連續(xù)墻施工設(shè)備和多功能大直徑鉆孔機(jī)械。

2）進(jìn)一步消化吸收引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)，在樁工機(jī)械的傳動、操縱、控制、安全保護(hù)等系統(tǒng)普遍采用液壓、電子等機(jī)電液一體化新技術(shù)，使樁工機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平上一個(gè)新的檔次，性能更先進(jìn)，操縱更方便、舒適，實(shí)用更可靠、安全。

3）進(jìn)一步解決樁工機(jī)械在城市施工的公害問題。發(fā)展超高頻（50Hz以上）低振幅式振動沉拔樁錘，降低振動樁錘的振動危害；進(jìn)一步改進(jìn)柴油樁錘的燃料霧化系統(tǒng)和吸排氣系統(tǒng)，提高燃燒效果，降低空氣污染；發(fā)展液壓樁錘，降低施工沖擊噪音徹底解決廢氣污染問題；在鉆孔機(jī)產(chǎn)品中，發(fā)展全套管護(hù)壁產(chǎn)品或不需護(hù)壁的新工法、新設(shè)備，解決施工工程中泥漿護(hù)壁污染問題。

4）樁工機(jī)械在施工時(shí)工況惡劣，更易受損壞和磨損，不斷提高樁工機(jī)械的使用可靠性和壽命是一個(gè)重要課題。要進(jìn)一步發(fā)展推廣應(yīng)用振動樁錘專用的高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、起動力矩大、絕緣等級高、過載能力強(qiáng)的耐振電機(jī)，恒功率調(diào)速、起動力矩大、絕緣等級高、過載能力強(qiáng)的鉆孔機(jī)專用電機(jī)，解決使用普通電機(jī)存在的故障多、易損壞等問題。采用新材料、新工藝，不斷提高活塞環(huán)、密封件、鉆桿鉆頭葉片、斗齒等易損件的使用壽命。樁工機(jī)械振動和沖擊作用勢必對機(jī)械本身造成損壞或加大磨損，造成連接件松動，引起機(jī)器故障。因此，要設(shè)法防止因振動、沖擊引起的機(jī)器本身的損壞。

（編輯 張磊慶）

［基金項(xiàng)目］國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAJ02B06)

［中圖分類號］TU67

［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］C

［文章編號］1001-1366(2015)03-0029-03

［收稿日期］2015-01-26

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