1、水平旋喷钻机的研究北京市三一重机有限公司王东华2005年12月5日水平旋喷技术的背景及应用领域 在国际上，水平旋喷技术已成为地下工程的主流工法。意大利、日本已经应用该技术成功地修建了四十座隧道。在国内，由于机械设备及其配套技术落后，该项技术还未进入真正地工程应用。水平旋喷技术主要适用于地下铁道、隧道、矿山井巷等地下工程的超前加固以及软地基处理、防渗帷幕、边坡锚固等地基处理和地质灾害防治工程中。水平旋喷技术的优点 水平旋喷技术和其它隧道施工技术相比，主要优点是：可控性好，可形成水平的加固体，避免从地面进行施工；加固体强度高，能保证足够的尺寸，可形成连续的拱形结构，受力性能好，能对隧道开挖起到超前
2、支护功能；止水性好，保持砂和淤泥质土不流失。另外水平旋喷技术施工效率高，设备投资小，减少支护过程，施工费用低，能对付含水含砂地层，因此在一定意义上可以替代盾构机。水平旋喷钻机的市场前景 随着我国社会经济的发展，地下空间的建设不断扩大，全国七大城市拟建的地铁工程、铁路公路隧道、水电工程等，仅北京市将增加7条地铁线路，100多公里。工程渴望采用，市场前景好。但是，在我国，目前专业的水平旋喷钻机还是空白。早年曾作过水平旋喷试验的钻机只是用地质钻机改制而成，制造简陋，水平不高，施工效率低，自动化程度低、配套设施落后，施工质量难以保证。因此影响了水平旋喷施工技术的应用（如图所示15）。国外的专业水平旋喷
3、钻机价格昂贵，国内用户难以接受。意大利RADIO 公司的PG125水平旋喷钻机售价达55万欧元，如图所示17。水平旋喷技术的研究内容 1、水平旋喷钻机的研制：主要包括主机、高压注浆泵及自动控制系统等的研制，最终实现系列化、模块化；2、施工工法的研究：主要包括泥浆的排放以及止浆方法，特殊地层工艺，芯材的插入等 3、喷射注浆加固体力学性能的研究：主要包括加固比重、弹模、抗压强度等物理指标；4、喷射加固效果的数值仿真及设计方法的研究：通过实际的工程，采用数值仿真的方法，来说明喷射注浆加固的力学效果。水平旋喷技术施工工法示意图SJD-12型水平旋喷钻机总图SJD-12水平旋喷钻机施工范围图SJD-12
4、水平旋喷钻机三维工况图桅杆上仰15度工作情况桅杆下倾的工作情况桅杆转到车体侧面的工作情况SJD-12水平旋喷钻机与意大利SM-475钻机总体参数比较SJD-12水平旋喷钻机的特点整机履带行走，体积小、重量轻，结构紧凑，价格便宜等优点。动力头扭矩大（12000牛顿米），钻进与旋喷钻速范围广，均采用电比例控制，定位快准。旋喷时行程可达12米。桅杆可从下倾30度转到上仰15度，同时桅杆可在垂直面内（隧道断面）做240度的回转，形成椭圆状。施工高效快捷。双臂架支撑机构，支承稳定，避免在深孔作业时产生漂移。PLC集中控制，自动检测、调整和显示钻孔深度、倾角，具有故障报警功能。操作台可与主机分开，实现远距
5、离操作控制。双动力源：钻机行走采用柴油机驱动，机动灵活，主工作回路采用电动机驱动，无废气污染，安全环保。注浆参数监测仪实时监控旋转速度、提升速度、流量、压力等参数，确保施工质量。国内早年的水平地质钻机意大利RADIO公司专业水平旋喷钻机 意大利RODIO公司设备能力很强，水平旋喷长度可达14米，加固体直径可达1.5米，抗压强度达18 MPa，接近C20级混凝土，在水平旋喷柱体相搭接形成的旋喷拱棚的保护下，通过对开挖过程中设置的拱筋受力量测表明，其受力极小，说明旋喷拱棚刚度好，承受住了山体的压力。PG125钻机照片意大利soilmec公司的系列水平旋喷钻机 技术特点(1)意大利土力公司的水平旋喷钻机已成系列化，SM75SM500，能适合于各种不同的工程需要；(2)专业旋喷钻机一次性可钻进14m，其工作示意图如下所示SM475水平旋喷钻机示意图SM475水平旋喷钻机示意图SM575水平旋喷钻机照片 SM605水平旋喷钻机施工照片 SM400多功能型钻机照片 结论 本文研究的水平旋喷钻机技术性能指标达到了国际同类产品水平。可迅速形成连续的拱棚或排桩，施工效率高，工期短；加固体可作为工程的一部分（支护减少），施工费用低；设备便宜，只是盾构机的1/101/20；特别是能对付含水含砂地层，对地层的扰动小，防止水土流失，防止地面沉降和自然灾害。因此工程应用将会产生极大的社会效益和经济效益。
