電動式“環(huán)刀”取土機(jī)具的研制與應(yīng)用

劉敏香+靳武生+崔潔

“環(huán)刀”是堤防加固 、水庫筑壩、水渠筑堤等土方工程施工過程中常用的檢測土方干密度的工具。傳統(tǒng)的“環(huán)刀”取土都是工人拿洋鎬、鐵鍬來挖取，不但勞動強(qiáng)度大、工作效率低，而且在挖取過程中的“環(huán)刀”經(jīng)常被擾動，容易造成干密度檢測數(shù)值的不準(zhǔn)確。在國家重點水利工程南水北調(diào)工程渠堤施工中，土方填筑量大，干密度檢測“點次”多，人工“環(huán)刀”取土的工作量大，勞動強(qiáng)度高。為了提高“環(huán)刀”取土的工作效率，降低工人的勞動強(qiáng)度，減輕對“環(huán)刀”的擾動，確保干密度檢測數(shù)值的準(zhǔn)確性，焦作市黃河華龍工程有限公司的技術(shù)人員針對傳統(tǒng)“環(huán)刀”取土存在的缺點和不足，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，并結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況反復(fù)研究、試驗，終于完成了電動式“環(huán)刀”取土機(jī)具的研制。該機(jī)具的研制成功，使“環(huán)刀”取土的方法由人工式變?yōu)殡妱邮?，操作方便，省時省力，“環(huán)刀”受擾動小，檢測數(shù)值準(zhǔn)確性高。

一、 研制過程

焦作市黃河華龍工程有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)的南水北調(diào)中線工程南陽淅鄧段施工6標(biāo)，其渠道工程土方填筑量達(dá)到300多萬立方米，設(shè)計壓實度為0.98;經(jīng)壓實試驗，要達(dá)到0.98的設(shè)計壓實度，需22噸以上振動碾壓實8遍。在這種壓實度下，人工用洋鎬、鐵鍬“環(huán)刀”取土非常吃力，工作效率低，勞動強(qiáng)度大，“環(huán)刀”容易受擾動，干密度檢測數(shù)值不準(zhǔn)確。如何快捷、省力地松動“環(huán)刀”四周的土料，又不使“環(huán)刀”和“環(huán)刀”內(nèi)的土料受到擾動，確保干密度檢測的準(zhǔn)確性，成了此次“環(huán)刀”取土的難點。該公司技術(shù)人員針對上述難點，經(jīng)過分析研究，認(rèn)為可借鑒沖擊鉆打孔的工作原理，先在“環(huán)刀”四周打若干個孔，在確?！碍h(huán)刀”不受擾動的情況下，使“環(huán)刀”周圍的土料松動，便可輕松地取出“環(huán)刀”。經(jīng)過研究和試驗，該公司成功研制出了電動式“環(huán)刀”取土機(jī)具。

電動式“環(huán)刀”取土機(jī)具主要由蓄電池、逆變器、沖擊鉆、防擾動鐵盤和鐵撬板組成。公司采用蓄電池和逆變器相結(jié)合，直流電變交流電方法，解決了施工現(xiàn)場的電源問題;用沖擊鉆打孔使“環(huán)刀”取土的效率明顯提高;為了解決“環(huán)刀”易被擾動而影響檢測數(shù)值準(zhǔn)確度的問題，公司專門制作了防擾動鐵盤，用以保護(hù)環(huán)刀在打孔時不受擾動。

電動式“環(huán)刀”取土機(jī)具的工作原理是：首先將逆變器的正負(fù)極和蓄電池的正負(fù)極相連接，其次將沖擊鉆插頭插到逆變器插座上，再將防擾動鐵盤放在“環(huán)刀”的正上方，用錘子敲打使其三條腿釘入地面固定牢固，用沖擊鉆在防擾動鐵盤上的預(yù)留孔隙內(nèi)打孔 ，使“環(huán)刀”四周的土料松動，然后拿走防擾動鐵盤，最后用鐵撬板將“環(huán)刀”取出即可。

二、 主要創(chuàng)新點

電動式“環(huán)刀”挖取機(jī)具在南水北調(diào)淅鄧段施工6標(biāo)渠堤堰工程施工中應(yīng)用達(dá)3個多月。經(jīng)實踐證明，該機(jī)具較人工用洋鎬、鐵鍬等人工式“環(huán)刀”取土方式有以下幾個方面的創(chuàng)新點：

1.實現(xiàn)了人工式挖取“環(huán)刀”的工作方法向電動式挖取操作模式的轉(zhuǎn)變

該機(jī)具的使用，使“環(huán)刀”的松土工作，由洋鎬、鐵鍬等工具松土的傳統(tǒng)工作方法變?yōu)闆_擊鉆打孔松土，電動式“環(huán)刀”取土的新的操作模式。工人用該機(jī)具可以不費力氣輕松地將“環(huán)刀”取出，極大地減輕了勞動強(qiáng)度。

2.工作效率高，節(jié)省時間

電動式“環(huán)刀”取土機(jī)具的使用，使工作效率成倍提高，工人使用洋鎬、鐵鍬挖取一個“環(huán)刀”的時間為3分鐘左右，用該機(jī)具挖取一個“環(huán)刀”僅需 1分鐘左右，效率成倍提高。

3.挖取過程“環(huán)刀”不受擾動，確保干密度檢測的準(zhǔn)確性

該機(jī)具的防擾動鐵盤可有效對“環(huán)刀”及周圍的原狀土進(jìn)行保護(hù)，所以在挖取“環(huán)刀”、打孔松土的過程中，“環(huán)刀”可以在不受擾動的情況下，將其完整地取出來，這樣所取出的“環(huán)刀”沒受擾動，測出的干密度和壓實度數(shù)值的準(zhǔn)確度就比較高。

三、 運行情況及取得的效益

電動式“環(huán)刀”取土機(jī)具在南水北調(diào)工程淅鄧段施工6標(biāo)的渠堤土方工程施工中應(yīng)用以來，得到了施工人員的一致好評。該機(jī)具在項目中應(yīng)用廣泛，使用頻率多，獲取的數(shù)值準(zhǔn)確度高，不僅為工程施工提供了翔實、豐富的技術(shù)信息，還提升了施工質(zhì)量，為施工過程中的其他環(huán)節(jié)爭取了更多的施工時間，取得了較好的成效。第一，它有效地解決了傳統(tǒng)施工技術(shù)的不足，實現(xiàn)了“環(huán)刀”取土的自動化操作;第二，它加快了現(xiàn)場施工人員挖取 “環(huán)刀”的速度，節(jié)省了施工時間;第三，它有效減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率和干密度的檢測質(zhì)量;第四，它降低了施工勞動力成本，增加了項目效益。