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1、防汛抢险挖掘机插桩器的研制与应用林喜才? 查福林? 丁连兵? 孙建军 (范县黄河河务局 )1? 研制背景和原因 历史上利用桩绳秸料厢埽修筑御水工事技 术源源流长, 下埽用桩必不可少。长期以来, 在 堤坝护岸、 堵口截流、 修建堤坝及其险情抢护的 过程中, 修做桩柳护岸、 口门截流堵复水中打桩 和下埽抛枕岸上打桩等, 是抗洪抢险中常常遇 到且非常重要的一项工作, 打桩的快慢直接影 响到抢险的速度和成败。以往, 水中打桩多以 船只或搭架为平台, 借助一种机械外力将木桩 插入水下地层中, 但由于现行河道中缺乏能作 为载体的大型船只, 关键时刻找不到, 给抢险工 作造成被动局面; 在水中搭架打桩施工难
2、度大, 稳定性甚差, 人身安全无保障, 受多方面条件的 局限, 适宜用水中打桩的方法抢护险情而采用 的甚少。岸上打桩方式以油锤、 手硪人工打桩 为主, 动用劳力多, 劳动强度大, 工作效率低, 而 已有的打桩机械也存在机动性差, 操作不便, 安 全性、 稳定性差等缺点, 不能很好的满足抢险打 桩作业的要求。根据防汛抢险实现机械化的要 求, 为充分利用当前抢险大都使用大型挖掘机 的先前条件, 最大限度地开发挖掘机在抢险中 应用潜力, 使其发挥更大作用, 提高抢险效率, 减轻抢险人员的劳动强度, 我局工程抢险技术 人员, 开动脑筋, 潜心研究, 设计研制出了防汛 抢险挖掘机插桩器。 2? 研制过程
3、 结合多年来防汛抢险实战需要, 广泛利用 抢险现场的挖掘机进行插桩或打桩, 从 2005年 5月开始, 我局抢险技术人员致力于开发和研究 易与挖掘机运动铲斗适宜部位连接的插桩辅助 设备。本设备初期名称为挖掘机打桩连接器, 其目的是为了克服在岸上人工打桩、 挖掘机摁 桩时人工把扶极不安全的弊端。由于初期构思 理念的局限性, 挖掘机打桩连接器只适用于岸 上摁压顶桩, 缺乏在水中下桩的功能。为扩大 适用范围, 提高其在抢险施工中的使用几率, 将 挖掘机打桩连接器改为挖掘机插桩器, 使之内 涵延伸, 功用增多。通过查阅大量的有关技术 资料, 了解挖掘机大小臂伸缩及其铲斗多方位运动的性能, 拟定了挖掘机
4、插桩器的设计思路。 通过模拟设计和实际组件制作, 对该设备的构 架尺寸、 连接装置、 夹桩定位及松桩装置进行了 多次改进, 使之逐步趋于完善, 并取得成功, 在 实践中已得到应用。 2 . 1? 基本原理 该设备是挖掘机插桩的辅助设备, 以螺栓 刚性联结的方式, 将其安置固定在挖掘机铲斗 的左侧, 使之与铲斗形成一体。依靠挖掘机自 身重量及铲斗的摁压功能平衡插桩过程中的阻 力, 当静压力大于木桩的入土阻力时, 夹卡在插 桩器上的木桩就沿入土方向随着铲斗向下的运 动速度逐步压入水中或岸边的地层中。水中插 桩, 先在岸上将木桩插放于插桩器夹口上, 通过 锁紧装置夹紧木桩, 经过铲斗提升和水平运动,
5、 在插桩位置向下摁压木桩, 达到水下入泥要求 深度或水上保留高度后, 凭靠岸上人工操作插 桩器松紧旋转轮上的绳索, 使旋转轮逆时针旋 转, 卡口张开, 挖掘机铲斗升起, 实现插桩器与 木桩的完全脱离, 即完成一个插桩作业。岸上 插桩时, 首先将岸上插桩专用活动性钢筒 ( 145 mm )卡死在插桩器的卡口中, 使二者成为一体, 再把木桩插入钢筒内, 可不直接使用卡口, 连续 进行插桩, 当木桩被摁压到要求入土深度后, 将 铲斗升起, 即可完成一个打桩作业。 2 . 2? 主要技术参数 2 . 2 . 1? 主设备 ? 动能来源: 320BL或 325BL卡特挖掘机挖掘机主臂压入力: 150 2
6、00千牛顿 ! 挖掘机主臂长: 8米 主臂旋转角度: ?= 360# 2 . 2 . 2? 插桩器 ? 外型尺寸: 500mm 400mm 500mm自身重量: 52kg ! 卡口张合范围: 80 250 mm 松紧轮旋转卡口开合频率: 6mm /圈 % 木桩直径适用范围: 90 230mm另用插桩器两侧边的松 紧螺杆起辅助固定作用, 使插桩器与铲斗成为 一体。 夹桩锁紧装置引用螺旋升降原理, 采用厚 16mm的钢板焊接而成, 两侧竖向各与主钢板焊 接, 中部焊制为一边能固定转动、 另一边能张开 的活动式卡口, 卡口内设置活动滑槽、 螺丝杠 ( 32mm)及夹桩的夹板, 活动夹板通过螺丝杠与
7、外部的旋转轮 ( 180mm )连接, 夹板通过旋转轮 旋转起木桩夹紧和松开的作用。竖向钢板以上 90mm处焊有水平钢板, 起木桩上端顶托的作 用, 水平钢板下部左右两边各焊制角钢一个, 以 承受木桩偏心侧应力。在岸上插桩时, 一般使 用备用的活动性钢筒, 其内径 145mm, 高 300 mm。 卡口张开装置与卡桩锁紧装置一脉相承, 只要拉动旋转轮上的绳索逆时针转动, 卡口张 开, 铲斗提升, 木桩脱离。当插压大直径的木桩 时, 卡口张开一定宽度后, 整个卡口将自行侧向 张开, 铲斗水平移动则更能实现木桩的完全脱 离。 2 . 4? 操作步骤 2 . 4 . 1? 机械操作手将挖掘机开到打桩
8、位置, 由 辅助人员在岸边的地面上将插桩器安装在铲斗 上, 使之牢固连接。 2 . 4 . 2? 机械操作手确定插桩车位后, 1名 辅助人员将木桩插放到插桩器的卡口内, 另一 名辅助人员顺时针旋转旋转轮将木桩卡死固定 好, 辅助人员在岸上扯好旋转轮上的绳索, 挖掘 机铲斗升起后, 转动主臂, 使木桩竖直移动到打 桩位置。 2 . 4 . 3? 机械操作手操作液压装置使主臂下 落, 木桩下端对准打桩位置, 依靠挖掘机自身强 大的静压力将木桩插入地层中。 2 . 4 . 4? 当木桩插到要求深度或地面上预留 高度时, 挖掘机操作手停止主臂液压操作, 岸上 辅助人员拉动旋转轮上绳索, 使旋转轮逆时针
9、旋转, 插桩器卡口张开, 机械操作手操作液压装 置, 升起主臂, 即一个位置插桩完成, 重复以上 操作可继续插桩。 3? 主要创新点 3 . 1? 填补了利用挖掘机在水中插桩辅助设备的 空白。当堤坝前行洪走溜, 修做护岸在向水中 打桩时, 可将制作的插桩器安装在挖掘机铲斗 上进行插桩, 改变了以往以船只作平台或搭架 向水中打桩的方式, 它是一种崭新的插桩辅助 设备。 3 . 2? 采用静压力压桩方式, 确保了堤坝建筑物 的稳定和安全。利用插桩器插桩是一种静力沉 桩方式, 完全避免了锤击打桩所产生的振动, 它 对堤坝或河岸本身、 地基及邻近建筑物的振动 影响很小, 不会因为插桩作业导致地层结构的
10、 破坏和险情的进一步扩大, 可被广泛应用于抢 险沉桩工程。 3 . 3? 实现了在水中非人工直接接触的情况下立 桩定位、 插桩、 脱桩等功能, 稳定性好, 安全可 靠。插桩器与铲斗牢固联结, 主臂及铲斗的升 起由液压控制, 在水中插桩, 伸展长臂可以将木 桩准确、 稳定地插入预定位置, 快捷高效, 从根 本上解决了水中打桩难和不安全的问题; 又可 在岸上压桩, 代替人工打桩传统作业方式, 不需 人工把扶, 确保了操作人员的安全。 3 . 4? 装卸方便, 适用性强。在挖掘机铲斗上安 装上插桩器, 在不破坏挖掘机原有结构、 不增加 外部动力、 不减少原有功能的情况下, 增加了夹 桩和插桩的功能。
11、插桩器能在短时间内快速安 装, 完成插桩作业后可简单操作即时卸下, 不影 响挖掘机从事挖土、 装石等抢险施工, 装卸比较 方便, 实用性较强。 4? 应用情况及效益分析 4 . 1? 应用情况 利用挖掘机插桩器插桩作业, 有效地克服 了传统打桩在操作过程中存在的操作难度大、 安全性能差、 劳动强度高、 生产效率低等问题, 因其具有机动灵活、 高效安全、 实用性强的特 点, 该设备具有一定的实际应用价值, 在 2006年 防洪工程抢险中已得到应用。 在辛庄滩区护滩工程抢修护岸过程中, 利 用现场抢险的挖掘机, 安装上插桩器进行水中 插桩, 修做桩柳护岸工程。共需抢修护岸 80 m, 每隔 2m
12、布桩 1根, 在水中插桩 40根共用时 1小(10(时 (包含夹桩、 插桩、 卸桩、 挖掘机移位用时 ), 平 均完成一根桩需用时 1 . 5分钟; 在挖掘机插桩前 行的同时, 抢险队员 40人随后就迅速在桩内抛 填柳枝, 抢做桩柳护岸, 整个工段填柳共用时 80 分钟; 挖掘机在水中插完桩后, 接着在岸上插顶 桩, 每间隔 4m1根, 共插桩 21根用时 20分钟 (包含向管内插桩、 压桩、 挖掘机移位用时 ), 平 均完成一根顶桩需用时 1分钟; 之后用绳缆将水 中桩与顶桩拴连在一起, 用时 10分钟。完成整 个桩柳护岸工程前后共历时 1小时 30分钟。 如果不采用挖掘机插桩器插桩, 不作
13、桩柳 护岸, 而采用抛投柳石枕的方法进行护岸, 在抛 投料物数量和打顶桩数量相等的情况下, 共需 抛长 8m、 1000 mm的柳石枕 20个, 40名抢险队 员分成 4班, 每班需抛枕 5个, 每个枕需用时 30 分钟 (包括打顶桩 ), 按分班同时作业这样计算, 完成整个柳石枕工程前后需历时 2小时 30分 钟。通过上述两种不同的抢险方法对比, 利用 挖掘机插桩器插桩实施桩柳护岸可提前 1小时 完成抢险任务, 为保证护滩工程和滩区人民群 众的生命财产安全赢得了宝贵的时间。 上述挖掘机插顶桩 21根, 用时 20分钟 (包 含向管内插桩、 压桩、 挖掘机移位用时 ), 平均每 插一根桩约需
14、1分钟; 一般情况下, 利用手硪打 桩平均 3分钟打完一根桩。通过对比, 利用插桩 器插桩比人工手硪打桩效率提高了 3 倍, 插桩 时不需专人扶桩, 确保了操作人员的安全。同 时还节约了大量的人力, 提高了抢险效率。 4 . 2? 效益分析该设备的研制成功, 为利用挖掘机抢险打 桩提供了一个崭新的辅助设备, 拓宽了挖掘机 应用于抢险的功能, 有效地解决了水中打桩难 的问题, 在一定程度上摆脱了人工打桩作业的 局面, 不仅节省了大量的人力、 物力, 而且抢险 效率也得到大幅度提高, 具有显著的经济效益 和社会效益。 以一个台班计算, 人工打顶桩 60 80kg手 硪需两组打桩人员, 一组需 8人
15、, 共计 16个人 工, 人工费以 30元 /工日计, 供需费用 480元, 按 每 3分钟打 1根桩, 每小时打桩 20根, 1个台班 共打桩 160根, 每打 1根桩折合费用 3元。利用 挖掘机插顶桩需 2个人工, 人工费以 50元 /工日 计, 共需人工费 100元, 挖掘机租用一个台班 800元, 供需费用 900元; 挖掘机每小时插桩 60 根, 1个台班共插桩 480根, 每插 1根桩折合费 用 1 . 9元。与人工对比, 每台班打桩效率是人工 的 3倍, 一根桩可节约费用 1 . 1元, 再加上少用 14个人工节约临时住房等其它费用, 所产生的 经济效益是十分明显的; 同时也大大
16、降低了劳 动强度, 节省了大量人力, 提高了抢险效率, 所 产生的社会效益, 就是确保防洪安全、 确保千百 万人民群众的生命和财产安全。 5? 已获奖励 该成果已荣获河南河务局 2006 2007年度 应用技术类创新成果特等奖, 荣获黄河水利委 员会 2006 2007年度应用技术类创新成果三等 奖。浅谈混凝土搅拌站在防洪工程中的应用邢仁君? 浮俊超? 陈润杰 (焦作市黄河华龙工程有限公司 )1? 前言 随着治黄事业的发展, 混凝土工程的应用 将越来越多, 那种传统的生产混凝土搅拌机, 由 于质量难以保证, 生产效率较低, 噪声及粉尘污 染大, 已不能适应大量混凝土工程的施工要求, 正逐步向混凝土搅拌站发展。 2006年 7月, 焦 作市黄河华龙工程有限公司中标河南焦作张王 庄控导工程 ( 33 48坝 ), 该工程混凝土浇筑量 较大, 如果使用传统的混凝土搅拌机已不能适应施工要求。为此, 该工程引进使用了由扬州 柳工建设机械有限公司生产的 JS750型强制式 双卧轴混凝土搅拌机。不仅保证了混凝土质 量, 加快了施工进度, 加强了工程环保, 而且还 降低了
