鋼板樁自動(dòng)清洗設(shè)備的研究

趙 博

（遼寧紫竹高科裝備股份有限公司，遼寧 鞍山 114000）

關(guān)鍵字：鋼板樁清理；無水；替代人工

1 引言

鋼板樁在打入地下形成圍墻后需要長時(shí)間埋在地下，使用完成后拔出地面時(shí)鋼板樁上會(huì)帶有大量的泥土。根據(jù)地質(zhì)的不同，鋼板樁上附著的泥土也各不相同，有普通的黑土、黏土以及各種淤泥，在一些特殊地質(zhì)條件下的鋼板樁使用后，上面附著的泥土具有特殊的物理性能，如附著力大、粘度高、日光曬干后會(huì)形成表面極硬的干粘土，其硬度不亞于巖石。

通常鋼板樁使用完成后都需要進(jìn)行清理，清除鋼板樁表面附著的泥土，如果不進(jìn)行清理，泥土?xí)窀珊缶蜁?huì)在鋼板樁表面形成堅(jiān)硬的附著物，難以清除，如果不進(jìn)行清理，鋼板樁轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)會(huì)額外增加近一倍的重量，運(yùn)輸費(fèi)用翻倍，造成極大的浪費(fèi)。

2 鋼板樁清理存在的問題

1）通常清理鋼板樁最好的方式是采用高壓水進(jìn)行沖洗，但是我國水資源短缺，而且大城市對(duì)水的管理極為嚴(yán)格，因此不適合大范圍使用。

2）目前鋼板樁都是采用人工清理，使用大錘敲擊鋼板樁，將鋼板樁上的泥塊振落，清理速度非常緩慢，在大量清理鋼板樁時(shí)是一項(xiàng)非常繁重的體力勞動(dòng)。

3）鋼板樁人工清理時(shí)需要大面積的場地，并且需要吊車配合，清理時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，不符合環(huán)保要求。清理完成后場地內(nèi)會(huì)累積大量的泥土，需要清理和轉(zhuǎn)運(yùn)。

4）在清理時(shí)鋼板樁的鎖口處清理非常麻煩，只能使用小工具一點(diǎn)一點(diǎn)進(jìn)行清理。鎖口內(nèi)的硬泥土如果不清理干凈，在下次進(jìn)行打樁作業(yè)時(shí)就會(huì)影響鎖口對(duì)接，使打樁速度變得緩慢，效率低下，而且高空作業(yè)時(shí)硬泥塊不斷掉落，對(duì)施工現(xiàn)場的工人造成安全隱患。

本文采用一種可以不用水或少用水的方法，快速清理鋼板樁上的附著物，為鋼板樁施工企業(yè)減少成本。

3 鋼板樁自動(dòng)清洗設(shè)備

3.1 自動(dòng)清洗設(shè)備的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

U型鋼板樁的截面圖如圖1所示，在施工時(shí)大量的黏土?xí)街赨型槽內(nèi)以及兩側(cè)鎖口內(nèi)部，如果不能在拔出鋼板樁時(shí)及時(shí)進(jìn)行清理，黏土硬化后就會(huì)形成堅(jiān)硬的類巖石，所以清理鋼板樁最理想的情況是在拔出時(shí)就進(jìn)行清理，但是實(shí)際情況是工地上為了趕進(jìn)度和工期，以及施工現(xiàn)場空間問題，無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場清理鋼板樁，長時(shí)間放置又會(huì)增加清理難度，只能采用后期返回庫房清理的辦法。

圖1 U型鋼板樁

設(shè)計(jì)了一款鋼板樁清理設(shè)備，模擬人工清理的動(dòng)作，不使用水進(jìn)行清理，在保證揚(yáng)塵等問題后，可以解決這個(gè)問題。

首先，制作了一臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)鋼板形狀的上、下輥刷，如圖2所示，對(duì)應(yīng)鎖口位置和U型槽內(nèi)，通過上、下輥刷的高速轉(zhuǎn)動(dòng)來清理泥土。

圖2 鋼板形狀的上、下輥刷

為了保證清理效果，設(shè)置了兩組輥刷進(jìn)行清理，在試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)使用鋼絲繩作為刷毛的輥刷無法掃動(dòng)堅(jiān)硬的泥塊；因此在前端增加了一組碾壓破碎輥，通過液壓缸推動(dòng)壓輥擠壓鋼板，既能對(duì)鋼板樁表面堅(jiān)硬泥土進(jìn)行擠壓破碎，也可以解決輥刷反向旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的阻力，讓鋼板樁順利地進(jìn)入清掃設(shè)備，而且不會(huì)損傷鋼板樁表面，如圖3所示。經(jīng)過一組破碎輥和兩組輥刷的清掃后，鋼板樁表面的附著物基本可以被清理干凈。

圖3 采用多組輥刷及頂輥

3.2 自動(dòng)清洗設(shè)備存在的問題及解決方案

設(shè)備目前已經(jīng)可以達(dá)到清掃鋼板樁的作用，但是也存在一些問題，比如需要清理的鋼板樁都是已經(jīng)使用過的，在使用大型設(shè)備將鋼板樁從地下拔出后，都有不同程度的變形，U型口并非標(biāo)準(zhǔn)的尺寸，這就導(dǎo)致鋼板樁在設(shè)備進(jìn)口處會(huì)由于變形的問題無法正確進(jìn)入輥刷，也無法對(duì)正輥刷兩側(cè)清理鎖口的部位，而且鋼板樁未清理時(shí)無法使用校型設(shè)備校型，因此解決這個(gè)問題就成了這臺(tái)設(shè)備是否能真正解決鋼板樁自動(dòng)清理的關(guān)鍵。

變形的鋼板樁進(jìn)入設(shè)備的關(guān)鍵在于正確進(jìn)入輥刷，除了入處口設(shè)置導(dǎo)向板外，在壓緊輥壓緊鋼板向前夾送時(shí)，壓緊輥后部兩側(cè)各設(shè)置一組頂輥，以此束縛鋼板樁的外形，頂輥采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，將變形的鋼板樁U型口兩側(cè)頂壓至正確位置，在兩組輥刷中間也設(shè)置了一組頂輥以保證輥刷可以對(duì)正U型口及兩側(cè)的鎖口，這樣鋼板樁就可以以標(biāo)準(zhǔn)的形狀通過鋼板樁清掃設(shè)備，輥刷可以對(duì)正U型口內(nèi)側(cè)及兩側(cè)鎖口位置，達(dá)到清掃的目的和效果了。

解決了破碎和清掃的問題后，所有的操作由原來的繁重體力勞動(dòng)，變?yōu)榘磩?dòng)操作臺(tái)的按鍵就可以完成鋼板樁的清理工作了，而且為了提高工作效率，減少吊運(yùn)鋼板樁的時(shí)間，增加了前后上、下料輥道，設(shè)計(jì)了一種在一定的范圍內(nèi)可以自動(dòng)工作的自動(dòng)電磁吊，這樣工人只需將一摞鋼板樁吊運(yùn)至上料臺(tái)，自動(dòng)吊車就可以自動(dòng)抓取進(jìn)行上料，清掃完成后在由自動(dòng)吊車抓取放置在下料臺(tái)上，疊放至規(guī)定的數(shù)量后，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，便于疊放。自動(dòng)電磁吊裝備如圖4所示。

圖4 自動(dòng)電磁吊裝備

在兩組輥刷的下方，設(shè)置了一個(gè)積土槽，在清理鋼板樁的過程中大量的泥土被清理下來后落入槽內(nèi)，積累到一定程度時(shí)就可以快速地進(jìn)行倒運(yùn)和清理。

刷輥上的刷毛是這套設(shè)備的核心部件，目前采用鋼絲繩作為刷毛，如圖5所示。

圖5 鋼絲繩刷毛

在實(shí)際使用中，這種鋼絲繩刷毛可以很好地對(duì)鋼板樁表面附著的泥塊進(jìn)行清理，速度快、清理效果好，已經(jīng)可以替代人工進(jìn)行鋼板樁的清理工作，清理前后對(duì)比如圖6所示。

圖6 鋼板樁清理前后對(duì)比

4 結(jié)論與改進(jìn)

公司設(shè)計(jì)了一款鋼板樁清理設(shè)備，模擬人工清理的動(dòng)作，不使用水進(jìn)行清理，解決了鋼板樁清理困難的問題。

采用鋼絲繩刷毛可以很好地對(duì)鋼板樁表面附著的泥塊進(jìn)行清理，但鋼絲繩刷毛使用壽命在1個(gè)月左右，使用一段時(shí)間后，毛刷磨損嚴(yán)重時(shí)就需再進(jìn)行更換，輥刷采用快換結(jié)構(gòu)，可以方便地更換刷毛，而且可以使用工廠中廢舊的鋼絲繩切割成固定長度使用，變廢為寶。目前我們還在尋找更好的毛刷材料，使刷毛的壽命更長，更耐用，最后在設(shè)備外面加裝一個(gè)護(hù)罩，保證鋼板樁在清理時(shí)產(chǎn)生的灰塵不會(huì)擴(kuò)散。經(jīng)過這些改進(jìn)后鋼板樁清洗的效率進(jìn)一步加強(qiáng)，可以很好地解決鋼板樁施工企業(yè)最頭疼的問題，并能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，提高效率，降低成本。