電動式“環刀”取土機具的研制與應用

劉敏香+靳武生+崔潔

“環刀”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。傳統的“環刀”取土都是工人拿洋鎬、鐵鍬來挖取，不但勞動強度大、工作效率低，而且在挖取過程中的“環刀”經常被擾動，容易造成干密度檢測數值的不準確。在國家重點水利工程南水北調工程渠堤施工中，土方填筑量大，干密度檢測“點次”多，人工“環刀”取土的工作量大，勞動強度高。為了提高“環刀”取土的工作效率，降低工人的勞動強度，減輕對“環刀”的擾動，確保干密度檢測數值的準確性，焦作市黃河華龍工程有限公司的技術人員針對傳統“環刀”取土存在的缺點和不足，進行技術攻關，并結合施工現場的實際情況反復研究、試驗，終于完成了電動式“環刀”取土機具的研制。該機具的研制成功，使“環刀”取土的方法由人工式變為電動式，操作方便，省時省力，“環刀”受擾動小，檢測數值準確性高。

一、 研制過程

焦作市黃河華龍工程有限公司負責建設的南水北調中線工程南陽淅鄧段施工6標，其渠道工程土方填筑量達到300多萬立方米，設計壓實度為0.98;經壓實試驗，要達到0.98的設計壓實度，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“環刀”取土非常吃力，工作效率低，勞動強度大，“環刀”容易受擾動，干密度檢測數值不準確。如何快捷、省力地松動“環刀”四周的土料，又不使“環刀”和“環刀”內的土料受到擾動，確保干密度檢測的準確性，成了此次“環刀”取土的難點。該公司技術人員針對上述難點，經過分析研究，認為可借鑒沖擊鉆打孔的工作原理，先在“環刀”四周打若干個孔，在確保“環刀”不受擾動的情況下，使“環刀”周圍的土料松動，便可輕松地取出“環刀”。經過研究和試驗，該公司成功研制出了電動式“環刀”取土機具。

電動式“環刀”取土機具主要由蓄電池、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合，直流電變交流電方法，解決了施工現場的電源問題;用沖擊鉆打孔使“環刀”取土的效率明顯提高;為了解決“環刀”易被擾動而影響檢測數值準確度的問題，公司專門制作了防擾動鐵盤，用以保護環刀在打孔時不受擾動。

電動式“環刀”取土機具的工作原理是：首先將逆變器的正負極和蓄電池的正負極相連接，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留孔隙內打孔 ，使“環刀”四周的土料松動，然后拿走防擾動鐵盤，最后用鐵撬板將“環刀”取出即可。

二、 主要創新點

電動式“環刀”挖取機具在南水北調淅鄧段施工6標渠堤堰工程施工中應用達3個多月。經實踐證明，該機具較人工用洋鎬、鐵鍬等人工式“環刀”取土方式有以下幾個方面的創新點：

1.實現了人工式挖取“環刀”的工作方法向電動式挖取操作模式的轉變

該機具的使用，使“環刀”的松土工作，由洋鎬、鐵鍬等工具松土的傳統工作方法變為沖擊鉆打孔松土，電動式“環刀”取土的新的操作模式。工人用該機具可以不費力氣輕松地將“環刀”取出，極大地減輕了勞動強度。

2.工作效率高，節省時間

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

3.挖取過程“環刀”不受擾動，確保干密度檢測的準確性

該機具的防擾動鐵盤可有效對“環刀”及周圍的原狀土進行保護，所以在挖取“環刀”、打孔松土的過程中，“環刀”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“環刀”沒受擾動，測出的干密度和壓實度數值的準確度就比較高。

三、 運行情況及取得的效益

電動式“環刀”取土機具在南水北調工程淅鄧段施工6標的渠堤土方工程施工中應用以來，得到了施工人員的一致好評。該機具在項目中應用廣泛，使用頻率多，獲取的數值準確度高，不僅為工程施工提供了翔實、豐富的技術信息，還提升了施工質量，為施工過程中的其他環節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施工技術的不足，實現了“環刀”取土的自動化操作;第二，它加快了現場施工人員挖取 “環刀”的速度，節省了施工時間;第三，它有效減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率和干密度的檢測質量;第四，它降低了施工勞動力成本，增加了項目效益。