鋼板樁自動清洗設備的研究

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間埋在地下，使用完成后拔出地面時鋼板樁上會帶有大量的泥土。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行清理，清除鋼板樁表面附著的泥土，如果不進行清理，泥土曬干后就會在鋼板樁表面形成堅硬的附著物，難以清除，如果不進行清理，鋼板樁轉(zhuǎn)運時會額外增加近一倍的重量，運輸費用翻倍，造成極大的浪費。

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行沖洗，但是我國水資源短缺，而且大城市對水的管理極為嚴格，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是一項非常繁重的體力勞動。

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

4）在清理時鋼板樁的鎖口處清理非常麻煩，只能使用小工具一點一點進行清理。鎖口內(nèi)的硬泥土如果不清理干凈，在下次進行打樁作業(yè)時就會影響鎖口對接，使打樁速度變得緩慢，效率低下，而且高空作業(yè)時硬泥塊不斷掉落，對施工現(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 鋼板樁自動清洗設備

3.1 自動清洗設備的設計和應用

U型鋼板樁的截面圖如圖1所示，在施工時大量的黏土會附著在U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及時進行清理，黏土硬化后就會形成堅硬的類巖石，所以清理鋼板樁最理想的情況是在拔出時就進行清理，但是實際情況是工地上為了趕進度和工期，以及施工現(xiàn)場空間問題，無法實現(xiàn)現(xiàn)場清理鋼板樁，長時間放置又會增加清理難度，只能采用后期返回庫房清理的辦法。

圖1 U型鋼板樁

設計了一款鋼板樁清理設備，模擬人工清理的動作，不使用水進行清理，在保證揚塵等問題后，可以解決這個問題。

首先，制作了一臺樣機進行試驗，設計對應鋼板形狀的上、下輥刷，如圖2所示，對應鎖口位置和U型槽內(nèi)，通過上、下輥刷的高速轉(zhuǎn)動來清理泥土。

圖2 鋼板形狀的上、下輥刷

為了保證清理效果，設置了兩組輥刷進行清理，在試驗后發(fā)現(xiàn)使用鋼絲繩作為刷毛的輥刷無法掃動堅硬的泥塊；因此在前端增加了一組碾壓破碎輥，通過液壓缸推動壓輥擠壓鋼板，既能對鋼板樁表面堅硬泥土進行擠壓破碎，也可以解決輥刷反向旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的阻力，讓鋼板樁順利地進入清掃設備，而且不會損傷鋼板樁表面，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 自動清洗設備存在的問題及解決方案

設備目前已經(jīng)可以達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型口并非標準的尺寸，這就導致鋼板樁在設備進口處會由于變形的問題無法正確進入輥刷，也無法對正輥刷兩側(cè)清理鎖口的部位，而且鋼板樁未清理時無法使用校型設備校型，因此解決這個問題就成了這臺設備是否能真正解決鋼板樁自動清理的關(guān)鍵。

變形的鋼板樁進入設備的關(guān)鍵在于正確進入輥刷，除了入處口設置導向板外，在壓緊輥壓緊鋼板向前夾送時，壓緊輥后部兩側(cè)各設置一組頂輥，以此束縛鋼板樁的外形，頂輥采用液壓缸驅(qū)動，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置了一組頂輥以保證輥刷可以對正U型口及兩側(cè)的鎖口，這樣鋼板樁就可以以標準的形狀通過鋼板樁清掃設備，輥刷可以對正U型口內(nèi)側(cè)及兩側(cè)鎖口位置，達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，變?yōu)榘磩硬僮髋_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，減少吊運鋼板樁的時間，增加了前后上、下料輥道，設計了一種在一定的范圍內(nèi)可以自動工作的自動電磁吊，這樣工人只需將一摞鋼板樁吊運至上料臺，自動吊車就可以自動抓取進行上料，清掃完成后在由自動吊車抓取放置在下料臺上，疊放至規(guī)定的數(shù)量后，進行翻轉(zhuǎn)，便于疊放。自動電磁吊裝備如圖4所示。

圖4 自動電磁吊裝備

在兩組輥刷的下方，設置了一個積土槽，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)，積累到一定程度時就可以快速地進行倒運和清理。

刷輥上的刷毛是這套設備的核心部件，目前采用鋼絲繩作為刷毛，如圖5所示。

圖5 鋼絲繩刷毛

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

圖6 鋼板樁清理前后對比

4 結(jié)論與改進

公司設計了一款鋼板樁清理設備，模擬人工清理的動作，不使用水進行清理，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鋼板樁表面附著的泥塊進行清理，但鋼絲繩刷毛使用壽命在1個月左右，使用一段時間后，毛刷磨損嚴重時就需再進行更換，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，最后在設備外面加裝一個護罩，保證鋼板樁在清理時產(chǎn)生的灰塵不會擴散。經(jīng)過這些改進后鋼板樁清洗的效率進一步加強，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。