霍志久 董 震 張志華 張 丁

(1.河北省水利科學(xué)研究院，河北 石家莊 050051; 2.廊坊市公路管理處，河北 廊坊 065000)

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)是世界上自然災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。每年的災(zāi)情損失中，水災(zāi)占40%，臺(tái)風(fēng)占20%，干旱占15%，地震占15%。暴雨洪水危害著社會(huì)生活的方方面面，例如洪水常常造成大面積農(nóng)田被淹、作物被毀，致使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收；洪水災(zāi)害還會(huì)影響鐵路干線，公路網(wǎng)絡(luò)，嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。例如北京“7·21”特大洪水已造成，經(jīng)濟(jì)損失近百億元。不僅如此，在四川、云南、長(zhǎng)江中下游等地區(qū)，由于氣候條件及地理環(huán)境特殊，經(jīng)常發(fā)生暴雨洪災(zāi)，導(dǎo)致泥石流，山體滑坡等自然災(zāi)害。因此，加強(qiáng)防汛搶險(xiǎn)工作十分重要。但是傳統(tǒng)的防汛搶險(xiǎn)產(chǎn)品存在著許多缺點(diǎn)，例如：傳統(tǒng)的打樁機(jī)體積龐大，多為建筑樁基工程和橋梁工程設(shè)計(jì)，小型的打樁機(jī)卻無(wú)法滿(mǎn)足多功能、成本低廉的要求。本文針對(duì)傳統(tǒng)防汛搶險(xiǎn)產(chǎn)品無(wú)法滿(mǎn)足防汛搶險(xiǎn)時(shí)各種需求的現(xiàn)狀，提出具有方便攜帶、操作簡(jiǎn)單、安裝迅速、便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)的防汛搶險(xiǎn)產(chǎn)品多功能打樁機(jī)。

1 設(shè)計(jì)背景

在防汛搶險(xiǎn)過(guò)程中，傳統(tǒng)的捆拋柳石枕、樁柴護(hù)岸、柳石樓廂等搶險(xiǎn)技術(shù)作為應(yīng)急搶護(hù)發(fā)揮著巨大作用，在這些搶護(hù)方法中，需大量的木樁(鐵樁)固定柳石枕，可見(jiàn)打樁是各種搶護(hù)方法中所不可缺少的一道工序。由于防汛搶險(xiǎn)環(huán)境、地質(zhì)情況各不相同，木樁的用途也不一樣，決定了木樁的直徑和打入深度，影響著打樁的難度及勞動(dòng)強(qiáng)度。長(zhǎng)期以來(lái)，打樁方式以油錘、手砸人工打樁為主，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)制造的打樁機(jī)主要用于建筑樁基工程和橋梁工程，由于樁基工程用樁大多為一二十米長(zhǎng)的鋼板樁、鋼管樁、鋼筋混凝土樁，所以打樁機(jī)的激振力噸位大至數(shù)十噸，小至數(shù)噸，且設(shè)備整機(jī)重量大、價(jià)格昂貴、運(yùn)輸不方便，使用受場(chǎng)地限制。防汛搶險(xiǎn)除堵口用長(zhǎng)木樁和鋼管樁外，一般用中小木樁，在成立機(jī)動(dòng)防汛搶險(xiǎn)隊(duì)伍、人機(jī)配合搶險(xiǎn)的發(fā)展趨勢(shì)下，要求打樁機(jī)輕巧、便攜，機(jī)動(dòng)性好，操作靈活。顯然，大型的打樁機(jī)不適用于搶險(xiǎn)打樁作業(yè)的要求?，F(xiàn)有的其他一些防汛用內(nèi)燃機(jī)式打樁機(jī)和車(chē)載打樁機(jī)也存在機(jī)動(dòng)性差、操作不便、安全穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，不能滿(mǎn)足防汛搶險(xiǎn)打樁作業(yè)的要求。

為改變搶險(xiǎn)靠人工打樁這種勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低的落后局面，實(shí)現(xiàn)在防汛搶險(xiǎn)過(guò)程中機(jī)械化打樁作業(yè)，需要研究開(kāi)發(fā)出一種體積小、重量輕、操作方便、機(jī)動(dòng)強(qiáng)、安全可靠的便攜式打樁機(jī)。

2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

多功能搶險(xiǎn)打樁機(jī)是通過(guò)使用正八邊形筒體作為開(kāi)關(guān)控制裝置，上下移動(dòng)正八邊形筒體觸動(dòng)單向開(kāi)關(guān)，高壓氣體進(jìn)入梭閥，在梭閥的控制下使沖擊氣缸的活塞在氣缸缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生沖擊作用，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，操作方便，而且適用于狹小空間作業(yè)，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，便于攜帶。

多功能搶險(xiǎn)打樁機(jī)包括沖擊氣缸、氣動(dòng)梭閥、單向開(kāi)關(guān)、進(jìn)氣口、導(dǎo)向裝置和開(kāi)關(guān)控制裝置，沖擊氣缸的缸體兩端安裝導(dǎo)向裝置，開(kāi)關(guān)控制裝置與導(dǎo)向裝置滑動(dòng)配合、且開(kāi)關(guān)控制裝置與缸體上端之間安裝復(fù)位彈簧，進(jìn)氣口連通單向開(kāi)關(guān)進(jìn)氣端，單向開(kāi)關(guān)出氣端連接梭閥，梭閥的兩個(gè)出/進(jìn)氣端連接沖擊氣缸的兩個(gè)腔。

導(dǎo)向裝置包括上蓋和底盤(pán)，上蓋固定安裝在沖擊氣缸的缸體上端，底盤(pán)固定安裝在沖擊氣缸的缸體下端，上蓋和底盤(pán)均為正八邊形板狀結(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)控制裝置為下端開(kāi)口的正八邊形筒體，正八邊形筒體套裝在沖擊氣缸外側(cè)、且與上蓋和底盤(pán)滑動(dòng)配合，其內(nèi)側(cè)底部與沖擊氣缸上端之間安裝復(fù)位彈簧。其中單向開(kāi)關(guān)豎向安裝在沖擊氣缸一側(cè)，單向開(kāi)關(guān)的控制桿豎直向上安裝，進(jìn)氣口水平固定安裝、且貫穿正八邊形筒體側(cè)壁上的長(zhǎng)槽孔。沖擊氣缸的缸體上端對(duì)稱(chēng)安裝兩根限位螺栓，兩根限位螺栓水平安裝、且貫穿正八邊形筒體上端的兩個(gè)限位孔。對(duì)正八邊形筒體外壁上布有扶手，扶手用于在使用時(shí)向下拉動(dòng)正八邊形筒體。

通過(guò)使用正八邊形筒體作為開(kāi)關(guān)控制裝置，上下移動(dòng)正八邊形筒體觸動(dòng)單向開(kāi)關(guān)，高壓氣體進(jìn)入梭閥，在梭閥的控制下使沖擊氣缸的活塞在氣缸缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生沖擊作用，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，操作方便，而且適用于狹小空間作業(yè)；另外一方面，沖擊氣缸與

正八邊形筒體之間設(shè)置復(fù)位彈簧，下壓正八邊形筒體打開(kāi)單向開(kāi)關(guān)，在高壓氣體作用下驅(qū)動(dòng)沖擊氣缸的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)需要停止時(shí)，松開(kāi)正八邊形筒體，在復(fù)位彈簧作用下，正八邊形筒體相對(duì)于沖擊氣缸向上運(yùn)動(dòng)，松開(kāi)單向開(kāi)關(guān)，截?cái)喔邏簹怏w，在正八邊形筒體與沖擊氣缸之間設(shè)置限位孔和限位螺栓，用于限制正八邊形筒體相對(duì)于沖擊氣缸的位置。

3 實(shí)際應(yīng)用

多功能打樁機(jī)產(chǎn)品現(xiàn)已銷(xiāo)售到重慶市水務(wù)局、山西省軍分區(qū)、中國(guó)人民解放軍66025部隊(duì)、河北省水利廳等單位，主要應(yīng)用于堤壩維護(hù)加固、道路施工及訓(xùn)練演習(xí)。各使用單位均反映多功能打樁機(jī)產(chǎn)品操作簡(jiǎn)便、性能優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定。其中在2016年贊皇縣“7·19”洪水中，中國(guó)人民解放軍66025部隊(duì)緊急調(diào)撥多臺(tái)DZQ635B型多功能打樁機(jī)，快速、圓滿(mǎn)完成了防汛搶險(xiǎn)任務(wù)，大大減少了人民生命和財(cái)產(chǎn)損失。

多功能打樁機(jī)產(chǎn)品在植入1 000根鋼管樁的典型規(guī)模下，其運(yùn)行費(fèi)用(管理費(fèi)、燃料動(dòng)力費(fèi)、維修費(fèi)以及其他相關(guān)費(fèi)用等)為1.4元/根。該設(shè)備相比市場(chǎng)其他設(shè)備，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，操作方便，而且適用于狹小空間作業(yè)，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，便于攜帶。同時(shí)，設(shè)備操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、安全可靠、作業(yè)效率是人工的10倍～15倍，為搶險(xiǎn)救災(zāi)贏得了寶貴時(shí)間，具有很高的社會(huì)效益(見(jiàn)圖1)。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)現(xiàn)有打樁機(jī)體積龐大，施工占地大，費(fèi)用高昂等問(wèn)題，多功能搶險(xiǎn)打樁機(jī)有效地解決了現(xiàn)有打樁機(jī)功能單一、環(huán)境適應(yīng)性差等技術(shù)難題。其具有重量輕、攜帶方便、操作簡(jiǎn)便、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，可滿(mǎn)足決口封堵、堤壩加固的鋼管樁、木樁打樁作業(yè)等。可大大提高作業(yè)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短搶險(xiǎn)時(shí)間，將洪水造成的災(zāi)害損失降到最低，對(duì)保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全發(fā)揮重大作用。

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