电动式“环刀”挖取机具的研制与应用

□刘敏香 □靳武生（焦作市黄河华龙工程有限公司）

0 引言

“环刀”是堤防加固、水库筑坝、水渠筑堤等土方工程施工中常用的检测土方干密度的必备工具。在国家重点水利工程南水北调工程渠堤施工中，土方填筑量非常大，土方干密度检测“点次”非常多，工人挖取“环刀”的工作量大，劳动强度高。传统的“环刀”挖取方法均为工人拿洋镐、铁锹来挖取，不但劳动强度大、工作效率低，而且在挖取过程中因经常扰动“环刀”，造成干密度检测数值的不准确。为了提高“环刀”挖取的工作效率，降低工人劳动强度，减轻对“环刀”的扰动，确保干密度检测数值的准确性，本公司技术人员，针对传统挖取“环刀”时存在的缺点和不足进行了技术攻关，并结合施工现场实际多次研究、试验及改进，完成了电动式“环刀”挖取机具的研制。该机具的研制成功，使“环刀”挖取的方法由人工式变为电动式，不仅操作方便，而且省时省力，“环刀”受扰动小，检测数值准确性高。

1 研制过程

本公司负责建设的南水北调中线工程南阳淅邓段施工6标，其渠道工程土方填筑量达到300多万m3，设计压实度为0.98；经压实试验，要达到0.98的设计压实度，需22 t以上振动碾压实8遍。在这种压实度下，人工用洋镐、铁锹挖取“环刀”非常吃力，工作效率低，劳动强度大，“环刀”容易受扰动，干密度检测数值不准确。而挖取“环刀”的难点在于如何既能又快又省力地松动“环刀”四周的土料，又不使“环刀”和“环刀”内的土料受到扰动，确保干密度检测的准确性。本公司技术人员针对上述难点，经过分析研究，认为可借鉴冲击钻打孔的工作原理，先在“环刀”四周打孔若干，在确保“环刀”不受扰动的情况下，使“环刀”周围的土料松动，便可轻松地取出环刀。经过多次研究和试验，成功研制出了“电动式‘环刀’挖取机具”。

2 项目内容简介

2.1 电动式“环刀”挖取机具的组成

电动式“环刀”挖取机具主要由蓄电池、逆变器、冲击钻、防扰动铁盘、铁撬板组成，见图1。为解决现场电源问题，采用蓄电池和逆变器相结合，直流电变交流电方法，解决了电源问题；为解决挖取“环刀”四周松土的问题，采用冲击钻打孔可快速松土；为解决“环刀”易被扰动而影响检测数值准确度的问题，专门制作了防扰动铁盘，用以保护环刀在打孔时不受扰动。

图1 电动式“环刀”挖取机组成图

3.1 实现了人工挖取“环刀”的工作方法向电动式挖取操作模式的转变

该机具的使用，使“环刀”的松土工作，由洋镐、铁锹等工具松土的传统工作方法变为冲击钻打孔松土，电动式挖取“环刀”新的操作模式。工人用该机具可以不费力气轻松地将“环刀”取出，极大地减轻了劳动强度。

3.2 工作效率高，成倍节省时间

电动式“环刀”挖取机具的使用，使工作效率成倍提高，工人使用洋镐、铁锹挖取一个“环刀”的时间为3 min左右，用该机具挖取一个“环刀”仅需1 min左右，效率成倍提高。

3.3 挖取过程“环刀”不受扰动，确保干密度检测的准确性

设计的防扰动铁盘可有效对“环刀”及周围的原状土进行保护，所以在挖取环刀、打孔松土的过程中，“环刀”可以在不受扰动的情况下，将其完整地取出来，这样所取出的“环刀”因没受扰动，故测出的干密度、压实度数值，准确度就比较高。

4 运行情况及取得的效益

电动式“环刀”挖取机具自在南水北调工程淅邓段施工6标的渠堤土方工程施工中开始应用以来，施工人员反响强烈，特别是该机具在项目中应用广泛，使用频率多，获取的数值准确性高，不仅为工程施工提供了翔实、丰富的技术信息，而且提升了施工质量，为施工过程中的其他环节争取了更多的施工时间，取得了较好成效和效益。一是有效解决了传统施工技术的不足，实现了“环刀”挖取的自动化操作；二是加快了现场施工人员挖取“环刀”的速度，节省了施工时间；三是减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率和干密度的检测质量；四是降低了施工劳动力成本，增加了项目效益。