多功能打桩机在防洪抢险中的应用

霍志久 董 震 张志华 张 丁

(1.河北省水利科学研究院，河北 石家庄 050051; 2.廊坊市公路管理处，河北 廊坊 065000)

据有关资料统计，我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一。每年的灾情损失中，水灾占40%，台风占20%，干旱占15%，地震占15%。暴雨洪水危害着社会生活的方方面面，例如洪水常常造成大面积农田被淹、作物被毁，致使农作物减产甚至绝收；洪水灾害还会影响铁路干线，公路网络，严重制约着经济的发展。例如北京“7·21”特大洪水已造成，经济损失近百亿元。不仅如此，在四川、云南、长江中下游等地区，由于气候条件及地理环境特殊，经常发生暴雨洪灾，导致泥石流，山体滑坡等自然灾害。因此，加强防汛抢险工作十分重要。但是传统的防汛抢险产品存在着许多缺点，例如：传统的打桩机体积庞大，多为建筑桩基工程和桥梁工程设计，小型的打桩机却无法满足多功能、成本低廉的要求。本文针对传统防汛抢险产品无法满足防汛抢险时各种需求的现状，提出具有方便携带、操作简单、安装迅速、便于运输等优点的防汛抢险产品多功能打桩机。

1 设计背景

在防汛抢险过程中，传统的捆抛柳石枕、桩柴护岸、柳石楼厢等抢险技术作为应急抢护发挥着巨大作用，在这些抢护方法中，需大量的木桩(铁桩)固定柳石枕，可见打桩是各种抢护方法中所不可缺少的一道工序。由于防汛抢险环境、地质情况各不相同，木桩的用途也不一样，决定了木桩的直径和打入深度，影响着打桩的难度及劳动强度。长期以来，打桩方式以油锤、手砸人工打桩为主，劳动强度大，工作效率低，目前国内外设计制造的打桩机主要用于建筑桩基工程和桥梁工程，由于桩基工程用桩大多为一二十米长的钢板桩、钢管桩、钢筋混凝土桩，所以打桩机的激振力吨位大至数十吨，小至数吨，且设备整机重量大、价格昂贵、运输不方便，使用受场地限制。防汛抢险除堵口用长木桩和钢管桩外，一般用中小木桩，在成立机动防汛抢险队伍、人机配合抢险的发展趋势下，要求打桩机轻巧、便携，机动性好，操作灵活。显然，大型的打桩机不适用于抢险打桩作业的要求。现有的其他一些防汛用内燃机式打桩机和车载打桩机也存在机动性差、操作不便、安全稳定性差等缺点，不能满足防汛抢险打桩作业的要求。

为改变抢险靠人工打桩这种劳动强度大、生产效率低的落后局面，实现在防汛抢险过程中机械化打桩作业，需要研究开发出一种体积小、重量轻、操作方便、机动强、安全可靠的便携式打桩机。

2 设计内容

多功能抢险打桩机是通过使用正八边形筒体作为开关控制装置，上下移动正八边形筒体触动单向开关，高压气体进入梭阀，在梭阀的控制下使冲击气缸的活塞在气缸缸体内往复运动，产生冲击作用，结构更加简单，操作方便，而且适用于狭小空间作业，机动性强，便于携带。

多功能抢险打桩机包括冲击气缸、气动梭阀、单向开关、进气口、导向装置和开关控制装置，冲击气缸的缸体两端安装导向装置，开关控制装置与导向装置滑动配合、且开关控制装置与缸体上端之间安装复位弹簧，进气口连通单向开关进气端，单向开关出气端连接梭阀，梭阀的两个出/进气端连接冲击气缸的两个腔。

导向装置包括上盖和底盘，上盖固定安装在冲击气缸的缸体上端，底盘固定安装在冲击气缸的缸体下端，上盖和底盘均为正八边形板状结构，开关控制装置为下端开口的正八边形筒体，正八边形筒体套装在冲击气缸外侧、且与上盖和底盘滑动配合，其内侧底部与冲击气缸上端之间安装复位弹簧。其中单向开关竖向安装在冲击气缸一侧，单向开关的控制杆竖直向上安装，进气口水平固定安装、且贯穿正八边形筒体侧壁上的长槽孔。冲击气缸的缸体上端对称安装两根限位螺栓，两根限位螺栓水平安装、且贯穿正八边形筒体上端的两个限位孔。对正八边形筒体外壁上布有扶手，扶手用于在使用时向下拉动正八边形筒体。

通过使用正八边形筒体作为开关控制装置，上下移动正八边形筒体触动单向开关，高压气体进入梭阀，在梭阀的控制下使冲击气缸的活塞在气缸缸体内往复运动，产生冲击作用，结构更加简单，操作方便，而且适用于狭小空间作业；另外一方面，冲击气缸与

正八边形筒体之间设置复位弹簧，下压正八边形筒体打开单向开关，在高压气体作用下驱动冲击气缸的活塞往复运动，当需要停止时，松开正八边形筒体，在复位弹簧作用下，正八边形筒体相对于冲击气缸向上运动，松开单向开关，截断高压气体，在正八边形筒体与冲击气缸之间设置限位孔和限位螺栓，用于限制正八边形筒体相对于冲击气缸的位置。

3 实际应用

多功能打桩机产品现已销售到重庆市水务局、山西省军分区、中国人民解放军66025部队、河北省水利厅等单位，主要应用于堤坝维护加固、道路施工及训练演习。各使用单位均反映多功能打桩机产品操作简便、性能优良、质量稳定。其中在2016年赞皇县“7·19”洪水中，中国人民解放军66025部队紧急调拨多台DZQ635B型多功能打桩机，快速、圆满完成了防汛抢险任务，大大减少了人民生命和财产损失。

多功能打桩机产品在植入1 000根钢管桩的典型规模下，其运行费用(管理费、燃料动力费、维修费以及其他相关费用等)为1.4元/根。该设备相比市场其他设备，结构更加简单，操作方便，而且适用于狭小空间作业，机动性强，便于携带。同时，设备操作简单、维护方便、安全可靠、作业效率是人工的10倍～15倍，为抢险救灾赢得了宝贵时间，具有很高的社会效益(见图1)。

4 结语

针对现有打桩机体积庞大，施工占地大，费用高昂等问题，多功能抢险打桩机有效地解决了现有打桩机功能单一、环境适应性差等技术难题。其具有重量轻、携带方便、操作简便、机动性强等特点，可满足决口封堵、堤坝加固的钢管桩、木桩打桩作业等。可大大提高作业效率，降低劳动强度，缩短抢险时间，将洪水造成的灾害损失降到最低，对保护人民生命财产安全发挥重大作用。

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