钢板桩自动清洗设备的研究

赵 博

（辽宁紫竹高科装备股份有限公司，辽宁 鞍山 114000）

关键字：钢板桩清理；无水；替代人工

1 引言

钢板桩在打入地下形成围墙后需要长时间埋在地下，使用完成后拔出地面时钢板桩上会带有大量的泥土。根据地质的不同，钢板桩上附着的泥土也各不相同，有普通的黑土、黏土以及各种淤泥，在一些特殊地质条件下的钢板桩使用后，上面附着的泥土具有特殊的物理性能，如附着力大、粘度高、日光晒干后会形成表面极硬的干粘土，其硬度不亚于岩石。

通常钢板桩使用完成后都需要进行清理，清除钢板桩表面附着的泥土，如果不进行清理，泥土晒干后就会在钢板桩表面形成坚硬的附着物，难以清除，如果不进行清理，钢板桩转运时会额外增加近一倍的重量，运输费用翻倍，造成极大的浪费。

2 钢板桩清理存在的问题

1）通常清理钢板桩最好的方式是采用高压水进行冲洗，但是我国水资源短缺，而且大城市对水的管理极为严格，因此不适合大范围使用。

2）目前钢板桩都是采用人工清理，使用大锤敲击钢板桩，将钢板桩上的泥块振落，清理速度非常缓慢，在大量清理钢板桩时是一项非常繁重的体力劳动。

3）钢板桩人工清理时需要大面积的场地，并且需要吊车配合，清理时会产生大量扬尘，不符合环保要求。清理完成后场地内会累积大量的泥土，需要清理和转运。

4）在清理时钢板桩的锁口处清理非常麻烦，只能使用小工具一点一点进行清理。锁口内的硬泥土如果不清理干净，在下次进行打桩作业时就会影响锁口对接，使打桩速度变得缓慢，效率低下，而且高空作业时硬泥块不断掉落，对施工现场的工人造成安全隐患。

本文采用一种可以不用水或少用水的方法，快速清理钢板桩上的附着物，为钢板桩施工企业减少成本。

3 钢板桩自动清洗设备

3.1 自动清洗设备的设计和应用

U型钢板桩的截面图如图1所示，在施工时大量的黏土会附着在U型槽内以及两侧锁口内部，如果不能在拔出钢板桩时及时进行清理，黏土硬化后就会形成坚硬的类岩石，所以清理钢板桩最理想的情况是在拔出时就进行清理，但是实际情况是工地上为了赶进度和工期，以及施工现场空间问题，无法实现现场清理钢板桩，长时间放置又会增加清理难度，只能采用后期返回库房清理的办法。

图1 U型钢板桩

设计了一款钢板桩清理设备，模拟人工清理的动作，不使用水进行清理，在保证扬尘等问题后，可以解决这个问题。

首先，制作了一台样机进行试验，设计对应钢板形状的上、下辊刷，如图2所示，对应锁口位置和U型槽内，通过上、下辊刷的高速转动来清理泥土。

图2 钢板形状的上、下辊刷

为了保证清理效果，设置了两组辊刷进行清理，在试验后发现使用钢丝绳作为刷毛的辊刷无法扫动坚硬的泥块；因此在前端增加了一组碾压破碎辊，通过液压缸推动压辊挤压钢板，既能对钢板桩表面坚硬泥土进行挤压破碎，也可以解决辊刷反向旋转时产生的阻力，让钢板桩顺利地进入清扫设备，而且不会损伤钢板桩表面，如图3所示。经过一组破碎辊和两组辊刷的清扫后，钢板桩表面的附着物基本可以被清理干净。

图3 采用多组辊刷及顶辊

3.2 自动清洗设备存在的问题及解决方案

设备目前已经可以达到清扫钢板桩的作用，但是也存在一些问题，比如需要清理的钢板桩都是已经使用过的，在使用大型设备将钢板桩从地下拔出后，都有不同程度的变形，U型口并非标准的尺寸，这就导致钢板桩在设备进口处会由于变形的问题无法正确进入辊刷，也无法对正辊刷两侧清理锁口的部位，而且钢板桩未清理时无法使用校型设备校型，因此解决这个问题就成了这台设备是否能真正解决钢板桩自动清理的关键。

变形的钢板桩进入设备的关键在于正确进入辊刷，除了入处口设置导向板外，在压紧辊压紧钢板向前夹送时，压紧辊后部两侧各设置一组顶辊，以此束缚钢板桩的外形，顶辊采用液压缸驱动，将变形的钢板桩U型口两侧顶压至正确位置，在两组辊刷中间也设置了一组顶辊以保证辊刷可以对正U型口及两侧的锁口，这样钢板桩就可以以标准的形状通过钢板桩清扫设备，辊刷可以对正U型口内侧及两侧锁口位置，达到清扫的目的和效果了。

解决了破碎和清扫的问题后，所有的操作由原来的繁重体力劳动，变为按动操作台的按键就可以完成钢板桩的清理工作了，而且为了提高工作效率，减少吊运钢板桩的时间，增加了前后上、下料辊道，设计了一种在一定的范围内可以自动工作的自动电磁吊，这样工人只需将一摞钢板桩吊运至上料台，自动吊车就可以自动抓取进行上料，清扫完成后在由自动吊车抓取放置在下料台上，叠放至规定的数量后，进行翻转，便于叠放。自动电磁吊装备如图4所示。

图4 自动电磁吊装备

在两组辊刷的下方，设置了一个积土槽，在清理钢板桩的过程中大量的泥土被清理下来后落入槽内，积累到一定程度时就可以快速地进行倒运和清理。

刷辊上的刷毛是这套设备的核心部件，目前采用钢丝绳作为刷毛，如图5所示。

图5 钢丝绳刷毛

在实际使用中，这种钢丝绳刷毛可以很好地对钢板桩表面附着的泥块进行清理，速度快、清理效果好，已经可以替代人工进行钢板桩的清理工作，清理前后对比如图6所示。

图6 钢板桩清理前后对比

4 结论与改进

公司设计了一款钢板桩清理设备，模拟人工清理的动作，不使用水进行清理，解决了钢板桩清理困难的问题。

采用钢丝绳刷毛可以很好地对钢板桩表面附着的泥块进行清理，但钢丝绳刷毛使用寿命在1个月左右，使用一段时间后，毛刷磨损严重时就需再进行更换，辊刷采用快换结构，可以方便地更换刷毛，而且可以使用工厂中废旧的钢丝绳切割成固定长度使用，变废为宝。目前我们还在寻找更好的毛刷材料，使刷毛的寿命更长，更耐用，最后在设备外面加装一个护罩，保证钢板桩在清理时产生的灰尘不会扩散。经过这些改进后钢板桩清洗的效率进一步加强，可以很好地解决钢板桩施工企业最头疼的问题，并能够实现节能减排，提高效率，降低成本。