劉斯春 婁永超

(1.宜昌三大工程建設(shè)項目管理有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443002;2.中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310000)

1 概述

土質(zhì)邊坡排水溝設(shè)計尺寸相對較小。在平緩地段，一般采用小型挖掘機配合測量先挖出中部矩形槽，然后采用人工輔助開挖斜坡面。這種方法導(dǎo)致超欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重，且坡面平整度較難控制，人工成本也較大。在地形復(fù)雜地段一般采用人工開挖，施工質(zhì)量差、施工效率低。本論文針對以上不足，設(shè)計出一款新型土質(zhì)邊坡排水溝削坡開挖器，設(shè)計的初衷就是能夠采用機械施工，減少人工成本的投入。在適應(yīng)不同地形、地貌進行自動削坡施工的基礎(chǔ)上，配合少量人工及小型挖掘機輔助出渣，能夠大大的提高施工的效力，并保證開挖外觀樣貌。

2 機器組成

為保證機器能在不同的地形條件下平穩(wěn)施工，對機器進行了系統(tǒng)性設(shè)計。該設(shè)備由四大部分組成，第一部分是柔性軌道，特點是能夠抓地且能適應(yīng)蜿蜒起伏的地形；第二部分是操作承臺，起到支撐上部電機及柴油發(fā)動機的作用；第三部分是動力源——電機，其主要功能是為機械手臂的削坡及機器行走提供動力，第四部分是輔助鋼板，其功能是輔助邊坡定型開挖。

2.1 柔性軌道

底部柔性軌道由三部分組成，第一部分是采用“凸”字設(shè)計的厚橡膠底座，該橡膠軌道采用分段式設(shè)計，每段軌道長度4 m，可以通過三段軌道連續(xù)拆分與拼裝，完成整段排水溝施工軌道施工布置。第二部分為承重鋼軌，并在底座上進行分塊安裝，鋼軌在橡膠底座采用固定螺栓連接。第三部分是頂撐，結(jié)構(gòu)穿過“凸”字型橡膠底座并作用于坡面，用于軌道在垂直軸線方向的軌道調(diào)整與固定。頂撐與坡面的接觸面采用鋼板與半圓形法蘭盤焊接，T形圓管連接法蘭盤預(yù)留孔可自由旋轉(zhuǎn)，能與不同坡度的坡面進行貼合。具體結(jié)構(gòu)示意詳見圖1。

2.2 操作承臺

操作承臺的作用是配合軌道彎曲和適應(yīng)起伏地形承重，采用分段式結(jié)構(gòu)設(shè)計。獨立結(jié)構(gòu)由三部分組成，第一部分為在軌道上行駛的滾輪。第二部分為支承受力的主體鋼結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)頂部由一塊10 mm厚的鋼板與承力鋼結(jié)構(gòu)焊接構(gòu)成。第三部分為自動調(diào)節(jié)滑輪，用于輔助承臺適應(yīng)軌道起伏彎曲。承臺之間采用鉸鏈連接的連接方式，使承臺貼合軌道運動。具體結(jié)構(gòu)示意詳見圖2。

2.3 動力源——電機

機械與土體接觸部分采用兩塊斜接式切割刀片，刀片內(nèi)側(cè)是小型電機帶動的旋轉(zhuǎn)刀頭，在前方刀片按照設(shè)定坡比插入土體時，對刀片內(nèi)側(cè)待消除土體進行肢解破碎。刀片依附于輔助鋼板在軸線方向來回伸縮，配合機械的行走對土體進行削坡處理。刀片后方連接固定支架和傳動軸。傳動軸連接的是曲柄連桿，通過曲柄連桿的旋轉(zhuǎn)帶動傳動軸在軸線的伸縮運動，曲柄連桿由電機通過萬向軸的連接驅(qū)動。電機由小型柴油發(fā)動機提供動力。輔助動力由兩種方式進行驅(qū)動，第一種是通過卷揚機提供牽引，主要用于坡比較大的地段提供動力。第二種是電機驅(qū)動輪胎的抓地摩擦力，主要用于坡比平緩的地段提供動力。具體結(jié)構(gòu)布置示意詳見圖3。

2.4 輔助鋼板

鋼板根據(jù)不同的地形及削坡坡比進行設(shè)計。鋼板內(nèi)側(cè)焊接有固定槽鋼軌道，用于限制刀片傳動軸精準(zhǔn)在固定方向和范圍內(nèi)運動。槽鋼軌道上設(shè)置有卡扣，用于來限制土體切割刀片的進深尺寸以適應(yīng)不同弧度的彎道及直線段短進尺的開挖需求。具體結(jié)構(gòu)布置示意詳見圖4。

3 結(jié)語

本論文通過設(shè)計土質(zhì)排水溝削坡開挖器配合小型挖掘機，采用機械削坡代替?zhèn)鹘y(tǒng)挖掘機開挖溝槽、人工修整溝槽的方法，避免了超挖、欠挖現(xiàn)象的發(fā)生，保證了排水溝的一次性開挖質(zhì)量，顯著減少了人工成本，并能夠高效的完成土質(zhì)邊坡的開挖工作。該機器能夠適應(yīng)不同的地形布置，減少陡峭邊坡人工作業(yè)的危險，保證施工人員的安全。