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摘要：此次研究主要针对当前我国建筑行业地基基础施工中长螺旋钻孔灌注桩的施工工艺，重点针对的是长螺旋钻孔灌注桩施工时桩芯土掉落伤人的安全问题，以及对解决该问题的科学方法进行研究与应用，并对最终成果进行整理分析。主体思路是研究一种自动化刮土器安装于长螺旋桩机上代替人工清土，主要的研究技术路线与过程为：通过搜集相关资料，构思设计出几种刮土器理论方案与模型，选定方案参照模型参数加工出装置，再对装置进行安装试验，通过实验结果进行改良，改良完善后能成规模的投入生产使用，以此实现长螺旋桩机施工的高效与安全。最终，研究出一种相对比较适用的刮土器，长螺旋桩机施工时应用该自动刮土器提高了清土效率，也进一步提高了安全性。限于部分技术不是十分成熟，尚有较大的提升空间，可为后续研究提供借鉴与参考。
关键词：长螺旋；安全；桩芯土；刮土器
1 刮土器研究的背景与意义
长螺旋桩机是如今建筑市场上常用的一种桩基础施工设备，其施工无噪音、无振动、无泥浆，施工速度快，穿透能力强，适用于砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等土层，最大优点是成孔灌注成桩可一体化完成，施工高效快速。随着运用越来越广泛，出现的问题、事故也比较多，如缩颈、夹泥、桩机倾倒、坠物伤人等，在施工钻孔灌注桩时，起拔钻杆过程中桩孔内的土体随着螺旋叶片被带出孔外，一直以来叶片上附着的桩芯土一直由人工清理，速度慢且效率低，尤其粘性土难以清除干净，未清除干净的土体时常发生掉落，则难免会发生砸伤施工人员的现象。
为解决这一问题，本研究针对长螺旋钻机施工时桩芯土清理技术进行创新，研究应用一种自动刮土器，替代人工清土，提高清土效率减小安全隐患。此项研究具有较大的实际应用价值，既可显著提升工程项目的整体施工技术、安全水平，也对推动企业持续发展具有深远意义。
2 刮土器研究应用情况
通过设计研究出一种可安装于长螺旋桩机主架靠近底端位置代替底护筒进行清土的设备，上面安装有自动刮土装置，刮土装置由刚性与柔性两种相结合，由电机驱动轴承运转，长螺旋提升钻杆时驱动取土器进行自动清土，其模型示意图如下图：
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图2.1 自动刮土器模型图
该刮土器目前在两个工程项目上进行过应用试验，其中一个项目地层以含砾砂层为主，稳定地下水位-1.2～2.0m，设计桩径为700mm，桩长为8～13.5m，因含砾砂层本身结构松散，容易清除，利用自动刮土器后效果较为明显，平均90%以上的桩芯土被清除干净。另一个项目地层以软塑-可塑状黏土为主，稳定地下水位-0.9～2.2m，设计桩径为600mm，桩长为21～23m，利用刮土器后效果同样比较明显，桩芯土清除率平均达83%以上，略差于第一个项目的含砾砂土层。从两个项目进行试验的结果来看，该自动刮土器清土效果比较好。
3 刮土器应用分析与探讨
自动刮土器在两次项目实际试验运用当中，存在以下两点最主要的问题：一是部分变形严重的叶片位置发生卡钻，在钻杆法兰盘接头位置因为叶片是断开的，该处直接卡钻将电机烧毁；二是刮土装置刮土零部件使用寿命较短，磨损比较严重，磨损后达不到清土效果。针对该问题的解决办法，第一是将变形严重的叶片进行修补，然后法兰盘位置进行改装加工将叶片做成弧形过渡；第二个刮土装置从材质结构方面进行改进，其中第一个项目刮土装置用的硬质橡胶棒，第二个项目换成尼龙材料，耐久性显著提高。这是现阶段的一些方案与措施，后续研究中尚能不断优化。
在最初构思方案时，考虑到长螺旋钻杆自身构造的特异性，刮土器原理的初始想法是依靠钻杆向上的驱动力带动刮土器工作，不用安装电机等，最为简便，但其工作时必须是钻杆边旋转边提升才能进行刮土，而常规施工时为保障成桩质量，泵送混凝土成桩都是不旋转直接提升钻杆，故未实施此方案，或许针对一些可塑至硬塑状态的黏土等地层不会影响成桩质量，可待考证。综合考虑便选取研究该种可不限于长螺旋工作形式的刮土器，适用大部分地层，清土效果比较理想，针对如老黏土等较硬、黏性较强的地层，其清土效果如何则需下一步验证。
最后回归到它的用途即“安全”，它本身需用电，自身的重量等附加在长螺旋桩机本身，使用后是否会增加其他的安全隐患以及如何防控尚需进行探讨。
4 结语
本项关于长螺旋自动刮土器的研究应用本意在于提高长螺旋施工时的安全性减少不必要的事故发生。除此之外，它的应用不仅仅是解决了施工当中的一个安全隐患，在实际项目中一般都是要求必须清除钻杆上附着的桩芯土，需要单独设置1到2人专门进行清土作业，若使用自动刮土器代替人工，其实每台长螺旋班组或可以减少1人，节约人工成本从而节约项目成本。综上所述，其十分契合当前建筑市场的发展需求，具有很好的实用价值，也响应了高质量发展的主题，所以值得深入研究与应用
参考文献：
［1］祝国梁，陈景镇，尧华峰．长螺旋钻孔灌注桩在工程中的应用［J］．建筑，2018（22）：65-67．