多功能虛土夯實器的研制與在黃河工程上的應用

張繼合 熊長軍 姚秀芝

（聊城安泰黃河養護公司，山東 聊城 252000）

0 概述

多功能虛土夯實器，主要用于植樹時樹坑搗實、小的水溝浪窩填墊夯實等。結構主要有操作把手柄、杠桿支架、夯頭三部分組成，通過更換夯頭來實現他的多功能用途。

1 研究背景

黃河工程上春季每年都要進行植樹，防浪林、生態林、行道林等，就聊城黃河工程據不完全統計，平均每年植樹約三萬株。植樹挖坑現在一般都用機械省功省力，栽植時三人或二人進行，一人扶樹苗，二人或一人填土，填土一半時，要進行搗實，填滿后再進行搗實，搗實主要用腳踩或者用填土的鐵锨把搗實，搗實速度慢，搗實效果不好，效率比較低。于是我們想到發明研制一種搗實器能夠代替人工踩實或鐵锨把搗實，提高植樹的效率和樹株成活率。

2 主要研究內容及研究方法

我們發明研制的多功能虛土夯實器從設想到設計制作加工、試驗應用，經歷了以下過程。多功能虛土夯實器發明設計→加工→進行試驗→改進→操作實用的多功能虛土夯實器→編寫報告。

2.1 多功能虛土夯實器的設想

2013年3月研究小組開始收集有關多功能虛土夯實器的有關信息，經過多方查找，均無此方面的信息與資料。研究小組人員開動腦筋，集思廣益，根據植樹填土搗實的要求發明設計研究了樹株栽植虛土搗實器，并繪制出了圖紙大樣。

2.2 多功能虛土夯實器的結構原理

多功能虛土夯實器由手柄、支架、夯頭三部分組成。

2.2.1 多功能虛土夯實器材料的選擇

選擇考慮了三個方面的因素：①夯頭要有一定的重量，能夠起到夯實作用，選用8mm的鋼板，夯頭的總重量控制在25-30kg之間，這樣即有一定的重量，又不是太笨重。②手柄材料的選用要重量輕，還要有一定的鋼度，隨選用可伸縮的鋼管。③支架材料的選擇要牢固，整體移動要方便，支點處能夠360°旋轉。于是選用角鋼作成三角形底盤，在支架的下面安裝能固定的移動輪三個。在底盤上安裝無縫鋼管做支架，支架在轉盤上能夠360°轉動。

2.2.2 多功能虛土夯實器的制作加工

材料選好后，根據繪制的示意圖，請專門的加工廠家進行機械加工，加工制作讓有經驗的技師進行，并全程進行了跟蹤，發現問題及時進行溝通。以下是主要加工的幾個過程：

1）2013年3月1日，設計研制的第一臺樹株栽植虛土夯實器焊制加工成型。通過實驗發現了兩個問題：一是底盤上的三個輪輪徑太小，有一個是萬向輪，遇到坑洼土埂都不好移動，行走起來不好控制方向。二是夯頭空間直徑太小只有15cm，在夯實樹坑虛土時活動范圍太小，易碰撞樹株。項目組提出了具體的改進措施。一把移動輪由三個變為兩個，輪徑由原來的10cm變為直徑25cm。為了保持虛土夯實器的穩定性，增加了移動手柄兩根，并在移動輪上加裝了制動裝置。二是把夯頭的內徑加大，由原來的15cm加大到25cm。并在夯圓頭的上面焊上環行槽，用以加減土料隨時增加或減少夯頭的質量，并在環行的內側加上防止損壞樹苗的橡膠皮。第一次改裝加工完成。

2）2013年3月5日，項目組又對改進后的多功能夯實器進行了實驗，通過實驗還是發現了一些小問題。新增的移動手柄過長，夯實樹坑時影響到夯實手柄的操作，夯實完一個樹坑時移動到另一棵時操作不簡便等。針對這些小的問題項目級又提出了改進方法，把移動手柄縮短，并且不能失掉穩定的支撐效果，左右旋轉的轉盤內加注黃油等。

3）2013年3月9日，項目組對再次改裝后的夯實器進行了實驗，發現這次現場實驗效果較好，操作方便，夯實效果密實，達到了我們的設計要求。

2.3 多功能虛土夯實器加工好后進行實用性試驗

2013年3月22日多功能虛土夯實器定型后，我們進行了實驗。實驗選在東阿黃河河務局的牛店管理段，首先對栽植樹株的樹坑夯實進行了實驗，又通過更換夯頭進行了填堤坡浪窩進行了夯實實驗。實驗過程及使用效果如下：

2.3.1 栽植樹株樹坑的夯實，分三種情況實驗，一是行道林，二是淤區生態林，三是防浪林。

1）行道林植樹。行道林距離堤頂邊沿近，地面較硬，就一排，株距一般在3-4m。因夯實器支架用移動輪裝置，一個人就能操作，夯實完一株后移動方便，因夯頭部位有多個突出的像鐵锨把樣的夯頭，所以與人工鐵锨把夯實相比效率提高很多，人工用鐵锨把搗實要一下一下的搗幾十下，而用夯實器搗實二三下就好了。但我們也發現了他的不足，就是夯頭在起落時有時內側有時候碰樹苗，對樹苗有損壞，我們進行了立即修改，在夯頭的內側加裝了橡膠，這樣就不會對樹苗造成損壞。

2）生態林植樹。淤區內種植生態林，株距一般3m，行距4-6m，地面有的地方硬，有的地方軟。實驗發現用夯實器夯實對坑，有時能一個人完成，有時需要二人才能完成，在比較軟的地基處移動不是很方面，但夯實效率要比人快的多。

3）防浪林植樹。防浪林株行距2*2m，因夯實器的手柄有2m多長，所以要把手柄和支架去掉，光用夯頭進行樹坑夯實，這需要二人抬著操作，使用效果很好。

2.3.2 更換夯實器的夯頭，進行小水溝浪窩填墊夯實。同樣我們也是選在東阿黃河河務局牛店管理段的一處堤坡上，水溝不算太大，浪窩長3m寬1m深0.5m，共計1.5m3，距離堤頂3m。這種小的水溝浪窩在堤防工程上很常見，也很有代表性，填墊上后如果不進行夯實，下次下雨還會沖走，一般的打夯機還用不上。機動三輪車拉來土后把土倒在堤肩下面，我們用人工把土填進浪窩里，用夯實器進行夯實，使用效果好。與以往方法相比，用多功能虛土夯實器器能提高工作效率，具有很好的使用價值。

3 主要研究成果

能代替在植樹時用人踩實或用鐵锨把搗實的多功能虛土夯實器。

4 應用轉化情況和應用前景

多功能虛土夯實器器研制完成后，2013年、2014年聊城黃河養護公司在春季植樹時都應用了該夯實器，在填墊小的水溝浪窩時也使用了該夯實器，效果很好。因此具有很廣泛的應用前景。

5 效益分析

5.1 經濟效益分析

通過對比分析，我們可以得出這樣一個結論：經濟效益方面，使用多功能虛土夯實器器植樹與人工相比可以提高工作效率2倍，能節約人工費，經濟效益十分可觀。5.2 社會效益

使用多功能虛土夯實器器與傳統的植樹方法、填墊小浪窩相比，植樹速度快、填墊浪窩質量可靠，具有較好的社會效益。

6 結語

多功能虛土夯實器器，使用方便、操作簡單、重量輕，操作人員一看就能使用。每年工程上植樹的量比較大、填墊水溝浪窩更是日常維修養護中主要的工作，虛土夯實器的研制成功在這兩項工作中具有不可替代的功能，具有很好的應用推廣價值。