挖掘機在疏浚內(nèi)河航道硬土質(zhì)淺灘中的應(yīng)用研究

邱峰

（安徽省交通航務(wù)工程有限公司 安徽合肥 230000）

挖掘機在疏浚內(nèi)河航道硬土質(zhì)淺灘中的應(yīng)用研究

邱峰

（安徽省交通航務(wù)工程有限公司 安徽合肥 230000）

在內(nèi)河航道的硬土質(zhì)淺灘的疏浚工作中，可以積極應(yīng)用挖掘機和絞吸式挖泥船，將其組裝成為反鏟式挖泥船，提高施工的效率。本文結(jié)合工程施工實例，探討了在對內(nèi)河航道硬土質(zhì)淺灘疏浚的過程中對挖掘機的利用情況，供相關(guān)人員參考借鑒。

硬土質(zhì)淺談；內(nèi)河航道；挖掘機

引言

為了保障航道的暢通和農(nóng)田水利工程的順利運行，必須及時對內(nèi)河航道進行疏浚，隨著我國社會的發(fā)展和機械化水平的不斷提高，內(nèi)河疏浚工作中也開始積極推進機械化施工，并對挖掘機進行了積極的利用。內(nèi)河航道硬土質(zhì)淺灘的疏浚具有較大的施工難度，在施工的過程中要根據(jù)疏浚現(xiàn)場的實際情況，選擇合適的施工方案，提高施工效率。

1 工程概況

我國南方某省的某一內(nèi)河航道的39個淺灘需要進行疏浚整治，本文對土質(zhì)最硬、施工條件最復(fù)雜的某淺灘的疏浚施工進行探討，該淺灘的具體施工條件如下：

（1）以對該淺灘的鉆探資料為依據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，該淺灘的河床具有3類土質(zhì)，分別為巖石、風(fēng)化巖、礫砂。其中最下層是巖石，中間一層是風(fēng)化巖，最表層是礫砂。巖石的含量較少，風(fēng)化巖、砂巖的厚度約為0.3～1.0米，呈碎片狀或碎狀，巖芯斷裂，呈風(fēng)化裂隙發(fā)育，并具有鐵錳質(zhì)薄膜，整個風(fēng)化巖呈淺黃色。該河床的礫砂厚度約為0.2～0.7m，其中礫含量約為38～46%，最小粒徑約為2mm，最大粒徑能夠達到70mm，以2～20mm粒級為主，還有少量砂礫的粒徑達到了50mm。

（2）該淺灘屬于南方地區(qū)，該地區(qū)的枯水期為每年的11月至次年2月，3～5月為梅雨期，降雨開始增加，水位也有搜提高。6～7月份的降水較多，為洪水期。選擇次年2月水位較低、降水量相對較小的時期作為施工期。受到水位過高的影響，3～7月往往不宜施工，可以在此期間修理、改造船舶和機械設(shè)備設(shè)備。

（3）該淺灘位于贛江中上游，為丘陵河道，具體位置為峽江下游2.0km處。該江流在此處形成了瓶頸狀，兩岸皆為高山，由于此處的河道湍急，沖走了上游的來沙，從而在該淺灘沉積了大量的卵石。在挖槽設(shè)計的范圍內(nèi)，靠挖槽右邊的水深最淺約為0.2m，河床為左低右高，大部分水深約為1m。

（4）以內(nèi)河5級航道的標準對該航道進行設(shè)計，設(shè)計水深為1.5m，沒有設(shè)計備淤水深，設(shè)計寬度為60m機動貨船和500t雙排雙列船隊相互逆行，挖槽長度為1900m。以此為依據(jù)對工程量進行計算，疏浚工程量約為82000m3，在枯水期進行集中作業(yè)。

2 施工方案設(shè)計和選擇

2.1 鏟斗式挖泥船施工方案

鏟斗式挖泥船（見圖1）是一種常用的內(nèi)河航道疏浚船舶，根據(jù)該淺灘的實際情況，要對風(fēng)化巖進行挖掘，鏟斗式挖泥船的規(guī)格要達到4m3，否則難以完成挖掘任務(wù)，但是4m3的鏟斗挖泥船具有較深的吃水，往往能夠超過2m，這會給施工和調(diào)劑帶來一些問題。因此鏟斗式挖泥船施工方案不適用于該淺灘疏浚工程。

圖1 鏟斗式挖泥船示意圖

2.2 抓斗挖泥船施工方案

抓斗挖泥船在卵石或者礫砂土質(zhì)的施工中具有較低的生產(chǎn)效率。盡管抓斗挖泥船也可以對砂巖和風(fēng)化巖進行施工，但是這要求抓斗挖泥船的斗重要超過200kN，斗容超過8m3，如此大規(guī)格的抓斗挖泥船在沿海或長江沿線地區(qū)尚且少見，而本工程位于內(nèi)陸地區(qū)，難以配備相應(yīng)的施工設(shè)施。而且規(guī)格的抓斗挖泥船的吃水一般也會超過兩米，無法在本工程中應(yīng)用，因此不能選擇抓斗挖泥船施工方案。

2.3 爆破

砂巖和風(fēng)化巖在該施工區(qū)域內(nèi)分布的比較普遍，開發(fā)的厚度也達到了0.3～1m。據(jù)相關(guān)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于具有較薄的爆破厚度，鉆孔的深度較淺，各鉆孔都具有較小的爆破面積和爆破范圍，而且爆破力較小，導(dǎo)致具有較低的爆破工作效率，所需的鉆孔數(shù)量較多，帶來了較大的爆破成本和工作量。根據(jù)爆破公司的要求，要進行鉆孔爆破，并保障爆破的安全，就必須對表層的礫砂層進行完全清除，施工量過大，施工工期過長，不符合施工要求，因此該施工方案也未被選擇[1]。

2.4 船舶改造和施工方案

通過相關(guān)認證，對以上三種施工方案進行了排除，對于砂巖和風(fēng)化巖的挖掘可以使用履帶式挖掘機，其具有臂力大、自重大的優(yōu)點，相比爆破施工具有較低的施工成本。與此同時，本工程還使用了反鏟式挖泥船，該船吃水較小、活動靈便。對于上文提到的鏟斗式挖泥船的弊端，可以通過改造的方式來解決。為了避免施工的過程中船體受到斗作用力的影響，可以將定位樁安裝在船尾和船的兩側(cè)上，有效地避免船體的走位和晃動。為了節(jié)約施工成本，本工程中改造了一艘120m3絞吸式挖泥船，在其甲板上安裝了一臺履帶式挖掘機，其性能與反鏟式挖泥船類似，能夠達到良好的施工效果。具體的改造過程為保持原船舶的兩根定位樁，并在左右加寬1m，然后將兩根定位樁安裝在船體的左右兩側(cè)，保持船體上的液壓裝置、用于發(fā)電的副機，拆除船體上的吸泥管、絞刀頭、絞刀架，加長船艏，使用槽鋼對挖掘機進行固定[2]。本文將這種改造之后的船舶仍然稱為“反鏟式挖泥船”。

3 具體施工過程

3.1 反鏟式挖泥船的橫移

為了施工便利，反鏟式挖泥船配備了兩根艉樁，可以以此為依據(jù)來控制船體的前后移動。船體橫移又可以分為右25°、中25°、左25°，要保障每次的橫移長度為10m。在橫移之后還要進行挖掘，需要進行搭接，因此以25m作為挖槽的寬度[3]。

3.2 反鏟式挖泥船的前移和后移

在該工程中，挖泥施工的主要方法是橫移分條逆流，如果向前移挖泥，由于很難把握前移的距離，可能會影響挖泥的效率，其優(yōu)點在于具有較小的回淤。如果向后退挖泥，不容易出現(xiàn)這一問題，具有更高的挖泥效率，但是在挖泥的過程中受到水流的影響，已經(jīng)挖好的下游中又會被沖入碎石、礫砂和泥沙，具有較大的回淤。但是由于該淺灘屬于硬土質(zhì)淺灘，挖動難度較大，挖掘范圍內(nèi)多為難以被水流沖動的風(fēng)化巖和卵石，因此使用后退挖泥還是比較合理的。在本工程的施工過程中要盡量向前伸挖掘機斗，并向后鉤挖，從而盡量減少出現(xiàn)小埂的機率。

3.3 控制挖掘的深度

為了對挖掘的深度進行控制，在施工的過程中還要采取相應(yīng)的措施，主要是配備專業(yè)打水工，開挖后、開挖前都要對水深進行測量，從而了解水深是否符合相關(guān)要求，并確實下一次挖掘的厚度。同時還可以使用油漆在挖掘機前臂上標注刻度，這樣在挖掘時也可以對挖掘深度進行判斷，及時進行補挖。當(dāng)然為了避免多超挖和漏挖，還要發(fā)揮打水工的作用，及時對水深進行測量[4]。

3.4 提高施工效率

經(jīng)過改造之后的反鏟式挖泥船的主機功率與2m3抓斗挖泥船類似，但其生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益都優(yōu)于抓斗挖泥船。抓斗挖泥船對卵石和礫砂的挖動能力較弱，假設(shè)其斗的充泥率為50%，每分鐘挖1斗，抓斗挖泥船每小時也只能挖60m3左右，而經(jīng)過改造后的反鏟式挖泥船每小時能夠挖150m3。與此同時，經(jīng)過改造后的反鏟式挖泥船的使用更為靈活，故障發(fā)生率低，具有更好的經(jīng)濟效益。

在該工程中使用反鏟式挖泥船，能夠獲得較高的工作效率，從而有效的降低施工成本。反鏟式挖泥船具有故障少、綜合性能好、使用靈活便利的優(yōu)點，根據(jù)計算，如果使用抓斗挖泥船，在對卵石和礫砂的挖掘時具有較弱的挖掘力，每小時的工作量約為60m3，遠低于反鏟式挖泥船。而如果使用爆破施工，不僅會延誤工期，而且爆破厚度不足1m，不僅不能獲得一定的經(jīng)濟效益，甚至可能虧損。

4 結(jié)語

本文結(jié)合工程實例，對我國南方某省份的內(nèi)河航道硬土質(zhì)淺灘施工中對挖掘機的應(yīng)用進行了分析，在該工程施工中，通過改裝挖掘機和絞吸式挖泥船進行改造，制作了具有挖掘施工能力的反鏟式挖泥船，并取得了良好的施工效果，對施工船舶不適應(yīng)、土質(zhì)較硬、工期較短的問題都進行了克服，提高了施工效率，壓縮了施工成本，對傳統(tǒng)的內(nèi)河航道疏浚模式進行了改革，具有借鑒意義。

[1]覃仁，秦國剛，林靖翔.漓江淺水反鏟挖泥船總體設(shè)計研究[J].中國水運（下半月），2015（12）.

[2]任強.新型生態(tài)護岸在江蘇省內(nèi)河航道中的應(yīng)用[J].中國水運（下半月），2013（12）.

[3]趙 亮.淺談如何加強內(nèi)河航道管理[J].科技風(fēng)，2014（23）.

[4]王譽寰，雷淳宇.關(guān)于內(nèi)河航道管理的信息化應(yīng)用研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（07）.

U615.35+1

A

1004-7344（2016）14-0126-02

2016-4-28

邱 峰（1979-），男，本科。