引江濟淮工程提高土方開挖效率的實踐應用

王勛 傅兆藩 余朝偉 陽芳

摘 要：引江濟淮工程是國務院確定的全國172項節水供水重大水利工程之標志性工程，溝通長江、淮河兩大水系，是跨流域、跨省重大戰略性水資源配置和綜合利用工程，全線輸水線路總長723km，其中新開河渠88.7km、利用現有河湖311.6km、疏浚擴挖215.6km、壓力管道107.1km。引江濟淮工程新開河渠土石方開挖量巨大，因而科學合理地進行土石方開挖對全線施工建設進度有著重要意義，本文以江淮溝通段施工J007-2標為實踐對象，分析影響土方開挖的主要影響因素，以提高土方開挖效率為目的，制定相應的實施對策。

關鍵詞：引江濟淮;土方開挖;提高效率

中圖分類號：TV522? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）10-0136-03

1工程簡介

引江濟淮工程江淮溝通段施工J007-2標位于江淮分水嶺（見圖1），總長2.40km，為崗地新開挖渠道，河道底寬60m，坡口最大寬357m，土石方開挖合同總量1792萬m?，最大開挖深度達46.4m，開挖深度為全線最深。坡面每高6m設一級平臺，最大開挖處有7級平臺、8級邊坡。設計輸水流量290m?/s，最高通航水位23.86m，設計百年一遇防洪水位25.53m。

2施工現場情況調查

根據施工J007-2標工程進度計劃目標，土方日開挖量需達到10萬m?/d方可滿足要求，而現有施工效率平均為6萬m?/d。通過對現場開挖區域集中調查：現有挖掘機25輛，裝車平均效率約為5.1min/車，現場每日工作20h（含夜間施工），預計土方最大開挖效率可達到11.76萬m?/d[25×20（h）×60（min/h）÷5.1（min/車）×20（m?/車）=11.76（萬m?/d）]。

3 影響開挖效率要因分析

通過施工現場情況調查，理論上土方日開挖量可達到11.76萬m?/d。為找出影響土方開挖效率各方因素，成立調查小組，深入現場、查閱資料、召開專題會議，運用頭腦風暴法，從人員、機械、環境、方法、材料、測量共六大方面，系統分析影響土方開挖效率的各類原因，并繪制出相應的“魚刺圖”（見圖2）。

通過魚刺圖分析共找出10個末端原因，針對這10個末端原因進行逐條確認、識別，最終確定了影響土方開挖效率的3個主要原因（見表1）。

3.1 機械原因

通過對現場25臺挖掘機與自卸車數量搭配統計，發現6臺挖掘機與自卸車搭配合理，始終維持每臺挖掘機有3或4輛自卸車等待裝土;19臺挖掘機與自卸車搭配不合理，其中11臺挖掘機有4輛以上自卸車排隊等待裝土，造成自卸車運輸效率降低，8臺挖掘機前面部分時間存在無自卸車現象，造成挖掘機開挖效率降低。大部分挖掘機與自卸車搭配不合理，極大影響了土方開挖效率。

3.2 環境原因

本工程區域地質條件復雜，且該標段土方為膨脹土。膨脹土是一種浸水后體積劇烈膨脹，失水后體積顯著收縮的黏性土。雨后施工現場濕泥平均厚度達22cm，導致施工道路泥濘、濕滑（見圖3），機械設備無法正常通行及作業，嚴重制約土方開挖效率。

3.3 方法原因

通過試驗實測，挖掘機正向開挖施工平均每車裝車用時約4.77min，然而根據現場實際施工統計發現，少量挖掘機開挖未按施工組織實施，開挖深度過大，造成挖掘機需位于開挖工作面以下、背對開挖工作面裝車，開挖裝車回轉180度左右，大大降低了挖掘機有效工作時間，平均裝車用時需7～8min，嚴重影響了挖掘機裝車效率（見圖4）。

4提高開挖效率對策方案

針對影響土方開挖效率的要因，依據現有的施工條件，提出了三大要因的相應對策實施方案，并從可行性、有效性、經濟性、可靠性、時間性各方面進行對比分析，最終確定了相應的對策方案（見表2）。

4.1 合理搭配挖掘機與自卸車數量

（1）挖掘機滿負荷運行、自卸車無長時間等待則效率最高。假定正常工況下，每臺挖掘機的裝車用時相等，則每臺挖掘機應搭配的自卸車數量應與自卸車所需運輸時間成正比，而自卸車運輸時間則與運距成正比。現場開挖區域至棄渣點運距分別為3km、4km，通過現場實測，50輛自卸車往返3km、4km平均用時分別為28.6min和33.7min;挖掘機平均裝車用時4.77min，由理論計算可得，運距3km時挖掘機理論配置6輛自卸車最優，運距4km時挖掘機理論配置7輛自卸車最優。

（2）為進一步確定挖掘機與自卸車搭配數量，依據上述理論配置數量，同時考慮自卸車等待時間，采用水平對比進行現場測試，運距3km時搭配6輛、7輛、8輛自卸車時平均日總運輸為101、128、107車次;運距4km時搭配7輛、8輛、9輛自卸車時平均日總運輸為97車次、129車次、113車次，通過現場實測，運距3km時挖掘機實際配置7輛自卸車最優，運距4km時挖掘機實際配置8輛自卸車最優。

4.2 做好施工便道防雨措施

（1）為盡可能減少降雨對施工進度造成的影響，主要從雨前預防和雨后修復兩方面進行處理。雨前組織人員對施工道路采取塑料薄膜覆蓋措施，減少降雨對路面造成的泥濘破壞;同時為防止降雨或其它途徑來水進入渠道基坑和構筑物基坑內，在渠道兩側坡頂位置及沿渠道走向的開挖面兩側各設置一條排水溝，同時在渠道中間設置集水井，用來匯集地下水和邊坡層間滯水（見圖5），在集水井內配污水泵，及時將積水抽排到基坑頂部的排水溝。

（2）雨后為盡快具備施工條件，抓緊道路修復工作，對施工便道路面采取灑石灰（見圖6）或鋪煤渣、覆蓋防水薄膜（見圖7）的方式，以降低路面土壤含水率，對于局部泥濘部位，則采取鋪設鋼板的方法，保證施工便道盡快恢復通行。

（3）通過采取“雨前預防、雨后修復”措施，雨后道路的濕泥平均厚度由22cm降低到了5cm以內，雨前雨后施工便道濕泥厚度對比折線圖（見圖8），極大地減少了降雨對施工進度造成的影響，路面水分經蒸發后，最快可于雨后6h內復工。

4.3 采取有效開挖方式

為實現挖掘機高效率工作，避免擺臂回旋角度過大，渠道開挖采用順渠道方向分層、分段同步后退開挖的方式進行，每層開挖深度控制在3.0m左右，開挖邊坡1：3，并逐層向下開挖。挖掘機位于平臺上方，后退方向挖土，自卸車停在挖掘機的正向或側向裝土，鏟臂卸土回轉角度小于90度（見圖9）。通過組織實施，開挖裝車平均時間為4.6min，大大提高了工作效率（見圖10）。

5結論

基于引江濟淮工程的特殊性，工期緊、任務重，土方開挖為大部分標段的關鍵任務之一。本文所提出的提高土方開挖效率的分析路徑及對策是根據江淮溝通段施工J007-2標實踐成果得出，依據各標段不同特點，需結合各自施工進度計劃，進一步細化施工組織，重點可從機械配置、開挖方式等方面加強科學管理，做好施工便道降雨前后通行保障工作，提前開挖排水溝、集水井將渠道內積水引排出去，從而有力提高工作效率，保障施工工期。

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