試析基于水陸兩用挖掘機的河道疏浚工程

鄭 浩，晏嬌婷

(1.修水縣渣津鎮人民政府，江西 九江 332418；2.修水縣港口鎮人民政府，江西 九江 332438)

0 引 言

在新時代，社會經濟高速發展的背景下，人們愈發重視社會經濟的發展，而忽略了對生態環境的保護，致使很多區域的河道發生了嚴重的堵塞和淤積問題，失去了原來的綠化、生態、環保的功率。有些地區的河道已經嚴重影響著周圍的生活和生產環境。由于早先河道建設深度比較大，再加上多年沒有處理，使得河道淤泥非常深，常規挖掘機無法施工，采用水陸兩用挖掘機有效解決了這一問題，而且取得良好的經濟效益和社會效益，驗證了水陸兩用挖掘機在河道疏浚工程中應用的可行性，效果顯著。

1 工程概述

渣津鎮位于湘、鄂、贛三省邊陲，位于修水縣西北部，距離修水縣城34km，是修水縣西部邊界貿易重鎮和政治、經濟、文化、交通中心。渣津鎮是修水縣城鄉結合、工農貿并舉、兩個文明同步發展的新型邊貿城鎮。1995年被國家建設部列為全國小城鎮建設試點鎮，1999年又被建設部評為村鎮建設先進鎮。渣津鎮是古艾文化策源地 、佛教文化發祥地、贛湘蘇區根據地，同時也是全國生態小城鎮建設的樣板鎮 。本工程位為修河上游，渣津鎮西堰村范圍內。工程治理全長1km，起于黃坊大橋上游190m，止于西堰。現狀西堰河河床淤積，河中雜物漂浮，兩岸雜草叢生，岸線不明確，違法私自開路下河開挖河道砂卵石，損毀河堤岸線。主要工程措施包括河道疏浚、岸坡護堤、清理河道垃圾、種草植樹等。

2 水陸兩用挖掘機的技術特點和工作原理

水陸兩用挖掘機既能像常規挖掘機一樣在陸地上工作，也可以在潛水、深水等環節作業，有效解決了傳統挖掘機無法下水作業的問題，而且賦予了挖掘機同時具有挖掘、浮航、清淤等能力。可很好的應用在水利工程施工、城鎮河道疏浚工程、水域治理、江河湖海資源開發和環境整治中。水陸兩用挖掘機水中作業現場圖如圖1所示。

圖1 水陸兩用挖掘機水中作業現場圖

水陸兩用挖掘機行走裝置為雙體船式浮箱結構履帶架及密封的箱形履帶板，可保障挖掘機在水中也可以安全游弋。超長的續航能力和特殊結構銷連接件，以及高效率的回轉機構，大大提升了水陸兩用挖掘機的工作效率和操作的舒適性。在具體工作中，用鏟斗上自帶的斗齒切削土壤，并裝入到斗內，裝滿之后，提升鏟斗并回轉到卸土位置進行卸土操作，再使用轉臺回轉，則鏟斗下降到挖掘機面，進行下一次作業。

3 水陸兩用挖掘機在河道疏浚工程中的應用要點

3.1 明確使用條件和設備數量

水陸兩用挖掘機在河道疏浚工程中應用時，其使用條件包括：①盡量在水平的硬地面或者軟地面上作業；②在水深<1.0m的沼澤上作業；③在水中行走時，水流速度<0.4m/s，風速<4.0m/s，起浪的高度≤0.1m；④嚴禁在完全浮動的條件下進行作業，也不能在情況不明的水中貿然行走[1]。

為保證河道疏浚工程任務能夠按期、保質保量的完成，在具體施工中，需要結合工程特點，如：河道的寬窄、出土場地、清淤量、工期等，選擇合適水陸兩用挖掘機數量。

3.2 棄土設置

案例工程長度達到1km，淤泥深度大，河中漂浮著大量雜物，淤泥挖出之后，快速脫水成型，需要及時運輸到設計河岸之外，嚴格控制內坡坡度，最小不能<1∶1.5，其余土通過水陸兩用挖掘機鏟斗，推送到河岸之外。針對那些局部出土量比較大的地段，為避免水陸兩用挖掘機出現超負荷運行，引發故障，可選擇兩次向外翻土的方法，以保證河道疏浚施工質量。

3.3 水陸兩用挖掘機清淤操作

在采用水陸兩用挖掘機清淤之前，操作人員需要先達到現場進行詳細的地質勘查和分析，按照分析結構，制定水陸兩用挖掘機開挖方案。在案例工程施工中，水陸兩用挖掘機清淤的斷面呈現梯形，出土全部運往渠口之外。如果清淤的深度比較大，可采用分層開挖，逐步成型的方法。本工程不同河道段，底部寬度不同，采用的清淤方法也不相同。比如：針對寬度在6-8m之間渠底，可選擇整渠開挖直接出土的方法，出土及時運輸到河口之外，以提升清淤效率；而針對寬度在8-15m之間的渠底，可采用雙向開挖兩岸同時出泥的方法；如果渠底寬度超過15m，則要分區分段開挖，先開挖中間部分，將淤泥堆積到兩角位置，再逐步將土方運輸到兩岸河口之外。水陸兩用挖掘機清淤現場圖如圖2所示。

圖2 水陸兩用挖掘機清淤現場圖

在案例工程施工中，遇到了長度在30m左右的黏性淤泥段，為保證河道疏浚的效果，先挖填圍堰，外出的淤泥需要進行合理處理，避免再次滑到河道中，分段開挖， 一個作業段清淤完成之后，再進行下一段清淤，控制好開挖路線，上下要銜接緊密，避免形成彎道。如果河道疏浚工程的深度比較大，為保證水陸兩用挖掘機清淤的安全性，可采用臺階開挖方法。最下方采用清淤挖掘機進行清淤，半坡則利用普通的履帶式挖掘機進行二次挖土，保證能夠達到設計的效果。

3.4 機械操作和質量控制

水陸兩用挖掘機在使用中，電機通常布置在機器后端，所以，在下水操作時，需要選擇坡度小于10°的傾斜面施工，并保證傾斜面能夠延伸到水深2m左右的位置，如果河道現場不符合要求，要進行人工修坡處理，上岸和下水都要有專門的坡道。水陸兩用挖掘機在水中走動時處于浮動狀態，需要將鏟斗回收起來，離開水面，放置在兩個浮筒之間，挖掘回轉操作時要輕柔快速完成，避免慣性過大，損壞機械設備。水陸兩用挖掘機在工作中需要較大的動力，因此，多用柴油來提供動力，耗油量通常在16L/h左右，如果燃油即將耗盡，要通過加油車輔助人工進行加油。在下水之前，需要檢查油量，發現不足及時補充。

操作水陸兩用挖掘機的人員，需要做好技術交底，保證每位操作人員，都熟悉河道疏浚工程的地形地貌，以便調整操作，保證開挖的精度，避免發生超挖、欠挖等問題。嚴格把控回淤尺度，及時用鏟斗、標尺等測量工具，檢查開挖深度。在回淤比較快的河段清淤中，要及時放水，以控制回淤的幅度。在邊坡開挖中應用水陸兩用挖掘機時，需要注意土質情況，預留出足夠的邊坡，避免邊坡發生塌方影響水陸兩用挖掘機的安全性。水陸兩用挖掘機在河坡上行走時，到岸坡應有足夠的安全距離，密切觀察設備的側滑程度，避免滑坡一起側翻。如果多臺水陸兩用挖掘機同時作業，兩臺相互之間的距離要控制在20m以上，避免發生碰撞事故。水陸兩用挖掘機清淤挖掘運輸現場圖如圖3所示。

圖3 水陸兩用挖掘機清淤挖掘運輸現場圖

4 河道疏浚工程中應用水陸兩用挖掘機時存在的問題和解決措施

4.1 爬坡動力不足的問題

針對水陸兩用挖掘機在河道疏浚工程中爬坡驅動力不足的問題，需要結合實際情況，可將水陸兩用挖掘機的單項驅動，改為前后雙向驅動。實現雙向驅動之后，可有效避免水陸兩用挖掘機陷入泥潭之后，驅動不足的問題，保證清淤和挖掘工作能夠高效、有序的開展。

4.2 浮箱導軌磨損嚴重的問題

水陸兩用挖掘機在使用過程中，浮箱導軌磨損的客觀存在的，無法從根本上得到有效規避和處理，如果破損嚴重，會影響浮箱漂浮的安全性。針對此類問題，要避免水陸兩用挖掘機在惡劣的條件下，長時間運行，避免超負荷運行，同時選擇耐磨性和硬度比較高的浮箱材料，以減緩磨損速度，延長使用壽命，降低更換頻次。

4.3 出泥距離過近問題

河道疏浚工程現場條件復雜，如果出泥的距離比較近，則容易發生淤回現象，需要重復清淤和開挖，增加工作量和成本。為解決這一問題，可在水陸兩用挖掘機動臂前加裝一套抽泥泵，通過大功率液壓馬達來提供動力。通過管道從大臂到車后，再到岸邊輸送到數百米的距離，解決了出泥距離近的問題。

4.4 水下拆除問題

挖掘機在陸地上拆除砌體時，采用振動錘就能完成，而水陸兩用挖掘機在河道疏浚工程中應用時，在拆除阻水砌體時，可采用圍填無水的拆除方法。尤其是渠道施工結束之后，會形成大量的建筑垃圾，渠道在運行中很難清除這些垃圾。為解決這一問題，可對水陸兩用挖掘機的大臂進行加固改造，加裝上液壓輸出管道，以便水下拆除工作能夠順利完成。

5 應用效果分析

通過分析水陸兩用挖掘機在渣津鎮河道疏浚工程中應用，取得了良好的施工效果，主要體現在以下幾個方面：

1)節省人力投入。一臺水陸兩用挖掘機中只需要3個人，就能實現24h輪流作業，可挖出1500m3的清淤任務，從而節約人工清淤量。

2)節省財力投入。在河道疏浚工程中采用水陸兩用挖掘機，清淤成本價為3.5元/m3，和先前清淤設備和清淤方法相比，可節約60%的材料投入。

3)占地少，效益好。在應用水陸兩用挖掘機時，無需開設道路，可直接在渠道中行走。可在河道不斷水情況下，完成清淤工作，可有效減少旱季引水嚴重短缺的問題。

6 結 語

綜上所述，結合渣津鎮河道疏浚工程實踐，分析了基于水陸兩用挖掘機的河道疏浚工程，分析結果表明，在河道疏浚工程中科學合理的應用水陸兩用挖掘機，是未來河道治理的發展趨勢，和傳統挖掘機相比，水陸兩用挖掘機具有很多優勢，在水中也可以自由行走，這是常規挖掘機無法比擬的，將其應用到河道疏浚工程施工中，可有效節約人力、財力，而且占地面積小，具有良好的社會效益，值得在河道治理中大力推廣應用。