挖掘機在疏浚內河航道硬土質淺灘中的應用研究

邱峰

（安徽省交通航務工程有限公司 安徽合肥 230000）

挖掘機在疏浚內河航道硬土質淺灘中的應用研究

邱峰

（安徽省交通航務工程有限公司 安徽合肥 230000）

在內河航道的硬土質淺灘的疏浚工作中，可以積極應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。本文結合工程施工實例，探討了在對內河航道硬土質淺灘疏浚的過程中對挖掘機的利用情況，供相關人員參考借鑒。

硬土質淺談；內河航道；挖掘機

引言

為了保障航道的暢通和農田水利工程的順利運行，必須及時對內河航道進行疏浚，隨著我國社會的發展和機械化水平的不斷提高，內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。內河航道硬土質淺灘的疏浚具有較大的施工難度，在施工的過程中要根據疏?，F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河航道的39個淺灘需要進行疏浚整治，本文對土質最硬、施工條件最復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，可以發現，該淺灘的河床具有3類土質，分別為巖石、風化巖、礫砂。其中最下層是巖石，中間一層是風化巖，最表層是礫砂。巖石的含量較少，風化巖、砂巖的厚度約為0.3～1.0米，呈碎片狀或碎狀，巖芯斷裂，呈風化裂隙發育，并具有鐵錳質薄膜，整個風化巖呈淺黃色。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，該地區的枯水期為每年的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、改造船舶和機械設備設備。

（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。在挖槽設計的范圍內，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）以內河5級航道的標準對該航道進行設計，設計水深為1.5m，沒有設計備淤水深，設計寬度為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。

2 施工方案設計和選擇

2.1 鏟斗式挖泥船施工方案

鏟斗式挖泥船（見圖1）是一種常用的內河航道疏浚船舶，根據該淺灘的實際情況，要對風化巖進行挖掘，鏟斗式挖泥船的規格要達到4m3，否則難以完成挖掘任務，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的施工中具有較低的生產效率。盡管抓斗挖泥船也可以對砂巖和風化巖進行施工，但是這要求抓斗挖泥船的斗重要超過200kN，斗容超過8m3，如此大規格的抓斗挖泥船在沿?；蜷L江沿線地區尚且少見，而本工程位于內陸地區，難以配備相應的施工設施。而且規格的抓斗挖泥船的吃水一般也會超過兩米，無法在本工程中應用，因此不能選擇抓斗挖泥船施工方案。

2.3 爆破

砂巖和風化巖在該施工區域內分布的比較普遍，開發的厚度也達到了0.3～1m。據相關調研發現，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，導致具有較低的爆破工作效率，所需的鉆孔數量較多，帶來了較大的爆破成本和工作量。根據爆破公司的要求，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

通過相關認證，對以上三種施工方案進行了排除，對于砂巖和風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上，有效地避免船體的走位和晃動。為了節約施工成本，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，保持船體上的液壓裝置、用于發電的副機，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，其優點在于具有較小的回淤。如果向后退挖泥，不容易出現這一問題，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淺灘，挖動難度較大，挖掘范圍內多為難以被水流沖動的風化巖和卵石，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的措施，主要是配備專業打水工，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。當然為了避免多超挖和漏挖，還要發揮打水工的作用，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，但其生產效率和經濟效益都優于抓斗挖泥船。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，而經過改造后的反鏟式挖泥船每小時能夠挖150m3。與此同時，經過改造后的反鏟式挖泥船的使用更為靈活，故障發生率低，具有更好的經濟效益。

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、使用靈活便利的優點，根據計算，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濟效益，甚至可能虧損。

4 結語

本文結合工程實例，對我國南方某省份的內河航道硬土質淺灘施工中對挖掘機的應用進行了分析，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、土質較硬、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，對傳統的內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計研究[J].中國水運（下半月），2015（12）.

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

[3]趙 亮.淺談如何加強內河航道管理[J].科技風，2014（23）.

[4]王譽寰，雷淳宇.關于內河航道管理的信息化應用研究[J].數字技術與應用，2015（07）.

U615.35+1

A

1004-7344（2016）14-0126-02

2016-4-28

邱 峰（1979-），男，本科。