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(zhèn)人民政府，江西 九江 332418；2.修水縣港口鎮(zhèn)人民政府，江西 九江 332438)

0 引 言

在新時代，社會經(jīng)濟高速發(fā)展的背景下，人們愈發(fā)重視社會經(jīng)濟的發(fā)展，而忽略了對生態(tài)環(huán)境的保護，致使很多區(qū)域的河道發(fā)生了嚴重的堵塞和淤積問題，失去了原來的綠化、生態(tài)、環(huán)保的功率。有些地區(qū)的河道已經(jīng)嚴重影響著周圍的生活和生產(chǎn)環(huán)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(guī)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(jīng)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(zhèn)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(mào)易重鎮(zhèn)和政治、經(jīng)濟、文化、交通中心。渣津鎮(zhèn)是修水縣城鄉(xiāng)結(jié)合、工農(nóng)貿(mào)并舉、兩個文明同步發(fā)展的新型邊貿(mào)城鎮(zhèn)。1995年被國家建設部列為全國小城鎮(zhèn)建設試點鎮(zhèn)，1999年又被建設部評為村鎮(zhèn)建設先進鎮(zhèn)。渣津鎮(zhèn)是古艾文化策源地 、佛教文化發(fā)祥地、贛湘蘇區(qū)根據(jù)地，同時也是全國生態(tài)小城鎮(zhèn)建設的樣板鎮(zhèn) 。本工程位為修河上游，渣津鎮(zhèn)西堰村范圍內(nèi)。工程治理全長1km，起于黃坊大橋上游190m，止于西堰。現(xiàn)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(shù)特點和工作原理

水陸兩用挖掘機既能像常規(guī)挖掘機一樣在陸地上工作，也可以在潛水、深水等環(huán)節(jié)作業(yè)，有效解決了傳統(tǒng)挖掘機無法下水作業(yè)的問題，而且賦予了挖掘機同時具有挖掘、浮航、清淤等能力?？珊芎玫膽迷谒こ淌┕?、城鎮(zhèn)河道疏浚工程、水域治理、江河湖海資源開發(fā)和環(huán)境整治中。水陸兩用挖掘機水中作業(yè)現(xiàn)場圖如圖1所示。

圖1 水陸兩用挖掘機水中作業(yè)現(xiàn)場圖

水陸兩用挖掘機行走裝置為雙體船式浮箱結(jié)構(gòu)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(xù)航能力和特殊結(jié)構(gòu)銷連接件，以及高效率的回轉(zhuǎn)機構(gòu)，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(nèi)，裝滿之后，提升鏟斗并回轉(zhuǎn)到卸土位置進行卸土操作，再使用轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)，則鏟斗下降到挖掘機面，進行下一次作業(yè)。

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(shù)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(yè)；②在水深<1.0m的沼澤上作業(yè)；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(yè)，也不能在情況不明的水中貿(mào)然行走[1]。

為保證河道疏浚工程任務能夠按期、保質(zhì)保量的完成，在具體施工中，需要結(jié)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(shù)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?shù)皆O計河岸之外，嚴格控制內(nèi)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(xiàn)超負荷運行，引發(fā)故障，可選擇兩次向外翻土的方法，以保證河道疏浚施工質(zhì)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(xiàn)場進行詳細的地質(zhì)勘查和分析，按照分析結(jié)構(gòu)，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(xiàn)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?shù)胶涌谥?，以提升清淤效率；而針對寬度?-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(qū)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?shù)絻砂逗涌谥?。水陸兩用挖掘機清淤現(xiàn)場圖如圖2所示。

圖2 水陸兩用挖掘機清淤現(xiàn)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(yè)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(zhì)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(xiàn)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(tài)，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(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)不足及時補充。

操作水陸兩用挖掘機的人員，需要做好技術(shù)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(diào)整操作，保證開挖的精度，避免發(fā)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(zhì)情況，預留出足夠的邊坡，避免邊坡發(fā)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(cè)滑程度，避免滑坡一起側(cè)翻。如果多臺水陸兩用挖掘機同時作業(yè)，兩臺相互之間的距離要控制在20m以上，避免發(fā)生碰撞事故。水陸兩用挖掘機清淤挖掘運輸現(xiàn)場圖如圖3所示。

圖3 水陸兩用挖掘機清淤挖掘運輸現(xiàn)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(qū)動力不足的問題，需要結(jié)合實際情況，可將水陸兩用挖掘機的單項驅(qū)動，改為前后雙向驅(qū)動。實現(xiàn)雙向驅(qū)動之后，可有效避免水陸兩用挖掘機陷入泥潭之后，驅(qū)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(guī)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(xiàn)場條件復雜，如果出泥的距離比較近，則容易發(fā)生淤回現(xiàn)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(shù)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(jié)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(zhèn)河道疏浚工程中應用，取得了良好的施工效果，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1)節(jié)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(xiàn)24h輪流作業(yè)，可挖出1500m3的清淤任務，從而節(jié)約人工清淤量。

2)節(jié)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(jié)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?？稍诤拥啦粩嗨闆r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(jié) 語

綜上所述，結(jié)合渣津鎮(zhèn)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(jié)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(fā)展趨勢，和傳統(tǒng)挖掘機相比，水陸兩用挖掘機具有很多優(yōu)勢，在水中也可以自由行走，這是常規(guī)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(jié)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。