竹材无动力管道运送下山新技术

陆美珍 杨倩倩 陈碧芽 吴建明 张运山 桂仁意 秦勇强 杨 健

(1湖州市林业技术推广站浙江湖州313000；2浙江乡村旅游研究院浙江湖州313000；3湖州市林业科学研究所浙江湖州313000；4安徽广德县五龙山林场安徽广德242200；5浙江农林大学浙江临安311300；6湖州市林业局浙江湖州313000)

竹子是我国南方林区主要的森林资源之一，总面积达601万hm2，其中毛竹林面积443万hm2，占竹林总面积的74%。毛竹广泛分布于400～800 m的丘陵、低山山麓地带，栽培历史悠久，面积最广，既有较高的经济价值，也具有良好的生态价值。毛竹再生能力强，生长速度快，生长量大，每2年就要采伐1次，每次适宜采伐量为单位面积立竹量的1/3，约 80支/667 m2，采伐的竹材质量约 2 t/667 m2。竹材下山一直采用人背肩扛或直接遛下山的传统作业方式[1]，严重制约着竹林正常经营，资源优势无法转变为经济优势。

1 技术研发背景

毛竹为散生性植物，通常采用择伐方式，砍倒之后，只能靠人背肩扛运送下山，集材分散，劳动强度大，运送成本高，因此一直以来毛竹材下山是困扰和制约竹林经营、竹农增收和竹产业发展的先决基础条件之一。由于毛竹材价格持续走低和劳动力成本快速增长，在偏、远、高、陡及交通条件较差的不发达山区，毛竹林经营已入不敷出[2]，急需通过技术创新等手段，开发出简单、实用、经济、高效、安全的竹材运送技术措施，以降低生产成本，维持竹林正常经营，保持和增加竹农收入[3-5]。同时，开发竹材下山技术对于落实国家乡村振兴战略、新农村建设也具有积极的现实意义。为有效攻克毛竹下山的技术瓶颈，研究人员提出了管道无动力运送毛竹下山技术，经初步试验，达到了预期目的，取得了初步成功，为高山毛竹下山开辟了新思路[6]。

2 技术路线与集成

2.1 技术路线

管道无动力运送毛竹下山技术研发的目的是克服传统作业方式的不足，提供一种简单、实用、经济、高效、安全的毛竹运送下山技术措施。技术构想为：以管道为运送载体，将竹子放进管道，依靠其自身的运动惯性力自行下滑至集材点，可即砍即送，省工省力，方便快捷，安全可靠。

2.2 技术集成

利用新型、轻质、耐磨并可重复使用的管道材料，在拟采伐竹林安装一条可移动、倾斜角与地平线的夹角为20°～40°的开放型管道，定位于山脊或山脊一侧，管道下端预留一片空地，便于集材装车(图1)。管道安装与竹子采伐同步进行，自下而上，边安装、边采伐、边下送。采伐所到之处，管道随之跟进。下送时，只要将竹子放入管道内，松手后竹子即沿管道自行下滑至集材点，当集足一定数量后即可装车外送。

图1 竹林中安装的竹材运送管道

运送管道直径为300～400 mm，管道内壁光滑无剌钉，材质坚硬耐磨性好，每节长度在2 m左右，便于移动和安装。在管道安装过程中，为降低竹子下滑速度，减少竹子出口时的冲击力，在管道下端预设2～3个微弯点，弯点间隔10～15 m，偏转角为3～5°；也可在管道竹材出口处上方10～15 m，抬高出口位置，具体高度视管道长度和坡度而定，以此增加管壁与竹子的摩擦力。在运送管道长度超过100 m或坡度大于35°时，竹材出口处加套一个圆台体减速装置，圆台体上口直径与管道外接相等，下口直径为10～15 cm、长度50 cm，在25 cm处切割平分为4等分，在竹材到达出口处时利用弹性缓冲、减速 (图 2)。

图2 竹材出口处的圆台体减速装置

每节管道长度在2 m左右，连接方式为平滑套接，外接接头孔径大于管道外径。安装中先行规划设计管道走向，并将出口定位。定位点可选择在2支毛竹之间，毛竹作为固定立柱，取一支长度适中(长度在2 m以内)的毛竹固定到先前选定的毛竹上，再把末端管道 (出口管)固定到横放的毛竹上即可，套接接口朝向上方 (图3)。在套接接口管子上，预先安装2只挤压式固定镙丝，当第2节管道套好后，拧紧镙丝就可挤压固定管道 (图4)。以此下推，到达预定砍伐点即可开始工作。一层砍完后加长管道，以此往复循环，直到砍完为止。

图3 竹材出口位置

图4 管道连接头

管道固定方式有2种：依竹抱固和立桩抱固。依竹抱固就是在管道走向上，利用靠住管道的竹子，用绳索或铁丝进行捆绑固定。立桩抱固即在管道沿线，无法靠竹抱固或地势低洼，需要增强管道支撑力时，锲入桩件，并将管道固定到桩件上即可。固定点间隔在5 m左右，着地管道可适当加大间隔。

撤收管道时，由上而下，依次进行。松开固定镙丝，将管道一节节取出并顺坡下滑下山。在地势较平缓地带，可滚动下山，减轻劳动强度。

3 应用效果与技术优势

2018年7月，在毛竹林中进行现场试验和技术验证，试验达到了预期目的，获得初步成功。该技术的优点在于：

1)设施安装方便快速。当管道运抵集材点后，通过特制牵引装置，依次将管道运至预定线路即可进行安装，无须精密调试。

2)集材方便省力。根据管道走向实施采伐，边采伐边运送，山下一次装车，改变了过去采伐后先遛下山再行集材运出的传统方式，更省时省力。

3)毛竹破损率较小。传统竹材遛下山作业方式，由于山体石头、伐桩及地势高低不平等因素，竹子在运送中容易破裂，变成废次材，直接影响竹农收入。

4)综合成本低。管道成本约130元/m，相当于人工成本的30%左右，而且容易运输和安装；同时，减少了重复劳动现象，提高了劳动生产率，成本降低。

5)安全性高。在过去毛竹遛下山时，许多公路沿山体而行，受惯性力等多种因素影响，竹子一旦到达路边，或竹子带动石块滾落，很容易伤及路人和车辆，安全隐患大。

6)其他方面。该技术的推广应用，可有效降低林区道路修建密度，有利于减少因道路修建造成的水土流失和生态毁坏，节约林道修建经费和日常维护成本。