试析基于水陆两用挖掘机的河道疏浚工程

郑 浩，晏娇婷

(1.修水县渣津镇人民政府，江西 九江 332418；2.修水县港口镇人民政府，江西 九江 332438)

0 引 言

在新时代，社会经济高速发展的背景下，人们愈发重视社会经济的发展，而忽略了对生态环境的保护，致使很多区域的河道发生了严重的堵塞和淤积问题，失去了原来的绿化、生态、环保的功率。有些地区的河道已经严重影响着周围的生活和生产环境。由于早先河道建设深度比较大，再加上多年没有处理，使得河道淤泥非常深，常规挖掘机无法施工，采用水陆两用挖掘机有效解决了这一问题，而且取得良好的经济效益和社会效益，验证了水陆两用挖掘机在河道疏浚工程中应用的可行性，效果显著。

1 工程概述

渣津镇位于湘、鄂、赣三省边陲，位于修水县西北部，距离修水县城34km，是修水县西部边界贸易重镇和政治、经济、文化、交通中心。渣津镇是修水县城乡结合、工农贸并举、两个文明同步发展的新型边贸城镇。1995年被国家建设部列为全国小城镇建设试点镇，1999年又被建设部评为村镇建设先进镇。渣津镇是古艾文化策源地 、佛教文化发祥地、赣湘苏区根据地，同时也是全国生态小城镇建设的样板镇 。本工程位为修河上游，渣津镇西堰村范围内。工程治理全长1km，起于黄坊大桥上游190m，止于西堰。现状西堰河河床淤积，河中杂物漂浮，两岸杂草丛生，岸线不明确，违法私自开路下河开挖河道砂卵石，损毁河堤岸线。主要工程措施包括河道疏浚、岸坡护堤、清理河道垃圾、种草植树等。

2 水陆两用挖掘机的技术特点和工作原理

水陆两用挖掘机既能像常规挖掘机一样在陆地上工作，也可以在潜水、深水等环节作业，有效解决了传统挖掘机无法下水作业的问题，而且赋予了挖掘机同时具有挖掘、浮航、清淤等能力。可很好的应用在水利工程施工、城镇河道疏浚工程、水域治理、江河湖海资源开发和环境整治中。水陆两用挖掘机水中作业现场图如图1所示。

图1 水陆两用挖掘机水中作业现场图

水陆两用挖掘机行走装置为双体船式浮箱结构履带架及密封的箱形履带板，可保障挖掘机在水中也可以安全游弋。超长的续航能力和特殊结构销连接件，以及高效率的回转机构，大大提升了水陆两用挖掘机的工作效率和操作的舒适性。在具体工作中，用铲斗上自带的斗齿切削土壤，并装入到斗内，装满之后，提升铲斗并回转到卸土位置进行卸土操作，再使用转台回转，则铲斗下降到挖掘机面，进行下一次作业。

3 水陆两用挖掘机在河道疏浚工程中的应用要点

3.1 明确使用条件和设备数量

水陆两用挖掘机在河道疏浚工程中应用时，其使用条件包括：①尽量在水平的硬地面或者软地面上作业；②在水深<1.0m的沼泽上作业；③在水中行走时，水流速度<0.4m/s，风速<4.0m/s，起浪的高度≤0.1m；④严禁在完全浮动的条件下进行作业，也不能在情况不明的水中贸然行走[1]。

为保证河道疏浚工程任务能够按期、保质保量的完成，在具体施工中，需要结合工程特点，如：河道的宽窄、出土场地、清淤量、工期等，选择合适水陆两用挖掘机数量。

3.2 弃土设置

案例工程长度达到1km，淤泥深度大，河中漂浮着大量杂物，淤泥挖出之后，快速脱水成型，需要及时运输到设计河岸之外，严格控制内坡坡度，最小不能<1∶1.5，其余土通过水陆两用挖掘机铲斗，推送到河岸之外。针对那些局部出土量比较大的地段，为避免水陆两用挖掘机出现超负荷运行，引发故障，可选择两次向外翻土的方法，以保证河道疏浚施工质量。

3.3 水陆两用挖掘机清淤操作

在采用水陆两用挖掘机清淤之前，操作人员需要先达到现场进行详细的地质勘查和分析，按照分析结构，制定水陆两用挖掘机开挖方案。在案例工程施工中，水陆两用挖掘机清淤的断面呈现梯形，出土全部运往渠口之外。如果清淤的深度比较大，可采用分层开挖，逐步成型的方法。本工程不同河道段，底部宽度不同，采用的清淤方法也不相同。比如：针对宽度在6-8m之间渠底，可选择整渠开挖直接出土的方法，出土及时运输到河口之外，以提升清淤效率；而针对宽度在8-15m之间的渠底，可采用双向开挖两岸同时出泥的方法；如果渠底宽度超过15m，则要分区分段开挖，先开挖中间部分，将淤泥堆积到两角位置，再逐步将土方运输到两岸河口之外。水陆两用挖掘机清淤现场图如图2所示。

图2 水陆两用挖掘机清淤现场图

在案例工程施工中，遇到了长度在30m左右的黏性淤泥段，为保证河道疏浚的效果，先挖填围堰，外出的淤泥需要进行合理处理，避免再次滑到河道中，分段开挖， 一个作业段清淤完成之后，再进行下一段清淤，控制好开挖路线，上下要衔接紧密，避免形成弯道。如果河道疏浚工程的深度比较大，为保证水陆两用挖掘机清淤的安全性，可采用台阶开挖方法。最下方采用清淤挖掘机进行清淤，半坡则利用普通的履带式挖掘机进行二次挖土，保证能够达到设计的效果。

3.4 机械操作和质量控制

水陆两用挖掘机在使用中，电机通常布置在机器后端，所以，在下水操作时，需要选择坡度小于10°的倾斜面施工，并保证倾斜面能够延伸到水深2m左右的位置，如果河道现场不符合要求，要进行人工修坡处理，上岸和下水都要有专门的坡道。水陆两用挖掘机在水中走动时处于浮动状态，需要将铲斗回收起来，离开水面，放置在两个浮筒之间，挖掘回转操作时要轻柔快速完成，避免惯性过大，损坏机械设备。水陆两用挖掘机在工作中需要较大的动力，因此，多用柴油来提供动力，耗油量通常在16L/h左右，如果燃油即将耗尽，要通过加油车辅助人工进行加油。在下水之前，需要检查油量，发现不足及时补充。

操作水陆两用挖掘机的人员，需要做好技术交底，保证每位操作人员，都熟悉河道疏浚工程的地形地貌，以便调整操作，保证开挖的精度，避免发生超挖、欠挖等问题。严格把控回淤尺度，及时用铲斗、标尺等测量工具，检查开挖深度。在回淤比较快的河段清淤中，要及时放水，以控制回淤的幅度。在边坡开挖中应用水陆两用挖掘机时，需要注意土质情况，预留出足够的边坡，避免边坡发生塌方影响水陆两用挖掘机的安全性。水陆两用挖掘机在河坡上行走时，到岸坡应有足够的安全距离，密切观察设备的侧滑程度，避免滑坡一起侧翻。如果多台水陆两用挖掘机同时作业，两台相互之间的距离要控制在20m以上，避免发生碰撞事故。水陆两用挖掘机清淤挖掘运输现场图如图3所示。

图3 水陆两用挖掘机清淤挖掘运输现场图

4 河道疏浚工程中应用水陆两用挖掘机时存在的问题和解决措施

4.1 爬坡动力不足的问题

针对水陆两用挖掘机在河道疏浚工程中爬坡驱动力不足的问题，需要结合实际情况，可将水陆两用挖掘机的单项驱动，改为前后双向驱动。实现双向驱动之后，可有效避免水陆两用挖掘机陷入泥潭之后，驱动不足的问题，保证清淤和挖掘工作能够高效、有序的开展。

4.2 浮箱导轨磨损严重的问题

水陆两用挖掘机在使用过程中，浮箱导轨磨损的客观存在的，无法从根本上得到有效规避和处理，如果破损严重，会影响浮箱漂浮的安全性。针对此类问题，要避免水陆两用挖掘机在恶劣的条件下，长时间运行，避免超负荷运行，同时选择耐磨性和硬度比较高的浮箱材料，以减缓磨损速度，延长使用寿命，降低更换频次。

4.3 出泥距离过近问题

河道疏浚工程现场条件复杂，如果出泥的距离比较近，则容易发生淤回现象，需要重复清淤和开挖，增加工作量和成本。为解决这一问题，可在水陆两用挖掘机动臂前加装一套抽泥泵，通过大功率液压马达来提供动力。通过管道从大臂到车后，再到岸边输送到数百米的距离，解决了出泥距离近的问题。

4.4 水下拆除问题

挖掘机在陆地上拆除砌体时，采用振动锤就能完成，而水陆两用挖掘机在河道疏浚工程中应用时，在拆除阻水砌体时，可采用围填无水的拆除方法。尤其是渠道施工结束之后，会形成大量的建筑垃圾，渠道在运行中很难清除这些垃圾。为解决这一问题，可对水陆两用挖掘机的大臂进行加固改造，加装上液压输出管道，以便水下拆除工作能够顺利完成。

5 应用效果分析

通过分析水陆两用挖掘机在渣津镇河道疏浚工程中应用，取得了良好的施工效果，主要体现在以下几个方面：

1)节省人力投入。一台水陆两用挖掘机中只需要3个人，就能实现24h轮流作业，可挖出1500m3的清淤任务，从而节约人工清淤量。

2)节省财力投入。在河道疏浚工程中采用水陆两用挖掘机，清淤成本价为3.5元/m3，和先前清淤设备和清淤方法相比，可节约60%的材料投入。

3)占地少，效益好。在应用水陆两用挖掘机时，无需开设道路，可直接在渠道中行走。可在河道不断水情况下，完成清淤工作，可有效减少旱季引水严重短缺的问题。

6 结 语

综上所述，结合渣津镇河道疏浚工程实践，分析了基于水陆两用挖掘机的河道疏浚工程，分析结果表明，在河道疏浚工程中科学合理的应用水陆两用挖掘机，是未来河道治理的发展趋势，和传统挖掘机相比，水陆两用挖掘机具有很多优势，在水中也可以自由行走，这是常规挖掘机无法比拟的，将其应用到河道疏浚工程施工中，可有效节约人力、财力，而且占地面积小，具有良好的社会效益，值得在河道治理中大力推广应用。