長(zhǎng)臂挖掘機(jī)水下拋石施工工藝推廣

段斐

摘 要：隨著目前航道整治工程整治技術(shù)、管理手段的提高，存在安全隱患的傳統(tǒng)挖掘機(jī)拋石施工工藝亟需改進(jìn)。在航道整治工程實(shí)施中，采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)不過檔拋石施工，在降低水下拋石施工安全風(fēng)險(xiǎn)方面初顯成效，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：航道整治 水下拋石 長(zhǎng)臂挖掘機(jī) 施工工藝

水下拋石在航道整治、導(dǎo)流堤、圍堰、防波堤、護(hù)岸及應(yīng)急搶險(xiǎn)等工程中得到廣泛應(yīng)用，且防護(hù)效果顯著。水下拋石具有導(dǎo)流、消能、防沖等作用，且具有可變形性大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐久性好、便于維修、取材便利廉價(jià)、施工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是江河防護(hù)工程中最常見的結(jié)構(gòu)形式之一。目前，內(nèi)河航道整治工程水下拋石主要分為按厚度控制的拋石護(hù)面、按坡比控制的拋石補(bǔ)拋施工及按高程控制的拋石筑壩施工三種結(jié)構(gòu)形式。

挖掘機(jī)水下拋石施工特點(diǎn)

目前水下拋石常采用的施工方法為人工拋投和機(jī)械拋投兩種，機(jī)械拋投主要有開底駁拋石、專用拋石船拋石、網(wǎng)兜拋石、浮吊拋石、裝載機(jī)拋石、及挖掘機(jī)拋石等，其中開底駁拋石、網(wǎng)兜拋石、專用拋投船拋石和裝載機(jī)拋石主要應(yīng)用于拋石面廣量大的深水作業(yè)區(qū)域，浮吊拋石因施工效率低下一般只應(yīng)用于淺水區(qū)石料轉(zhuǎn)運(yùn)上岸施工。因此，挖掘機(jī)拋石由于具有施工占用水域面窄、船舶吃水較小、船舶操作靈活等特點(diǎn)，在長(zhǎng)江中上游航道整治工程中得到廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)普通挖掘機(jī)水下拋石施工需要挖掘機(jī)在塊石運(yùn)輸船上過檔，存在著船舶壓載不平衡的安全隱患，具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著長(zhǎng)江航道整治工程的發(fā)展，面對(duì)新形勢(shì)、新環(huán)境，工程施工安全、質(zhì)量技術(shù)要求不斷提高，施工技術(shù)也在不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)普通挖掘機(jī)水下拋石施工方式亟需改進(jìn)。

隨著近年航道整治工程技術(shù)不斷提升，長(zhǎng)江武漢航道工程局嘗試采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)拋石施工工藝，該施工工藝?yán)脤ｉT工作船舶裝載長(zhǎng)臂挖掘機(jī)，從根本上解決了挖掘機(jī)水上過檔運(yùn)輸船的問題，在降低水下拋石施工安全風(fēng)險(xiǎn)方面取得明顯成效，值得推廣應(yīng)用。

長(zhǎng)臂挖掘機(jī)水下拋石施工工藝

水下拋石作業(yè)步驟為：定位船定位→拋投船靠泊→運(yùn)輸船靠泊→塊石拋投。

1、定位船選型

為滿足水下拋投施工需要，定位船的船艏配置了三臺(tái)電動(dòng)絞關(guān)、船艉配置了兩臺(tái)電動(dòng)絞關(guān)；確保適航性和船機(jī)性能均良好。

2、施工工藝流程

水下拋石是通過拋石船將塊石拋投在設(shè)計(jì)指定的施工區(qū)域，施工工藝流程如下：

3、塊石質(zhì)量

3.1塊石粒徑選擇

根據(jù)《航道整治工程技術(shù)規(guī)范》（JTJ312-2003），當(dāng)流速大于3m/s時(shí)，水流作用下的塊石粒徑可按下式計(jì)算：

d=0.04vf2

式中：d——塊石等容粒徑（m）；Vf=建筑物處的最大表面流速（m/s）

工程區(qū)流速岸設(shè)計(jì)流速3.5m/s進(jìn)行校核，計(jì)算得到拋石粒徑d=0.49m?？紤]塊石外形的不規(guī)則性等因素，選定塊石粒徑為0.25～0.65m，粒徑大于0.45m的比例大于85%。

3.2質(zhì)量要求

塊石要求石質(zhì)堅(jiān)硬，無風(fēng)化剝落和裂紋，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，在水中受凍后不崩解。不允許使用薄片、條狀、尖角石及風(fēng)化泥巖、頁巖。其濕抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于50Mpa，軟化系數(shù)大于 0.7，密度不小于 2.65t/m3。

4、拋投參數(shù)確定

水下拋石前需先計(jì)算好拋投點(diǎn)距河床底的距離，根據(jù)距離、流速、流向，計(jì)算出漂移距。通過現(xiàn)場(chǎng)拋投試驗(yàn)，確定船舶定位方式、移動(dòng)控制方法、方量控制方法等。漂移距公式如下：

Ld=0.74×VfH/G1/6

式中：Ld—拋石水平落距（m）；H—水深（m）；Vf—表面流速（m/s）；G—塊石重量（kg）。

計(jì)算其漂移距離，結(jié)合實(shí)測(cè)漂移距離，將其繪制成水深、流速、流向和漂移距離相對(duì)應(yīng)的表格以供參考。

5、拋石計(jì)量及船舶管理

為有效控制拋石工程量，確保拋石船舶滿足要求，水下拋石工程中使用的船舶相對(duì)固定（列入船舶使用計(jì)劃或調(diào)整計(jì)劃中并經(jīng)監(jiān)理工程師審核認(rèn)可），并采用首船稱重計(jì)量（在船舶首尾標(biāo)志清晰滿載和空載標(biāo)線，并建立船舶圖片檔案，石場(chǎng)裝料需在監(jiān)理工程師旁站監(jiān)督下進(jìn)行稱重裝料并登記在冊(cè)）的管理方式，統(tǒng)一予以編號(hào)，每船需以空載線進(jìn)場(chǎng)裝料并裝至滿載線。計(jì)量中實(shí)行欠載不收，超載不計(jì)（不計(jì)算超出部分石方量）。既可保證拋石量全部到位，又避免了船舶超載帶來的安全隱患。

6、長(zhǎng)臂挖掘機(jī)拋石施工

施工網(wǎng)格劃分：水下拋石前，技術(shù)人員將拋投區(qū)域劃分為若干個(gè)20m×20m的網(wǎng)格，根據(jù)網(wǎng)格面積和厚度計(jì)算拋投量，編制拋石網(wǎng)格設(shè)計(jì)工程量，繪制拋石網(wǎng)格示意圖。

船舶駐位：定位船垂直水流定位，石料運(yùn)到拋投施工區(qū)后，運(yùn)輸船吊掛在定位船的下游一側(cè)，與拋投船平行靠泊，設(shè)計(jì)專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)防撞支架安裝于運(yùn)輸船和定位船之間，防止兩艘船舶因碰撞變形。

精確定位：根據(jù)已劃分的網(wǎng)格，參照塊石粒徑、水流、漂移距等數(shù)據(jù)，拋石時(shí)采用GPS精確定位，并利用可視化顯示儀準(zhǔn)確掌握船舶動(dòng)態(tài)，確保船舶定位精準(zhǔn)，保證拋石的到位率。

拋石施工：長(zhǎng)臂挖掘機(jī)水下拋石采用單邊拋投，運(yùn)輸船與拋投船通過連接錨纜絞機(jī)移位，每次小移2m。拋石施工做到拋投均勻，不留空缺，確保到位率滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，對(duì)淺水區(qū)域內(nèi)大船無法拋投的部位，采用小船進(jìn)行拋投和水位上漲后再拋投兩種方法解決。

拋石量控制：施工時(shí)，根據(jù)拋石船的裝載量（監(jiān)理驗(yàn)收認(rèn)可的方量）確定拋投數(shù)量，通過隨時(shí)檢測(cè)方量控制好每個(gè)網(wǎng)格的塊石工程量，拋完一個(gè)網(wǎng)格立即作好記錄，然后采用GPS控制絞船移位，進(jìn)行下一個(gè)網(wǎng)格的拋投。

7、船舶拋錨、起錨及移船

拋石船及運(yùn)輸船均吊掛在定位船的下游側(cè)，定位船采用4纜法定位，如下圖：

定位船拋錨、起錨由專人指揮，事先要了解錨區(qū)的水流流向及流速，河床持錨情況。拋錨應(yīng)先拋上游方向的錨，然后松纜再拋下流方向的錨；起錨相反，應(yīng)先起下游方向的錨，帶好拖輪后再起上游錨。每次拋錨位置事先由技術(shù)人員按照拋石位置長(zhǎng)度，流速流向及纜繩長(zhǎng)度等確定拋錨距離及角度，由船長(zhǎng)指揮拋錨定位。由于定位船需要拋錨定位及移船，為安全起見，伸入河心的兩根邊纜應(yīng)酌情布設(shè)沉鏈，便于過往船舶安全航行。

小范圍移船。在同一拋石區(qū)內(nèi)定位船的橫移及縱移屬小范圍移船，拋石定位船主要靠絞、放錨纜來完成；絞、放錨纜不能滿足移船要求時(shí)，使用小型拋錨艇為定位船移錨，使定位后的拋石定位船又可在新的范圍內(nèi)通過絞、放纜進(jìn)行定位施工。

大范圍移船。水下拋石施工由一個(gè)區(qū)段移至下一個(gè)區(qū)段時(shí)需進(jìn)行大范圍移船，大范圍移船應(yīng)收起全部錨纜，用拖輪拖帶至新的施工區(qū)段重新拋錨定位。所有的拋錨位置事先由技術(shù)人員計(jì)算確定，以最大效率為原則，避免反復(fù)起、拋錨。絞錨結(jié)束后和施工過程中應(yīng)經(jīng)常對(duì)錨纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)走錨、松纜要及時(shí)采取措施，并重新校對(duì)船位，保證船位準(zhǔn)確。

8、拋石施工要點(diǎn)

拋石網(wǎng)格須根據(jù)運(yùn)輸船型、拋投船挖掘機(jī)臂長(zhǎng)等綜合因素考慮。水下拋石每次移船距離為2m，以保證拋石均勻，無漏拋。拋石應(yīng)綜合考慮施工區(qū)域流速、流態(tài)以及塊石漂移距等。

拋石前，現(xiàn)場(chǎng)施工員應(yīng)嚴(yán)格檢查運(yùn)輸船舶的滿、空載吃水線，把握好欠載不收、超載不計(jì)的原則。拋石過程中，施工員必須做好拋石施工記錄，內(nèi)容包括船只定位、移位、船只編號(hào)、拋投時(shí)間、噸位、復(fù)核記錄以及水文條件等。

排上拋石施工應(yīng)先拋較小塊石，再拋大塊石，力求較大塊石壓在較小塊石之上，避免拋投塊石過程中劃破排布。在每拋完一個(gè)斷面，必須通過測(cè)深儀檢測(cè)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，立即繪制成圖。發(fā)現(xiàn)漏拋時(shí)，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)拋。

運(yùn)輸船嚴(yán)禁超載和裝載不平衡，運(yùn)輸船按現(xiàn)場(chǎng)施工員要求有序進(jìn)入拋石區(qū)（靠泊定位船），拋石要注意控制船舶平衡，以防船泊傾斜。定位船重新定位時(shí)，應(yīng)指揮拋石船離開，確保安全。拋石作業(yè)設(shè)有專人指揮，確保施工安全。

結(jié)語

通過前期試驗(yàn)性施工表明，長(zhǎng)臂挖掘機(jī)拋石施工不但在降低水下拋石施工安全風(fēng)險(xiǎn)方面取得明顯成效，還具有施工占用水域面積小、船舶操作靈活、施工效率高及投入成本低等特點(diǎn)，非常適合在水淺流急、航道較窄的長(zhǎng)江中游開展，且滿足長(zhǎng)江中游航道整治工程施工需要，值得全面推廣。

（作者單位：長(zhǎng)江武漢航道工程局）endprint