引江濟淮工程提高土方開挖效率的實踐應(yīng)用

王勛 傅兆藩 余朝偉 陽芳

摘 要：引江濟淮工程是國務(wù)院確定的全國172項節(jié)水供水重大水利工程之標志性工程，溝通長江、淮河兩大水系，是跨流域、跨省重大戰(zhàn)略性水資源配置和綜合利用工程，全線輸水線路總長723km，其中新開河渠88.7km、利用現(xiàn)有河湖311.6km、疏浚擴挖215.6km、壓力管道107.1km。引江濟淮工程新開河渠土石方開挖量巨大，因而科學(xué)合理地進行土石方開挖對全線施工建設(shè)進度有著重要意義，本文以江淮溝通段施工J007-2標為實踐對象，分析影響土方開挖的主要影響因素，以提高土方開挖效率為目的，制定相應(yīng)的實施對策。

關(guān)鍵詞：引江濟淮;土方開挖;提高效率

中圖分類號：TV522? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）10-0136-03

1工程簡介

引江濟淮工程江淮溝通段施工J007-2標位于江淮分水嶺（見圖1），總長2.40km，為崗地新開挖渠道，河道底寬60m，坡口最大寬357m，土石方開挖合同總量1792萬m?，最大開挖深度達46.4m，開挖深度為全線最深。坡面每高6m設(shè)一級平臺，最大開挖處有7級平臺、8級邊坡。設(shè)計輸水流量290m?/s，最高通航水位23.86m，設(shè)計百年一遇防洪水位25.53m。

2施工現(xiàn)場情況調(diào)查

根據(jù)施工J007-2標工程進度計劃目標，土方日開挖量需達到10萬m?/d方可滿足要求，而現(xiàn)有施工效率平均為6萬m?/d。通過對現(xiàn)場開挖區(qū)域集中調(diào)查：現(xiàn)有挖掘機25輛，裝車平均效率約為5.1min/車，現(xiàn)場每日工作20h（含夜間施工），預(yù)計土方最大開挖效率可達到11.76萬m?/d[25×20（h）×60（min/h）÷5.1（min/車）×20（m?/車）=11.76（萬m?/d）]。

3 影響開挖效率要因分析

通過施工現(xiàn)場情況調(diào)查，理論上土方日開挖量可達到11.76萬m?/d。為找出影響土方開挖效率各方因素，成立調(diào)查小組，深入現(xiàn)場、查閱資料、召開專題會議，運用頭腦風暴法，從人員、機械、環(huán)境、方法、材料、測量共六大方面，系統(tǒng)分析影響土方開挖效率的各類原因，并繪制出相應(yīng)的“魚刺圖”（見圖2）。

通過魚刺圖分析共找出10個末端原因，針對這10個末端原因進行逐條確認、識別，最終確定了影響土方開挖效率的3個主要原因（見表1）。

3.1 機械原因

通過對現(xiàn)場25臺挖掘機與自卸車數(shù)量搭配統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)6臺挖掘機與自卸車搭配合理，始終維持每臺挖掘機有3或4輛自卸車等待裝土;19臺挖掘機與自卸車搭配不合理，其中11臺挖掘機有4輛以上自卸車排隊等待裝土，造成自卸車運輸效率降低，8臺挖掘機前面部分時間存在無自卸車現(xiàn)象，造成挖掘機開挖效率降低。大部分挖掘機與自卸車搭配不合理，極大影響了土方開挖效率。

3.2 環(huán)境原因

本工程區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，且該標段土方為膨脹土。膨脹土是一種浸水后體積劇烈膨脹，失水后體積顯著收縮的黏性土。雨后施工現(xiàn)場濕泥平均厚度達22cm，導(dǎo)致施工道路泥濘、濕滑（見圖3），機械設(shè)備無法正常通行及作業(yè)，嚴重制約土方開挖效率。

3.3 方法原因

通過試驗實測，挖掘機正向開挖施工平均每車裝車用時約4.77min，然而根據(jù)現(xiàn)場實際施工統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，少量挖掘機開挖未按施工組織實施，開挖深度過大，造成挖掘機需位于開挖工作面以下、背對開挖工作面裝車，開挖裝車回轉(zhuǎn)180度左右，大大降低了挖掘機有效工作時間，平均裝車用時需7～8min，嚴重影響了挖掘機裝車效率（見圖4）。

4提高開挖效率對策方案

針對影響土方開挖效率的要因，依據(jù)現(xiàn)有的施工條件，提出了三大要因的相應(yīng)對策實施方案，并從可行性、有效性、經(jīng)濟性、可靠性、時間性各方面進行對比分析，最終確定了相應(yīng)的對策方案（見表2）。

4.1 合理搭配挖掘機與自卸車數(shù)量

（1）挖掘機滿負荷運行、自卸車無長時間等待則效率最高。假定正常工況下，每臺挖掘機的裝車用時相等，則每臺挖掘機應(yīng)搭配的自卸車數(shù)量應(yīng)與自卸車所需運輸時間成正比，而自卸車運輸時間則與運距成正比?，F(xiàn)場開挖區(qū)域至棄渣點運距分別為3km、4km，通過現(xiàn)場實測，50輛自卸車往返3km、4km平均用時分別為28.6min和33.7min;挖掘機平均裝車用時4.77min，由理論計算可得，運距3km時挖掘機理論配置6輛自卸車最優(yōu)，運距4km時挖掘機理論配置7輛自卸車最優(yōu)。

（2）為進一步確定挖掘機與自卸車搭配數(shù)量，依據(jù)上述理論配置數(shù)量，同時考慮自卸車等待時間，采用水平對比進行現(xiàn)場測試，運距3km時搭配6輛、7輛、8輛自卸車時平均日總運輸為101、128、107車次;運距4km時搭配7輛、8輛、9輛自卸車時平均日總運輸為97車次、129車次、113車次，通過現(xiàn)場實測，運距3km時挖掘機實際配置7輛自卸車最優(yōu)，運距4km時挖掘機實際配置8輛自卸車最優(yōu)。

4.2 做好施工便道防雨措施

（1）為盡可能減少降雨對施工進度造成的影響，主要從雨前預(yù)防和雨后修復(fù)兩方面進行處理。雨前組織人員對施工道路采取塑料薄膜覆蓋措施，減少降雨對路面造成的泥濘破壞;同時為防止降雨或其它途徑來水進入渠道基坑和構(gòu)筑物基坑內(nèi)，在渠道兩側(cè)坡頂位置及沿渠道走向的開挖面兩側(cè)各設(shè)置一條排水溝，同時在渠道中間設(shè)置集水井，用來匯集地下水和邊坡層間滯水（見圖5），在集水井內(nèi)配污水泵，及時將積水抽排到基坑頂部的排水溝。

（2）雨后為盡快具備施工條件，抓緊道路修復(fù)工作，對施工便道路面采取灑石灰（見圖6）或鋪煤渣、覆蓋防水薄膜（見圖7）的方式，以降低路面土壤含水率，對于局部泥濘部位，則采取鋪設(shè)鋼板的方法，保證施工便道盡快恢復(fù)通行。

（3）通過采取“雨前預(yù)防、雨后修復(fù)”措施，雨后道路的濕泥平均厚度由22cm降低到了5cm以內(nèi)，雨前雨后施工便道濕泥厚度對比折線圖（見圖8），極大地減少了降雨對施工進度造成的影響，路面水分經(jīng)蒸發(fā)后，最快可于雨后6h內(nèi)復(fù)工。

4.3 采取有效開挖方式

為實現(xiàn)挖掘機高效率工作，避免擺臂回旋角度過大，渠道開挖采用順渠道方向分層、分段同步后退開挖的方式進行，每層開挖深度控制在3.0m左右，開挖邊坡1：3，并逐層向下開挖。挖掘機位于平臺上方，后退方向挖土，自卸車停在挖掘機的正向或側(cè)向裝土，鏟臂卸土回轉(zhuǎn)角度小于90度（見圖9）。通過組織實施，開挖裝車平均時間為4.6min，大大提高了工作效率（見圖10）。

5結(jié)論

基于引江濟淮工程的特殊性，工期緊、任務(wù)重，土方開挖為大部分標段的關(guān)鍵任務(wù)之一。本文所提出的提高土方開挖效率的分析路徑及對策是根據(jù)江淮溝通段施工J007-2標實踐成果得出，依據(jù)各標段不同特點，需結(jié)合各自施工進度計劃，進一步細化施工組織，重點可從機械配置、開挖方式等方面加強科學(xué)管理，做好施工便道降雨前后通行保障工作，提前開挖排水溝、集水井將渠道內(nèi)積水引排出去，從而有力提高工作效率，保障施工工期。

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