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)挖掘機拋石施工工藝亟需改進。在航道整治工程實施中，采用長臂挖掘機不過檔拋石施工，在降低水下拋石施工安全風險方面初顯成效，值得推廣應用。

關(guān)鍵詞：航道整治 水下拋石 長臂挖掘機 施工工藝

水下拋石在航道整治、導流堤、圍堰、防波堤、護岸及應急搶險等工程中得到廣泛應用，且防護效果顯著。水下拋石具有導流、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、施工簡單等優(yōu)點，是江河防護工程中最常見的結(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面、按坡比控制的拋石補拋施工及按高程控制的拋石筑壩施工三種結(jié)構(gòu)形式。

挖掘機水下拋石施工特點

目前水下拋石常采用的施工方法為人工拋投和機械拋投兩種，機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、裝載機拋石、及挖掘機拋石等，其中開底駁拋石、網(wǎng)兜拋石、專用拋投船拋石和裝載機拋石主要應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用于淺水區(qū)石料轉(zhuǎn)運上岸施工。因此，挖掘機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，在長江中上游航道整治工程中得到廣泛應用。

傳統(tǒng)普通挖掘機水下拋石施工需要挖掘機在塊石運輸船上過檔，存在著船舶壓載不平衡的安全隱患，具有較大的安全風險。隨著長江航道整治工程的發(fā)展，面對新形勢、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)也在不斷進步，傳統(tǒng)普通挖掘機水下拋石施工方式亟需改進。

隨著近年航道整治工程技術(shù)不斷提升，長江武漢航道工程局嘗試采用長臂挖掘機拋石施工工藝，該施工工藝利用專門工作船舶裝載長臂挖掘機，從根本上解決了挖掘機水上過檔運輸船的問題，在降低水下拋石施工安全風險方面取得明顯成效，值得推廣應用。

長臂挖掘機水下拋石施工工藝

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電動絞關(guān)、船艉配置了兩臺電動絞關(guān)；確保適航性和船機性能均良好。

2、施工工藝流程

水下拋石是通過拋石船將塊石拋投在設計指定的施工區(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），當流速大于3m/s時，水流作用下的塊石粒徑可按下式計算：

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)流速岸設計流速3.5m/s進行校核，計算得到拋石粒徑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)堅硬，無風化剝落和裂紋，抗風化能力強，在水中受凍后不崩解。不允許使用薄片、條狀、尖角石及風化泥巖、頁巖。其濕抗壓強度應大于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

水下拋石前需先計算好拋投點距河床底的距離，根據(jù)距離、流速、流向，計算出漂移距。通過現(xiàn)場拋投試驗，確定船舶定位方式、移動控制方法、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）。

計算其漂移距離，結(jié)合實測漂移距離，將其繪制成水深、流速、流向和漂移距離相對應的表格以供參考。

5、拋石計量及船舶管理

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固定（列入船舶使用計劃或調(diào)整計劃中并經(jīng)監(jiān)理工程師審核認可），并采用首船稱重計量（在船舶首尾標志清晰滿載和空載標線，并建立船舶圖片檔案，石場裝料需在監(jiān)理工程師旁站監(jiān)督下進行稱重裝料并登記在冊）的管理方式，統(tǒng)一予以編號，每船需以空載線進場裝料并裝至滿載線。計量中實行欠載不收，超載不計（不計算超出部分石方量）。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、長臂挖掘機拋石施工

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20m×20m的網(wǎng)格，根據(jù)網(wǎng)格面積和厚度計算拋投量，編制拋石網(wǎng)格設計工程量，繪制拋石網(wǎng)格示意圖。

船舶駐位：定位船垂直水流定位，石料運到拋投施工區(qū)后，運輸船吊掛在定位船的下游一側(cè)，與拋投船平行靠泊，設計專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)防撞支架安裝于運輸船和定位船之間，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)，拋石時采用GPS精確定位，并利用可視化顯示儀準確掌握船舶動態(tài)，確保船舶定位精準，保證拋石的到位率。

拋石施工：長臂挖掘機水下拋石采用單邊拋投，運輸船與拋投船通過連接錨纜絞機移位，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)范和設計要求，對淺水區(qū)域內(nèi)大船無法拋投的部位，采用小船進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，根據(jù)拋石船的裝載量（監(jiān)理驗收認可的方量）確定拋投數(shù)量，通過隨時檢測方量控制好每個網(wǎng)格的塊石工程量，拋完一個網(wǎng)格立即作好記錄，然后采用GPS控制絞船移位，進行下一個網(wǎng)格的拋投。

7、船舶拋錨、起錨及移船

拋石船及運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度，流速流向及纜繩長度等確定拋錨距離及角度，由船長指揮拋錨定位。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酌情布設沉鏈，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，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、放纜進行定位施工。

大范圍移船。水下拋石施工由一個區(qū)段移至下一個區(qū)段時需進行大范圍移船，大范圍移船應收起全部錨纜，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)人員計算確定，以最大效率為原則，避免反復起、拋錨。絞錨結(jié)束后和施工過程中應經(jīng)常對錨纜進行檢查，發(fā)現(xiàn)走錨、松纜要及時采取措施，并重新校對船位，保證船位準確。

8、拋石施工要點

拋石網(wǎng)格須根據(jù)運輸船型、拋投船挖掘機臂長等綜合因素考慮。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)場施工員應嚴格檢查運輸船舶的滿、空載吃水線，把握好欠載不收、超載不計的原則。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、拋投時間、噸位、復核記錄以及水文條件等。

排上拋石施工應先拋較小塊石，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。在每拋完一個斷面，必須通過測深儀檢測，達到設計要求后，立即繪制成圖。發(fā)現(xiàn)漏拋時，及時進行補拋。

運輸船嚴禁超載和裝載不平衡，運輸船按現(xiàn)場施工員要求有序進入拋石區(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，應指揮拋石船離開，確保安全。拋石作業(yè)設有專人指揮，確保施工安全。

結(jié)語

通過前期試驗性施工表明，長臂挖掘機拋石施工不但在降低水下拋石施工安全風險方面取得明顯成效，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，非常適合在水淺流急、航道較窄的長江中游開展，且滿足長江中游航道整治工程施工需要，值得全面推廣。

（作者單位：長江武漢航道工程局）endprint