浅析新材料和机械化在黄河防汛抢险中的应用

张春林 刘飞 韩松年 荣玉芳

摘要：黄河是一条游荡性极强并且泥沙沉积严重的河流，每年汛期，黄河下游防洪工程都要进行抢险。传统抢险方法上主要采用人工，采用“人海战术”，抢险材料主要使用柳梢等，造成抢险效率低下、抢险所使用的材料收集困难。近几年，为改进传统的抢险作业方法，充分发挥机械的优越性能，研究推广了一些新技术、新材料的使用，取得了一些成果。

关键词： 新材料？ ？机械化 黄河防汛抢险

一、目前条件下抢险形势的变化

现代条件下，河南黄河防洪工程抢险形势已经较过去发生了很大的变化，具体表现在：

（1）装载机、挖掘机、自卸汽车、推土机等大型机械在抢险中越来越广泛的应用；

（2）土工织物系列产品等新材料在抢险中的应用和发展；

（3）铅丝笼封口机、打桩机、网片编织机等新机具在抢险中的研制与成功应用；

（4）市场经济条件下，农村劳力外出务工多，抢险劳力组织困难。

改进传统的抢险作业方法，彻底改变过去人海战术抢险、超强体力消耗、软料砍树毁林、抢险效率低下的落后局面，充分发挥大型机械的优越性能，全面推广应用新技术、新材料，大力开展“现代抢险技术应用研究”，实现防洪工程抢险的机械化、现代化，已成为当前现实的客观要求。

近年来，河南黄河河务局在“现代抢险技术应用研究”做了一系列的试验研究工作，取得了一些成果。

二、整体进展情况

（一）已获成功的项目

1.装载机改装软料叉车

通过延长装载机铲齿、改造装载机铲斗来运送软料，或将原装载机铲斗改进成为适合防汛抢险进埽用的叉具，改装的软料叉车一次铲运软料可达1000kg。

该项改进虽然简单粗糙，但却实现了传统埽工软料运送环节由人工到机械、由传统到现代的一次跨越。

装载机改装叉车运送软料已在河南黄河工程施工和抢险中全面应用，彻底改变了过去靠人工抱送软料、效率低下的落后局面。

2.铅丝笼封口机

将手电钻的钻头改装成适用于铅丝笼封口的挂钩或卡口，实现了铅丝笼封口机械化。结构简单，操作方便，转速适度，扭矩力大，适用于8号以下铅丝，封口质量和速度大大提高。

铅丝笼封口机配合挖掘机、装载机、自卸汽车装抛铅丝笼抢险时，电源随大型机械配装，有条件的也可使用网电。

（二）已进行试验，获初步成果，需进一步改进完善的项目

1.机械装抛铅丝笼

传统的人工装推铅丝笼劳动强度大、效率低，近年来，利用装载机、挖掘机、自卸车进行了装抛铅丝笼试验，获得成功，并在抢险实战中初步应用。

1.1？ 自卸车与挖掘机或装载机配合装抛大铅丝笼

就是用自卸车抛投大体积铅丝笼抢险，用挖掘机或者装载机装笼，其步骤为：

（1）装石、封口

将加工好的网片平铺于自卸车厢底部，网片四翼展开在车厢外部，用装载机或挖掘机装石至车厢体积80左右，将网片四翼收起，封口捆扎结实。

（2）卸笼入水

将自卸车停至预卸位置，车厢缓缓升起，大铅丝笼滑入水中出险部位。

网片尺寸根据自卸车车厢大小设计，带耳朵，以便装石后封口，编织方法同普通铅丝笼网片。最初试验网片采用两种规格：①全用8号铅丝编织，②8号铅丝做网纲、12号铅丝编织网格。经过多个大铅丝笼试验，并在岸上堆放大铅丝笼用推土机推放入水试验，8号铅丝均无断丝现象，故而在其后的试验与应用中，全部使用由8号铅丝做网纲、12号铅丝编织网格的铅丝网笼，大大节约了投资，同时也解决了人工编织大网片困难的问题。试验时，在大铅丝笼上拴一根长约20m的麻绳，以测网笼入水后的位置、状态。

大铅丝笼体积达5～10m3，速度快、抗冲能力强，充分发挥大型机械性能，极大的改善了劳动方式和强度，由原来拙笨的人工装推铅丝笼，改为只需人工铺放网片和捆扎封口，工料造价降低，操作简便易行，有利于推广。

1.2？ 挖掘机装抛铅丝笼

（1）挖掘机装笼、人工封口

采用方形不带耳朵网片，8号铅丝做网纲、12号铅丝编网格。4人各拉网片一角，在装笼场地拉展平铺，挖掘机就近将石料装于网片上，然后人工稍加整理、封口。根据场地情况，可事先挖成一个面积2～3m2、深度15～20cm的土坑，网片铺在坑内，以便于装笼、封口、挖掘机挖笼。

（2）挖掘机抛笼

挖掘机将装好的铅丝笼就地挖起，抛至出险部位。挖掘机操作要缓慢、均匀，挖斗要尽可能少的挖走地面或坑内土体，同时不能将铲齿插入石笼内，前者会造成坝面损伤，后者会插断铅丝，导致散笼。

1.3？？装载机装抛铅丝笼

装载机装抛铅丝笼分为两种方式：

（1）网片尺寸根据装载机铲斗大小确定，紧贴铲斗内壁铺放，装载机紧贴石垛底面一次装石至平斗、放平，人工稍加整理并封口，装载机将笼卸放至出险部位。铺放网片时须将部分网眼挂于铲斗铲齿，網片外边缘向后反转，以免装石时发生褶皱；装石要一次完成，操作不当易挫断12号铅丝；卸放时要避免铅丝笼从高处跌落重摔。

（2）采用一般方形或长方形网片、平铺，装载机装石入网，人工稍加整理并封口，装载机将笼推入河中。推笼时铲齿应进入笼下地面3～5cm，不能直接进入笼内，以免造成断丝、散笼。

机械装抛铅丝笼抢险技术是成功的，目前的制约因素是如何解决铅丝网片的编织、均匀受力、断丝等问题。

2.机械制作半成品埽体——箱枕

传统人工做埽受场地、料物运送等条件的限制，速度缓慢，往往成为抢险或者工程施工诸多环节中的制约因素。为探讨大型机械抢险与传统埽工工艺相结合的抢险方式，2004年5月，在封丘顺河街工程进行了机械做埽尝试，取得成功，其步骤为：

（1）铺绳：在自卸车厢纵横向各铺设适当长度（10m左右）的核桃绳各3～5根，绳间距1.2～1.3m，纵横绳交接点缠绕连接，绳两端等长伸出车厢之外。

（2）装底坯软料：用挖掘机或软料叉车将软料（柳、秸料）装入铺好底绳的自卸车厢内，底坯软料装至车厢容积90%左右，再用挖掘机将软料压实实至车厢容积的50%左右，并尽可能的将软料向四周拨开，使中间部位低洼。

（3）填腹石、埋留绳：挖掘机装3～4斗石料入低洼处（石料数量根据进占体靠溜情况、水流速度、水深等确定，自卸车内混装柳石比例为3∶1～4∶1），装石料时，将两根20～25m长、拴有木桩或长条石的核桃绳预埋入石料内做为留绳，抛投埽体时留绳两端拴系在岸上的木桩上。

（4）装顶坯软料：用挖掘机或软料叉车将顶坯软料覆盖在石料上，顶坯软料超出车厢10～15%，用机械压实至与车厢顶平或略高。

（5）捆扎：用人工或机械将底绳两端搂回捆扎，纵横绳交接点缠绕连接，将车厢内两坯软料与腹石捆扎成为一个整体，我们称其为“箱枕”。

（6）抛投：自卸车将“箱枕”运至进占部位，将留绳拴绕在事先打好的根桩上，抛投“箱枕”，根据“箱枕”的入水情况，松送留绳。根据进占部位水流状况，决定逐个“箱枕”之间仅靠简单搭接、简单绳连接，或者使用底勾绳、链子绳联结，也就是抛投之前是否如传统埽工般的打桩、布设底勾绳、链子绳。

这样的“箱枕”就其结构、用法和用途来讲，与柳石枕很类同，只是外形更像一个巨型的“背包”，体积可达10～15m3；将其用于埽工进占，用底勾绳、链子绳将逐个“箱枕”联结，一个“箱枕”也就类同于传统埽工的一坯。

“箱枕”施做运用少量人工与软料叉车、挖掘机、自卸汽车配合，适用于比较开阔、石料和软料充足的场地。“箱枕”技术就是设立一处或多处半成品埽体加工厂，然后将其源源不断地送到险情发生地，解决了重大险情因场地、道路等因素制约，抢护速度难以满足抢险需要的难题。

“箱枕”与传统埽工取材相同，保持了传统埽工的优越特性，能够较好适应河底条件的变化，具有较好的阻水护胎能力；其利用机械，工艺简单，减少人力投入，提高了效率，减少了投资；其体积较大，在一般的水深或水流速度条件下易于施工，水深或流速较大时，施工有一定的困难，当水深超过10m、流速超过2.5m/s时，厢体难以稳定。

3.土工织物在防汛抢险与水中进占中的应用

已经进行过的实体试验有：

（1）濮阳万寨堵口护底试验

（2）封丘禅房37坝大土工布进占试验

（3）东坝头控导11坝土工布护底试验

（4）顺河街14坝土工布护土胎试验

（5）顺河街13坝土工包进占试验

（6）蔡集生产堤堵口大布护底、护坦试验

这些试验在水深不超过8米、流速不超过1.5米/秒的情况下获得成功。

（三）急需进行应用试验研究的项目

1.强力大幅六角钢网编织技术的引进与改制

装载机、挖掘机、自卸车装抛铅丝笼抢险等成功的新技术已经在实战中得到越来越广泛的应用。传统的铅丝笼网片在外形尺寸、受力性能、强度等方面都不能较好的适应大型机械装抛笼的需要，容易发生断丝等现象，网片的编织、幅面、强度等问题已经成为机械装抛铅丝笼抢险的制约环节。用8#以上铅丝、大幅面网片以及高强度六角钢丝网替代传统的铅丝网片、适用于大型机械装抛笼抢险，已是现实迫切的需要。

六角网片受力均匀，增强铅丝的联合强度，能够有效解决铅丝断裂等问题。2004年，我办赴河北安平等地进行了网片编织机调研，目前的六角钢网编织机已经是成熟的技术，只是在幅面、网空、丝径等方面不能完全满足机械抢险对网片的要求。

强力大幅六角钢网编织机研制成功后，将彻底改观过去人力编织铅丝网片強体力、低效率、质量不保证的落后局面，一台网片编织机既能满足河南黄河机械抢险网片需求。

2.机械做埽应用于深水抢险试验研究

机械加工制作半成品埽体（箱枕）进占、抢险技术已经在10米以内水深的情况下获得成功，10米以上水深情况下的施做急待于进一步的试验研究。

此项技术在后方设立多个埽体加工厂，多处加工，多处抛投，克服抢险场地狭小的矛盾，改变人工做埽的落后局面，实现黄河埽工技术机械化、现代化。

3.河底抽沙泵、高浓度泥浆大管袋在抗洪抢险中的应用试验研究

河底抽沙泵已经在二级悬河治理试验、人工扰沙等工程中成功的应用过，在扰沙、放淤、河道疏浚、管袋充填、工程抢险等方面有着广阔的应用前景，有待于进一步的试验研究开发。利用河底抽沙泵抽取高浓度泥浆（60%以上）充填土工布长管袋（直径1米以上，长20米以上），然后将管袋沉放，以起到改善溜势、遏制重大险情发展效果。该项技术简单实用、代价低廉、发展前景广阔、效益巨大，急待试验研究。

4.土工织物在深水、大流速条件下抢险应用试验研究

在近一个时期的防洪工程抢险中，易腐烂、强度低的草袋、麻袋等已经被土工编织袋代替，柳枝、梢料、木桩等材料不仅费用高、破坏生态环境，而且来源也日益枯竭，也逐渐被土工织物取代。

土工织物大布进展、护坦、护底、大型土工包护坦等新技术在水深8米、流速1.5米/秒以内的情况下已经试验成功，超出此范围应继续进行实体试验研究。

随着时代的发展、社会的进步，实用抢险技术的试验研究是没有止境的，我们要永不懈怠的不断把河南黄河防洪工程抢险技术推向前进。