水力冲挖机组水下施工的应用技术

水力冲挖机组通常亦称泥浆泵，是一种工效高、成本低的水力挖土机械，目前己在河道疏浚工程中得到广泛应用。

常用的水力冲挖机组要在水下施工，必须进行机组改装后才能施工。改装后的水力冲挖机组水下施工不需打坝戽水，受气候、地形、水位等条件影响较小，尤其适宜沙土、沙壤土、淤泥质的河道疏浚。此外，还可用于局部（闸、站等）水下清撒、坝头坝埂拆除、水下筑坝、填低抬高等。

1、施工原理

水力冲挖机组的水下施工原理与常规施工相同，水力冲挖机组由高压泵、立式泥浆泵和配电系统三部分组成．其施工原理是模拟自然界的水流冲刷现象，借水力的作用来完成土方工程的施工作业．水流由高压泵产生压力，经输水软管输送，通过水喷射出一股密集的高压、高速柱状水流，对要开挖的土体进行切割、粉碎，使之湿化、崩解，形成泥浆和泥块的混合液，再由泥浆泵及其输泥管输送到弃土区进行沉积，从而完成了土方工程挖、装、运、卸的各道施工工序．其作业流程如图1。

                                 图1 

但水下施工与常规施工又有所不同。常规施工，一般先在疏浚河段打坝戽水，再分段施工，清水泵高压水抢与泥浆泵吸泥浆管口有一定距离。水下施工主要是采用自制的水下冲吸扣罩，将高压水和吸浆管口集中安装在一起，形成水下冲吸小环境，通过升降杆移动冲吸扣罩来控制清淤部位和高程。

2、机组改装

水力冲挖机组进行改装实施水下清淤，主要包括四部分：一是自制一只水下冲吸扣罩，二是用于控制连接扣罩的升降杆，三是一艘6—8t左右的船，四是加工泥浆泵壳。(详见图2)

图2  水力冲挖机组水下施工改装示意图

1）水下冲吸扣罩

    扣罩主要是用来形成水下冲吸小环境。扣罩采用厚3mm钢板制成桶状，桶径D= 48cm．总高度h=55cm．桶顶盖开有两个孔洞，分别用于固定冲和吸浆口，采用法兰连接。制作时在扣罩内用4根φ6短钢筋焊一井字网罩用于挡杂草杂物。顶盖中部焊有圆环与升降杆铰接。扣罩上钻d= 6cm孔通气于水面，以免扣罩内的空气进入吸浆管导致不出泥浆。

2）升降杆

    升降杆主要用于控制、移动冲吸扣罩。简易的做法是用长5m左右的l英寸建筑脚手钢管。加焊对称的耳环（环为d= l0cm的圆形，采用φ8mm钢筋弯制），环距L=20cm，底部与扣罩铰接，作升降调节用。控制调节可以是人工的，也可以采用小卷扬机控制升降，用钢管调节方向。

3）船机组

    船机组主要包括三部分：一是升降杆和扣罩、通常安装在船的前部侧面；二是泥浆泵，用两根圆木水平地将泥浆泵夹在船头前面，电机固定在圆木上面，泥浆泵壳淹没在水面以下，圆木要用钢丝绳固定牢固；三是高压清水泵，一般安置在船尾部。

4）加工泥浆泵壳

    在泵壳进口侧按4英寸法兰规格加工螺孔，孔径为d= 10mm．攻丝后用橡皮垫接上法兰接头，再与吸浆管（吸管改用橡胶管）的一端连接，另一端接扣罩法兰。吸浆管长度根据深度而定，一般4m左右，最长可达20m。

3、施工要点

    1）开始施工时要先向吸浆管内灌水，同时抬起扣罩再开清水泵。不可先吸后冲，防止冲吸扣罩内形成真空不出泥浆。

    2）施工中要及时移动冲吸扣罩，可用粗绳作控制吸深，防止形成深坑，留下坍岸隐患。

    3）冲吸扣罩应扣于河底，不能悬得过高，过高则泥浆含泥量偏低，或全是清水。泥浆浓度可用电流读数作参考。

    4）移动扣罩时可先将泥浆泵关机，待清水泵冲水加压后产生托力，此时移动用力较小。

    5）如施工现场是粘土必须一罩一罩地移动，如是沙土或淤泥可移动距离远一些，操作人员必须用测深杆测量。

4、常见故障排除

泥浆泵不出泥浆，应检查扣罩网眼是否被杂物堵塞；泥浆泵出泥不足，可能是泵叶轮绕有杂物、泵叶打歪弯曲，扬程过高输距太远，扣罩悬着高度太大、深度不足；塞管一般由于泥浆浓度太大所致。

    清水泵不出水，应检查注入水泵的水是否充分或吸水管接头是否漏气。

5、产量及排距

水力冲挖机组用于水下施工，可以24小时连续施工。每台机组每天可冲挖土250—300m3，清淤可达400—500m 3。排距在1000m~1200m之间。

改装水力冲挖机组用于水下施工，它大大减轻了劳动强度，提高了劳动效率，并且操作简单，使用方便，适应性强。它能冲挖沙士、壤土、也能冲挖亚粘土，并且针对性强、效果好、费用省。对于河道疏浚水下施工十分适用的。