于瀟霈，姜?jiǎng)γ?/p>

（濟(jì)南水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 濟(jì)南250101）

河道工程壩岸根石探摸是險(xiǎn)工和控導(dǎo)工程管理的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作[1]，長(zhǎng)期以來(lái)，摸探根石基本上是人工摸探[2]，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低[3]。近年來(lái)，人們逐漸研制了一些根石探測(cè)工具，這些成果的應(yīng)用，取得了明顯的效果[4]，但仍存在根石探測(cè)效率低、耗時(shí)長(zhǎng)，運(yùn)輸保管及使用不方便等問(wèn)題。為測(cè)量根石斷面結(jié)構(gòu)，分析根石穩(wěn)定狀況，提高根石探測(cè)精度和效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，及時(shí)準(zhǔn)確掌握堤壩工程動(dòng)態(tài)，確保工程安全，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，經(jīng)多次改進(jìn)，研制出了組裝式根石探測(cè)器。

1 基本構(gòu)造和設(shè)計(jì)參數(shù)

組裝式根石探測(cè)器由支架機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、水平測(cè)量機(jī)構(gòu)、垂直測(cè)量機(jī)構(gòu)和輔助機(jī)構(gòu)5部分組成。1）支架機(jī)構(gòu)包括支臂、平衡臂和滑道，支臂分為3節(jié)，材料為鋁合金，采用抽拉式并能組裝拆卸，平衡臂與支臂相連，滑道安裝在支臂下面。2）支撐機(jī)構(gòu)包括三腳支架、調(diào)平基座、套筒、卡槽、支桿和回轉(zhuǎn)支撐圓盤(pán)，三腳支架采用3條可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度并能合攏的支撐腿，支撐腿上裝有調(diào)節(jié)螺栓，便于調(diào)節(jié)高度和粗平；調(diào)平基座安裝在三腳架的上部，通過(guò)調(diào)平基座上的腳螺旋可以進(jìn)行精平；套筒設(shè)置在三腳架的中心，支桿連接卡槽和回轉(zhuǎn)支撐圓盤(pán)，探測(cè)作業(yè)時(shí)插入套筒內(nèi)且可水平旋轉(zhuǎn)。3）水平測(cè)量機(jī)構(gòu)包括滑塊、水平絞輪、前固定輪和牽引繩，水平絞輪由主動(dòng)齒輪、搖把和從動(dòng)齒輪組成，搖把設(shè)置在第一主動(dòng)齒輪上，滑塊安裝在滑道上，由牽引繩牽引滑塊在滑道上行走帶動(dòng)測(cè)繩。4）垂直測(cè)量機(jī)構(gòu)包括垂直絞輪、鉛錘、測(cè)繩和計(jì)數(shù)器，垂直絞輪和水平絞輪結(jié)構(gòu)類(lèi)似，測(cè)繩穿過(guò)滑塊下的滑輪連接垂直絞輪和鉛錘，測(cè)繩以連接鉛錘的一端為起點(diǎn)標(biāo)有長(zhǎng)度單位，計(jì)數(shù)器安裝在平衡臂上，用于計(jì)量測(cè)繩長(zhǎng)度。5）輔助機(jī)構(gòu)包括水平尺、配重塊等，在支臂上安裝了氣泡水平尺，用于控制支臂水平。

根石探測(cè)器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：1）支臂，每節(jié)長(zhǎng)2 m，共3節(jié)；2）平衡臂，長(zhǎng)2 m；3）套筒，長(zhǎng)0.3 m，直徑6 cm；4）卡槽，長(zhǎng)30 cm，寬7 cm，高5 cm；5）支桿，長(zhǎng)0.6 m，直徑5 cm；6）滑塊，長(zhǎng)6 cm，寬5 cm，高5 cm；7）測(cè)繩，長(zhǎng)25 m，直徑4 mm，最大承重100 kg；8）主動(dòng)輪，直徑15 cm；9）從動(dòng)輪，直徑10 cm，鉛錘，重7 kg。

2 操作方法和特點(diǎn)

2.1 操作步驟

組裝式根石探測(cè)器具體操作方式為：1）使用時(shí)，把三腳架支在地面上，高度適中，3條斜支撐腿開(kāi)度適當(dāng)，使三腳架穩(wěn)定；2）把支桿插入三腳架的套筒內(nèi)，支臂裝入卡槽；3）通過(guò)三腳架調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整各條斜支撐腿的長(zhǎng)度，對(duì)支臂粗略調(diào)平；4）調(diào)整調(diào)平基座的腳螺旋進(jìn)行精確調(diào)平，同時(shí)，操作人員做好準(zhǔn)備；5）搖動(dòng)水平絞輪搖把，在主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和水平牽引繩的作用下，滑塊在滑道上前后移動(dòng)，測(cè)量平距；6）搖動(dòng)垂直絞輪搖把，在主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和測(cè)繩的作用下，通過(guò)鉛錘的升降，對(duì)根石水深進(jìn)行探測(cè)；7）斷面探測(cè)完成，移動(dòng)到下一斷面。

在一個(gè)斷面上進(jìn)行多點(diǎn)探測(cè)后，根據(jù)測(cè)點(diǎn)距工程的水平距離，即可得出根石坡度和根石分布情況。

2.2 主要?jiǎng)?chuàng)新成果與特點(diǎn)

1）采用可調(diào)三腳架和360°回轉(zhuǎn)支撐圓盤(pán)，使調(diào)平更加快捷方便，并且可以多點(diǎn)旋轉(zhuǎn)探測(cè)。

2）采用裝卸式抽拉鋁合金支臂，使探測(cè)器更加輕便靈活，既便于運(yùn)輸、移動(dòng)，又便于保存管理，支臂下安設(shè)不銹鋼滑道，便于滑塊滑動(dòng)。

3）安裝了氣泡水平尺和計(jì)數(shù)器，既提高了精度，又保證了探測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。

4）采用調(diào)平基座，進(jìn)行精確調(diào)平，能夠保證測(cè)量數(shù)據(jù)更加精確。

5）采用了電子顯示器，數(shù)據(jù)更加直觀明了。

3 工程應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)效益

在項(xiàng)目研究過(guò)程中，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)情況進(jìn)行了多次升級(jí)改造，改造完成后，在鄄城老宅莊控導(dǎo)工程與人工探測(cè)做了對(duì)比。斷面探測(cè)對(duì)比時(shí)，選擇了9道壩、45個(gè)斷面、225個(gè)測(cè)點(diǎn)，人工探測(cè)和探測(cè)器探測(cè)分別沿同一斷面進(jìn)行。

人工探測(cè)需結(jié)合探測(cè)船進(jìn)行，每班11人（6人輪流探摸作業(yè)，2人測(cè)距，1人記錄，2人操控探測(cè)船），完成全部探測(cè)用時(shí)11 h，按每工日8 h計(jì)，每工日人工費(fèi)150元，每班人工費(fèi)1 650元，每工日可探測(cè)7道壩，平均每道壩探測(cè)費(fèi)為236元。探測(cè)器探測(cè)，每班4人（2人操作，1人測(cè)距，1人記錄），完成探測(cè)用時(shí)4 h，按每工日8 h計(jì)，每工日人工費(fèi)150元，每班人工費(fèi)600元，每工日可探測(cè)18道壩，平均每道壩探測(cè)費(fèi)33元。通過(guò)對(duì)比可以看出，根石探測(cè)器探測(cè)功效提高1.75倍，節(jié)省人工63.6%，同測(cè)線下的資料對(duì)比顯示，兩者探測(cè)的根石比降線基本一致。

根石探摸是探測(cè)河道壩岸工程水下?tīng)顟B(tài)，爭(zhēng)取防汛抗洪工作主動(dòng)的重要手段，因此，每年汛前、汛中、汛后均需對(duì)河道工程特別是靠河壩垛的根石進(jìn)行探摸[5]。根石探測(cè)器研制成功后，在黃河進(jìn)行了推廣應(yīng)用，鄄城黃河河務(wù)局下轄險(xiǎn)工、控導(dǎo)工程9處，共181段壩岸，采用人工方法進(jìn)行探測(cè)，每次需人工費(fèi)3.5萬(wàn)元、探測(cè)船租賃費(fèi)5萬(wàn)元，每年探測(cè)3次需投資25.5萬(wàn)元。采用根石探測(cè)器探測(cè)，每次需人工費(fèi)0.7萬(wàn)元，探測(cè)船租賃費(fèi)2萬(wàn)元，每年探測(cè)3次需投資8.1萬(wàn)元，與人工探測(cè)相比費(fèi)用減少68%，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

根石探測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，攜帶方便，節(jié)省人力，易操作，可以大幅度提高效率，降低成本，提高作業(yè)安全性，將該設(shè)備應(yīng)用于根石探測(cè)改變了壩岸根石長(zhǎng)期依靠人工探測(cè)的落后方法具有重要意義。