曹生瑩

(甘肅省天?？h林業(yè)局，甘肅 天祝 733299)

在樹(shù)木采伐過(guò)程中，樹(shù)木旁邊如有建筑物、道路、輸電線等設(shè)施時(shí)，在采伐過(guò)程中需要樹(shù)木按一定的方向倒入空曠地塊，避開(kāi)旁邊設(shè)施，以防樹(shù)木采伐傾倒后砸壞建筑物、阻斷道路和壓斷輸電線路，對(duì)周邊的設(shè)施造成破壞。目前，人們?cè)诓煞?shù)木時(shí)為了讓樹(shù)木按照一定的方向傾倒，在采伐前爬上樹(shù)，將繩子拴在樹(shù)干頂端。采伐時(shí)，通過(guò)多人合力拽拉繩子，使樹(shù)木沿著繩子拽拉方向傾倒。此方法需要多人合力才能完成，且在爬樹(shù)拴繩過(guò)程中容易墜落，造成人員傷亡，并且費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。在樹(shù)木采伐過(guò)程中也有動(dòng)用吊車提拉樹(shù)干后進(jìn)行采伐[1]，但同樣需要將人吊到樹(shù)干頂部拴繩打環(huán)后將樹(shù)干和吊車吊鉤相連，在樹(shù)林密集和交通不便的地方，吊車無(wú)法到達(dá)采伐現(xiàn)場(chǎng)，不能發(fā)揮作用，且采伐成本高[2-4]。國(guó)外也設(shè)計(jì)和制造了多功能擁抱式重型采伐設(shè)備，集采伐、切割和運(yùn)輸為一體，但同樣受到采伐地的限制，只適用于地勢(shì)平坦、交通便利和集中連片采伐[5-6]。在雇工難和雇工成本居高不下、安全生產(chǎn)高于一切的今天，迫切需要提高樹(shù)木采伐的安全性和高效性。為此設(shè)計(jì)了樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器，伐木者站在地上安裝后，就可實(shí)現(xiàn)樹(shù)木的定向傾倒，操作方便，而且成本低廉，安全省力。

1 樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器的設(shè)計(jì)及使用

樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器整體由卡環(huán)Ⅰ、拉板Ⅰ、頂板、拉板Ⅱ、卡環(huán)Ⅱ和千斤頂組成，樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。頂板兩端裝有拉板Ⅰ和拉板Ⅱ，底端裝有千斤頂。拉板Ⅰ和拉板Ⅱ的另一端分別和卡環(huán)Ⅰ和卡環(huán)Ⅱ連接。卡環(huán)Ⅰ和拉板Ⅰ之間、頂板和拉板Ⅰ、拉板Ⅱ之間、拉板Ⅱ和卡環(huán)Ⅱ之間分別通過(guò)活頁(yè)結(jié)構(gòu)連接，互相之間可自由旋轉(zhuǎn)?？ōh(huán)Ⅰ和卡環(huán)Ⅱ均呈“C”形，卡環(huán)Ⅰ和卡環(huán)Ⅱ兩端均設(shè)有螺孔，可通過(guò)螺栓將兩端連接起來(lái)。千斤頂?shù)锥嗽O(shè)有錐形刺?？ōh(huán)Ⅰ和卡環(huán)Ⅱ由厚度5 mm鋼圈制成，拉板Ⅰ、頂板、拉板Ⅱ由10 mm鋼板制成。頂板底端和千斤頂?shù)幕钊敹送ㄟ^(guò)焊接連接。

圖1 樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器整體結(jié)構(gòu)示意圖1.卡環(huán)Ⅰ；2.拉板Ⅰ；3.頂板；4.拉板Ⅱ；5.卡環(huán)Ⅱ；6.千斤頂

樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器實(shí)施示意圖如圖2所示。采伐樹(shù)木時(shí)，將樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器的兩個(gè)卡環(huán)Ⅰ和卡環(huán)Ⅱ分別用螺栓固定在樹(shù)干上，然后將電鋸垂直于千斤頂?shù)牡锥饲懈顦?shù)干，邊切割邊打壓

圖2 樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器實(shí)施示意圖1.卡環(huán)Ⅰ；2.拉板Ⅰ；3.頂板；4.拉板Ⅱ；5.卡環(huán)Ⅱ；6.千斤頂；7.樹(shù)干

千斤頂，千斤頂?shù)牡锥隧斪?shù)干，千斤頂?shù)牡锥隋F狀刺扎人樹(shù)皮，千斤頂?shù)幕钊弦?，推?dòng)頂板上移，頂板拉動(dòng)拉板Ⅰ和拉板Ⅱ上移，樹(shù)干上的鋸口張開(kāi)，樹(shù)干彎曲，向安裝樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器的一側(cè)傾倒。要改變樹(shù)木傾倒方向時(shí)，只需調(diào)整樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器在樹(shù)干上的安裝方位即可實(shí)現(xiàn)。

2 試驗(yàn)與分析

2.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省天祝藏族自治縣華藏寺鎮(zhèn)金強(qiáng)川，該地為峽谷盆地，金強(qiáng)河穿流而過(guò)，屬高原季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫2.4 ℃，年極端最高氣溫35.4 ℃，最低氣溫-15 ℃，≥10 ℃積溫2 556.6 d·℃，海拔2 050 m。無(wú)霜期135～150 d，年平均降水量360 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 731.4 h。土壤為沙壤土，土層厚40～80 cm。試驗(yàn)地金強(qiáng)河兩岸分布2 000 hm2青楊(PopuluscathayanaRegd.)人工林，樹(shù)齡40年左右，是天祝地區(qū)最大的人工林集中分布地。為了提高林木的撫育水平，改善光照條件，促進(jìn)林木健康生長(zhǎng)，近年對(duì)稠密的林地和枯死木進(jìn)行擇伐。但受林內(nèi)道路、建筑、輸電、通信線路的影響，采伐難度大，成本高。

2.2 試驗(yàn)材料與方法

樹(shù)木采伐時(shí)，設(shè)立田間對(duì)比試驗(yàn)，分別采用傳統(tǒng)人工拉繩采伐和設(shè)計(jì)的樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器采伐。

傳統(tǒng)人工拉繩采伐：采伐時(shí)人爬上樹(shù)干，在樹(shù)干頂端拴2條繩子，每條繩子末端1個(gè)人沿樹(shù)木傾倒方向呈三角形拽拉繩子，1人手持汽油鏈鋸(油鋸)切割樹(shù)干，樹(shù)木沿繩子拽拉方向中線傾倒。

樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器采伐：采伐時(shí)在樹(shù)干上安裝樹(shù)木采伐定向傾倒器，1人手持汽油鏈鋸(油鋸)邊切割樹(shù)干邊打壓樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器千斤頂，樹(shù)干在樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器的牽引下沿鋸口彎曲，向安裝樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器的一側(cè)傾倒。

不同采伐方法隨機(jī)抽取胸徑50 cm的青楊50株，指定相同的傾倒方向，采伐結(jié)束后統(tǒng)計(jì)采伐時(shí)間(h)、計(jì)算采伐效率(株/人·h)和成本(元/株)。采伐效率(株/人·h)=采伐株數(shù)÷采伐人員數(shù)÷采伐時(shí)間，采伐成本(元/株)=采伐雇工費(fèi)÷采伐株數(shù)，并對(duì)不同采伐方法的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行直觀評(píng)價(jià)，用高、中、低進(jìn)行描述。試驗(yàn)地一個(gè)青壯年勞動(dòng)力每天工作10 h的雇工費(fèi)是150元。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用Excel 2007和DPS 6.01軟件統(tǒng)計(jì)分析。

2.3 樹(shù)木采伐不同方式應(yīng)用效果對(duì)比分析

樹(shù)木采伐不同方式應(yīng)用效果對(duì)比見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，傳統(tǒng)人工拉繩采伐和應(yīng)用樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器采伐差異較大。傳統(tǒng)人工拉繩采伐使用的采伐工具主要是油鋸和繩索，至少需要3人協(xié)力配合才能完成采伐(其中2人拽繩，1人持油鋸切割)，采伐效率和成本分別為0.83株/人·h和18元/株，且采伐過(guò)程中需要爬樹(shù)栓繩，存在墜落風(fēng)險(xiǎn)，在樹(shù)木傾倒后拽拉繩索人員避讓不及時(shí)存在被砸傷的風(fēng)險(xiǎn)，安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)為高。應(yīng)用樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器采伐使用的采伐工具主要是油鋸和樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器，站在地上只需1人就能完成采伐，采伐效率為3.00株/人·h，較傳統(tǒng)人工拉繩采伐提高了261.45%，采伐成本為5元/株，較傳統(tǒng)人工拉伸采伐降低了72.22%，且安全風(fēng)險(xiǎn)低。

表1 樹(shù)木采伐不同方式應(yīng)用效果對(duì)比

3 結(jié)論

在森林撫育、輸電線路周邊樹(shù)木除險(xiǎn)等作業(yè)設(shè)計(jì)中都會(huì)涉及樹(shù)木采伐，我國(guó)樹(shù)木生長(zhǎng)地多為山地，交通不便，且采伐地點(diǎn)、樹(shù)種、樹(shù)形和數(shù)量多樣化，這些都對(duì)采伐效率、成本和安全性提出新的要求。采伐工具是采伐作業(yè)中最重要的因子，其先進(jìn)性直接影響采伐效率、采伐成本和安全性。本文設(shè)計(jì)的樹(shù)木采伐定向傾倒調(diào)控器制作簡(jiǎn)單，成本低廉，攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)樹(shù)木的定向傾倒，保護(hù)了伐木者人身安全和周邊設(shè)施的安全性，具有一定的推廣應(yīng)用前景。