多功能虚土夯实器的研制与在黄河工程上的应用

张继合 熊长军 姚秀芝

（聊城安泰黄河养护公司，山东 聊城 252000）

0 概述

多功能虚土夯实器，主要用于植树时树坑捣实、小的水沟浪窝填垫夯实等。结构主要有操作把手柄、杠杆支架、夯头三部分组成，通过更换夯头来实现他的多功能用途。

1 研究背景

黄河工程上春季每年都要进行植树，防浪林、生态林、行道林等，就聊城黄河工程据不完全统计，平均每年植树约三万株。植树挖坑现在一般都用机械省功省力，栽植时三人或二人进行，一人扶树苗，二人或一人填土，填土一半时，要进行捣实，填满后再进行捣实，捣实主要用脚踩或者用填土的铁锨把捣实，捣实速度慢，捣实效果不好，效率比较低。于是我们想到发明研制一种捣实器能够代替人工踩实或铁锨把捣实，提高植树的效率和树株成活率。

2 主要研究内容及研究方法

我们发明研制的多功能虚土夯实器从设想到设计制作加工、试验应用，经历了以下过程。多功能虚土夯实器发明设计→加工→进行试验→改进→操作实用的多功能虚土夯实器→编写报告。

2.1 多功能虚土夯实器的设想

2013年3月研究小组开始收集有关多功能虚土夯实器的有关信息，经过多方查找，均无此方面的信息与资料。研究小组人员开动脑筋，集思广益，根据植树填土捣实的要求发明设计研究了树株栽植虚土捣实器，并绘制出了图纸大样。

2.2 多功能虚土夯实器的结构原理

多功能虚土夯实器由手柄、支架、夯头三部分组成。

2.2.1 多功能虚土夯实器材料的选择

选择考虑了三个方面的因素：①夯头要有一定的重量，能够起到夯实作用，选用8mm的钢板，夯头的总重量控制在25-30kg之间，这样即有一定的重量，又不是太笨重。②手柄材料的选用要重量轻，还要有一定的钢度，随选用可伸缩的钢管。③支架材料的选择要牢固，整体移动要方便，支点处能够360°旋转。于是选用角钢作成三角形底盘，在支架的下面安装能固定的移动轮三个。在底盘上安装无缝钢管做支架，支架在转盘上能够360°转动。

2.2.2 多功能虚土夯实器的制作加工

材料选好后，根据绘制的示意图，请专门的加工厂家进行机械加工，加工制作让有经验的技师进行，并全程进行了跟踪，发现问题及时进行沟通。以下是主要加工的几个过程：

1）2013年3月1日，设计研制的第一台树株栽植虚土夯实器焊制加工成型。通过实验发现了两个问题：一是底盘上的三个轮轮径太小，有一个是万向轮，遇到坑洼土埂都不好移动，行走起来不好控制方向。二是夯头空间直径太小只有15cm，在夯实树坑虚土时活动范围太小，易碰撞树株。项目组提出了具体的改进措施。一把移动轮由三个变为两个，轮径由原来的10cm变为直径25cm。为了保持虚土夯实器的稳定性，增加了移动手柄两根，并在移动轮上加装了制动装置。二是把夯头的内径加大，由原来的15cm加大到25cm。并在夯圆头的上面焊上环行槽，用以加减土料随时增加或减少夯头的质量，并在环行的内侧加上防止损坏树苗的橡胶皮。第一次改装加工完成。

2）2013年3月5日，项目组又对改进后的多功能夯实器进行了实验，通过实验还是发现了一些小问题。新增的移动手柄过长，夯实树坑时影响到夯实手柄的操作，夯实完一个树坑时移动到另一棵时操作不简便等。针对这些小的问题项目级又提出了改进方法，把移动手柄缩短，并且不能失掉稳定的支撑效果，左右旋转的转盘内加注黄油等。

3）2013年3月9日，项目组对再次改装后的夯实器进行了实验，发现这次现场实验效果较好，操作方便，夯实效果密实，达到了我们的设计要求。

2.3 多功能虚土夯实器加工好后进行实用性试验

2013年3月22日多功能虚土夯实器定型后，我们进行了实验。实验选在东阿黄河河务局的牛店管理段，首先对栽植树株的树坑夯实进行了实验，又通过更换夯头进行了填堤坡浪窝进行了夯实实验。实验过程及使用效果如下：

2.3.1 栽植树株树坑的夯实，分三种情况实验，一是行道林，二是淤区生态林，三是防浪林。

1）行道林植树。行道林距离堤顶边沿近，地面较硬，就一排，株距一般在3-4m。因夯实器支架用移动轮装置，一个人就能操作，夯实完一株后移动方便，因夯头部位有多个突出的像铁锨把样的夯头，所以与人工铁锨把夯实相比效率提高很多，人工用铁锨把捣实要一下一下的捣几十下，而用夯实器捣实二三下就好了。但我们也发现了他的不足，就是夯头在起落时有时内侧有时候碰树苗，对树苗有损坏，我们进行了立即修改，在夯头的内侧加装了橡胶，这样就不会对树苗造成损坏。

2）生态林植树。淤区内种植生态林，株距一般3m，行距4-6m，地面有的地方硬，有的地方软。实验发现用夯实器夯实对坑，有时能一个人完成，有时需要二人才能完成，在比较软的地基处移动不是很方面，但夯实效率要比人快的多。

3）防浪林植树。防浪林株行距2*2m，因夯实器的手柄有2m多长，所以要把手柄和支架去掉，光用夯头进行树坑夯实，这需要二人抬着操作，使用效果很好。

2.3.2 更换夯实器的夯头，进行小水沟浪窝填垫夯实。同样我们也是选在东阿黄河河务局牛店管理段的一处堤坡上，水沟不算太大，浪窝长3m宽1m深0.5m，共计1.5m3，距离堤顶3m。这种小的水沟浪窝在堤防工程上很常见，也很有代表性，填垫上后如果不进行夯实，下次下雨还会冲走，一般的打夯机还用不上。机动三轮车拉来土后把土倒在堤肩下面，我们用人工把土填进浪窝里，用夯实器进行夯实，使用效果好。与以往方法相比，用多功能虚土夯实器器能提高工作效率，具有很好的使用价值。

3 主要研究成果

能代替在植树时用人踩实或用铁锨把捣实的多功能虚土夯实器。

4 应用转化情况和应用前景

多功能虚土夯实器器研制完成后，2013年、2014年聊城黄河养护公司在春季植树时都应用了该夯实器，在填垫小的水沟浪窝时也使用了该夯实器，效果很好。因此具有很广泛的应用前景。

5 效益分析

5.1 经济效益分析

通过对比分析，我们可以得出这样一个结论：经济效益方面，使用多功能虚土夯实器器植树与人工相比可以提高工作效率2倍，能节约人工费，经济效益十分可观。5.2 社会效益

使用多功能虚土夯实器器与传统的植树方法、填垫小浪窝相比，植树速度快、填垫浪窝质量可靠，具有较好的社会效益。

6 结语

多功能虚土夯实器器，使用方便、操作简单、重量轻，操作人员一看就能使用。每年工程上植树的量比较大、填垫水沟浪窝更是日常维修养护中主要的工作，虚土夯实器的研制成功在这两项工作中具有不可替代的功能，具有很好的应用推广价值。