河道疏浚淤泥處理技術研究
——以雙喜河等河道疏浚為例

黃琦

上海浦東新區天佑市政有限公司 上海 201204

引言

目前，常用的河道疏浚淤泥處理技術主要有水下疏浚淤泥處理技術、排干疏浚淤泥處理技術和環保疏浚淤泥處理技術。其中，水下疏浚淤泥處理技術包括抓斗式、泵吸式、鉸吸式三種，排干疏浚淤泥處理技術包括干挖清淤施工法和水力沖挖施工法兩種。這些方法各有自身特點和優勢，在河道疏浚淤泥處理中需結合實際情況合理選用。而在實際應用中，水力沖挖施工法要求在河道疏浚淤泥處理之前，作業人員需設置低凹位置，使用水利沖刷設備將河道內的淤泥進行有效沖洗，在這一過程當中被沖洗的泥漿會向提前設置好的低凹位置流動，在泥漿全部匯集后，工作人員可利用泥漿泵等方式對泥漿進行二次處理。該方法所需要的設備簡單、操作方便，便利泥漿輸送，且淤泥清理比較徹底，同時還沒有運輸環節，能防止二次污染現象發生，在一定程度上有利于節約成本，綜合效益比較明顯，其應用也變得愈加廣泛。本文結合河道疏浚淤泥處理工程實例，探討水力沖挖施工法的應用，并提出相應的施工技術措施，希望能為類似工程施工提供啟示與借鑒。

一.工程概況

1.1 工程簡介

本工程主要施工內容包括疏浚及開挖工程、設置泥庫、泥庫土方外運等，工程施工范圍如表1所示。需要疏浚的河道包括雙喜河、智慧河、花木穿心河、潘家溝，總計達4.7691m3，棄泥點選擇三甲港光大泥庫。

根據工程施工現場基本情況，例如，本工程河道護岸清理及疏浚多數為非規劃河道，現場河道較窄。因此，本次施工采用水力沖挖的施工方法進行疏浚，對現場河岸清理采用人工結合小型機械的施工方案，并將清理土方運至固定地點后統一裝運。水力沖挖施工中，利用原有河道設置集漿池，并排設管道集漿池的泥漿運至泥庫，同時在現場空地處設置泥庫。

二.河道疏浚淤泥處理技術的應用對策

河道疏浚淤泥處理技術主要依靠水力沖挖法，水力沖挖法需要依靠水力沖挖機組進行作業。水力沖挖機組由壓力泵、泥漿泵、電力系統等組合而成。水力沖挖機組主要是采用水力去淤泥進行清理工作，高壓泵吸取水源，借助高壓下的水力通過高壓水槍的噴射對河道內的淤泥達到清理效果，這一操作理念源自于自然界的水流沖刷現象。在對河道內的淤泥進行沖刷后，淤泥會隨地勢匯集到一處，進而工作人員采用泥漿泵對清理后的泥漿進行處理，并使用輸泥管將淤泥輸送至相應區域進行沉積。其作業流程如圖2所示。

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圖2 水力沖挖法施工工藝流程

本文主要是對水力沖挖的施工方法進行分析，工程平面布置如圖1所示。本工程施工范圍比較分散，涉及水力沖挖一共包括3條河道，且所涉及的河道范圍較廣，沿線進出道路情況一般，工程的總工期共240天。就目前施工方法而言，主要有河道水力沖挖老河床土方法及挖泥船作業法等。且各種類型的工程多，工程量大，施工周期比較短。因此在工期安排，施工方案確定，工程質量、安全、文明施工及管理等方面具有一定特殊性。

圖1 工程平面布置圖

1.2 工程施工方案確定

2.1 機組數量確定

為確保工程質量，防止延誤工期，應在施工現場調查的基礎上，對河道淤泥的處理工程進行預估，從淤泥的土方工程量、輸泥管道的距離、施工電源供給等方面合理分析工期，以合理的對機組數量進行確定。首先結合土方量、土質類型、運輸距離等指標，計算工期內的水力沖挖機組數量，以此為依據對施工日期進行推算，結合電源供給狀況確定每臺機組每天平均的“運行臺班系數”。在完成這些工作的基礎上，計算額定工程量下所需要的水力沖挖機組數量，在機組數量確定后，安排施工機械設備入場，并布置在各施工段，滿足河道疏浚淤泥處理需要。

2.2 棄土區規劃與施工

在選定棄土區時，應考慮多方面的因素，棄土區需要滿足水力沖挖機組的作業需求，且泥漿實際揚塵小于或等于10米的情況下，單泵施工的輸泥管線長度應控制在約120米。棄土區應盡量少占用耕地，充分利用附近低洼地或池塘，使用棄土進行填平造田，或結合附近道路工程建設和磚瓦生產基地合理布置棄土區。棄土區圍堰斷面一般采用梯形，同時加強圍堰質量控制，分層填平與夯實，做好質量檢查與驗收工作。

2.3 水源和電源供給

水力沖挖機組疏浚1m3土，需用水2.5-3.0m3。常用橫滾法、豎截法、回歸法、外補法、綜合法供水，以滿足河道疏浚施工用水需要。在電源的供給上，由于機組的運轉需要額度較大的電力維持，因此電源應采用80-100kVA用電，且同一電源供給只能配備2臺機組用電，由于機組的用電額度較大，在對變壓器進行設置時，應選擇較機組位置偏遠（大約800米）的距離。

2.4 河床沖挖

疏浚施工前進行測量，嚴格遵循施工圖紙和國家水準點控制要求，分段設置符合國家相關標準和要求的臨時水準點，控制引接的閉合誤差在±12√Lmm之間。然后進行掃床作業，發現小木樁等障礙物應該及時清理。然后進行河床沖挖施工，在河床沖挖施工中，既要掌握合理的施工順序，同時還要把握沖挖技術要點。

（1）河床沖挖工序。對河床進行沖挖的工序分為先深后寬、先槽后坡，由河道中間向兩側邊坡沖挖的方式，如圖3(a)所示，通常用于清淤疏浚施工。另一種是由上至下，先坡后槽，由兩側邊坡向河道中間沖挖，如圖3(b)所示，通常用于拓寬疏浚工程施工。

圖3 河床沖挖的施工工序

（2）河床沖挖技術要點。沖挖施工是確保施工效率，提升工程質量的關鍵。為此，必須把握施工技術要點。要確保泥漿泵的工作位置，一般也稱為吸漿口應該比沖挖點要深一些，且不少于50cm。從而有利于加快泥漿流速，提高含泥量。合理控制泥漿泵與沖挖土體的距離，不得相距太遠，無雜物的土體一般控制在10m以內為宜。如果某些地段有雜物，距離可適當大一些，以達到保護工作機組的目的，同時方便對雜物進行清理，在對泥漿的輸送過程當中，要采用集流槽輸送。在對河床進行沖刷時，高壓水槍與沖挖點要適當的拉開距離，有效的距離能夠增加高壓水槍的壓力，從而提高施工效率。其次在進行土方沖挖時，噴射水柱與標準坡面夾角不得大于15°，削坡時夾角應該接近零度。不得對岸沖挖坡面土方，防止對坡面造成損傷，避免影響工程施工質量。一個作業段施工完成后，經檢驗質量合格后才能進入下一作業段施工，對于分段進行沖挖作業的河道，在對輸泥管道進行位置規劃時，應保障管道的順暢，以防止淤泥在管道內發生堵塞，同時要對管道質量進行把控，對漏泥、漏水現象及時的發現并采取相關措施，保障輸泥管道的運輸質量。管道的出泥口要合理的進行延伸，防止泥漿的沖擊力對圍堰進行沖擊，以此保障施工作業安全。此外還要根據水力沖挖淤泥工作設計日工作量，合理確定輸送管道和輸送路線，注重集漿池圍堰填筑，保證截水回流的合理性，完善棄泥區泥庫圍堰構筑。

2.5 棄土區排水

排水位置要避開泥漿與輸泥管道，從而有利于排水工作順利進行。通常來講排水口是根據輸泥管道的數量來設置的，且排水管道的直徑要大于輸泥管道的直徑，在操作過程當中要注重排水口的加固工作，保證管口牢固，注重節約成本，方便進行維修與養護。運行過程中，排水口的高度要隨時進行調整，排水管道與泥漿地面的高度應維持在30-50米之間，且排水區應靠近河道，以保障水源的利用，此外排水的質量也要進行控制，水質應盡量清澈，減少甚至杜絕將泥漿帶去河道的現象，避免對河道帶來污染與破壞。

2.6 質量控制及安全防護

沖挖河床應嚴格遵循施工技術規范要求進行，確保每道工序質量合格。重視棄土區平整度控制，對輸泥管道與排水管道的出口進行合理規劃，確保管道的平整度。

水力沖挖機組操作人員要加強自身學習，提高設備操作技能，對施工圖紙合理應用，提前對工程進行預估，結合實地情況對河道疏浚的工程開展進行合理規劃，選擇恰當的施工方式，并加強工序質量控制。對于完成的工段應該立即進行測量和檢查，發現存在問題時需立即糾正。此外還要加強施工過程的安全把控，在工作開展中需要對河道進行斷流時，必須對河道進行斷流，同時加強截流施工壩的防護，避免坍塌現象發生。施工前嚴格檢查棄土區圍堰工程質量，施工過程要安排專門工作人員加強巡視和檢查，并進行養護維修，避免圍堰倒塌。所有電工必須持證上崗，所有電器設備施工中必須嚴格配備安全防護設施，并保證用電安全。水力沖挖機組施工人員要加強自身學習，提高專業技能和施工水平，增強責任心，嚴格遵守操作規程，按要求佩戴安全服，保證施工安全。

2.7 生態環保措施

隨著環保理念的深入發展，各項工程的開展中都深刻融入了這一理念，在疏浚河道的工作開展當中，淤泥等垃圾會不可避免的出現，為響應生態環保理念，要在施工工程的周圍進行防護，堅持廢棄物的再利用原則，防止污染現象的發生。在機組的運作中，操作人員要對機械設備進行嚴格操作，確保泥漿的正確排放，同時做好日常垃圾清理工作，各種車輛實行密閉運輸，防止污染環境。本工程中為保證車輛運輸不對周邊環境造成污染，在固定的運輸區間內要安排衛生人員進行環境衛生管理，對車輛運輸中產生的垃圾及時的進行清理。

三.河道疏浚淤泥處理技術的應用效果

該河道疏浚淤泥處理中，通過水力沖挖法的應用，不僅順利完成淤泥處理任務，而且取得比較明顯的效果。

3.1 減少土地資源占用量

采用水力沖挖法進行河道疏浚淤泥處理，利用管道輸送淤泥和土壤，不會出現耕地被占用現象，有利于保護河道周圍農作物。同時，堆積的土地平整之后，當年就可以耕種。管道還能將土體輸送到較遠的地方，有利于平整低洼地和廢舊溝渠，在一定程度上能增加耕地面積。部分沉積后的土壤可用于深埋換填綠化種植土、土建工程等，進而減少耕地開挖面積，在一定降低土地資源占用量。

3.2 有利于保護周圍環境

傳統清淤方法會對周圍環境帶來一定程度的污染與破壞。而水力沖挖法的應用，既能順利完成河道疏浚淤泥任務，還能對淤泥進行再利用，將其用于深埋換填綠化種植土、道路工程施工等，從而變廢為寶。該方法不僅確保河道疏浚清淤效果，為附近居民營造生態、舒適、優美的生活環境，同時也降低對周圍環境的污染與破壞，有利于保護周圍生態，環境效益比較明顯。

3.3 降低工作人員勞動強度

通過利用水力沖挖機組，工作人員勞動強度明顯降低。例如，一臺水力沖挖機組安排8-9人操作，人員進行輪班操作，機組便可實現24小時無間歇工作，隨著機組運轉的加快，日工作量會得到明顯提升。基于此水力沖挖機組的利用不僅降低工作人員勞動強度，還大大提高施工作業效率。

3.4 節約工程施工成本

水力沖挖疏浚與機械開挖疏浚相比較，水力沖挖成本僅為機械開挖處理成本的1/3，這其中包括圍堰工程、供電設施、排水費用等，大大節約工程施工成本。

3.5 社會效益比較明顯

水力沖挖機組的使用，節省了大量的人力，實現了對淤泥的遠距離運輸，有效解決淤泥和流沙處理的難題，不僅降低勞動強度，還能保障施工人員安全。同時該方法還可以節約土地資源，降低工作人員勞動強度，節約施工成本，是河道疏浚淤泥處理方法的創新，贏得施工單位與河道沿線居民的一致好評，社會效益比較明顯。

四.結束語

水力沖挖法符合河道疏浚淤泥處理技術的需求，且在工程開展中能夠取得良好的效果。基于此，水力沖挖機組的運用是十分必要的，在具體的工程開展中，工作人員要對現場進行全面調查，做好施工方案設計，并提高施工人員素質，嚴格按要求開展施工，加強河道疏浚淤泥處理全過程管理，確保每道工序質量合格。從而順利完成河道疏浚淤泥處理任務，促進水力沖挖法得到更好應用，有效提升河道疏浚淤泥處理質量和效益。