生態環保土工管袋處置河道疏浚底泥的施工技術

查道平 黃萬凌 孫淼焱 周睿哲

上海建工（浙江）水利水電建設有限公司 上海 200082

當前，對疏浚底泥的傳統處理方法是將底泥露天堆場進行脫水處理，但隨著經濟發展和環境的變化，此方案存在眾多不足，如占用大面積的土地資源且需要修建圍埝、脫水減容效果差、時間久、工期結束后需要二次運輸、露天作業等，無法控制污染物的轉移和擴散。而目前采用的機械脫水、固化工藝只適合處理量不大的疏浚底泥，由于成本過高，故不適合大量的底泥脫水處理工藝。針對以上傳統底泥脫水的缺點，筆者在設計與施工中采用了土工管袋的快速脫水技術，國內外已有的工程實踐證明，土工管袋對疏浚底泥脫水的方法既經濟又快速，其具有脫水耗能小、污染底泥完全封閉處理、無需設備維護等優點[1-6]。

1 土工管袋操作要點

1.1 管袋的選擇

土工管袋選用高強度的聚丙烯材質，其技術參數一般為：橫向抗拉強度大于95 kN/m，延伸率為10%；縱向抗拉強度大于70 kN/m，延伸率為15%；頂破強度超過7 kN/m，等效孔徑在0.3～1.0 mm之間，滲透率大于12 L/（m2·s）。

1.2 脫水藥劑的選擇及滴定試驗

底泥特性的不同，如成分、有機質含量、土壤類別等不同，將影響到泥漿脫水的效率及出水水質情況。因此，工程實施前，應先進行滴定試驗，選擇合適的藥劑品種以及加水后的濃度。本工程經多次現場試驗及采集數據分析，最終選擇了聚丙酰胺作為脫水藥劑。

1.3 土工管袋脫水場地的建設

土工管袋的脫水場地必須平坦，任何雜物都有可能會對管袋造成破壞，因此像石頭、樹根等都應該被移除。除此之外，還應該修建一條排水溝來容納土工管袋中流出的水并對其進行導流，排水溝須能容納排水和降雨，以免直接影響環境。

為了防止土工管袋濾出液進入土壤污染地下水，有必要鋪設土工膜防滲層，土工膜表層要鋪設無紡土工織物保護層，再在保護層上鋪設礫石排水層。礫石排水層可在提高最終出水效果的同時作為管袋的基礎加固（圖1）。

此外，場地建設還需考慮后期機械、設備及人員交通的需要，在適當的位置考慮施工便道。

1.4 土工管袋的展開

展開土工管袋之前，先將管袋放至指定位置，然后在人工或小型機械協助下依次展開。第一次土工管袋的充填很重要，可用繩將載重物與土工管袋兩側的固定處連接并在其兩側堆疊沙袋來避免充填過程中的擺動問題。

1.5 泥漿管路安裝

由于疏浚船自備的泥漿泵與揚程很難將排泥口與管袋的充填口直接連接，因此需設置若干個分支充填口，充填口之間應有一定的間距。為了控制底泥充入的流量和體積，需在充填口設置閥門。分支口的管材宜采用高強度、高耐壓的橡膠軟管，連接內管宜采用硬管，并以卡箍的方式連接。

管路安裝時，應考慮讓藥劑在充填之前充分混合，提高脫水效果，其設計安裝特意考慮了回路系統，以適當延長藥劑混合時間（圖2）。

圖1 脫水場地建設實景

圖2 泥漿管路布置

1.6 加藥系統設備安裝

脫水助劑加藥系統根據底泥處理工程量及工期綜合考慮，本工法共設置2套工作系統，主要由Geotube?STK蜂窩立體透水結構土工容器（納泥容積1 000 m3/條）、溶藥罐（5 m3＋5 m3）、偏心電機攪拌系統2套（定制）、干粉振動給料系統2套（定制）、螺桿輸送泵2臺等組成（圖3）。

1.7 底泥造漿施工

為保證泥漿脫水的效果及出水水質，泥漿相對密度及流量需與藥劑工作系統效率相匹配，在工程實施后，應進行設備調試，以磨合各個環節。本工法因底泥疏浚采取反鏟挖泥船，船舶運輸的工藝，因此底泥造漿需從泥駁船吹運至堆場。底泥造漿采取水力沖挖的方式，過程中根據實際情況，需調節泥漿濃度，以達到最佳試驗效果（圖4）。

圖3 加藥系統安裝實景

圖4 底泥造漿實景

1.8 泥漿充填

泥漿開始充填后，為防止管袋脹破，需在施工現場密切觀察管袋容積變化，一般土工管袋極限充填高度為2.5 m，根據泵送工作效率，一次充填時間約需2 h，此時應進行管路切換，待管袋脫水完成后再繼續施工。一個容量1 000 m3的土工管袋充填周期約為5 d。

若要進行土工管袋的堆放，必須在第1層土工管袋完全固化后才能進行第2層管袋的鋪設與充填。第1層土工管袋相鄰位置的凹槽可選擇相似骨料進行填平處理，以保證第2層土工管袋充填的穩定性（圖5）。

1.9 尾水處理

土工管袋出水的效果可通過改變藥劑的添加量來實現，也可通過管袋自身來調節效果，如采取多次涂刷管袋、適當敲打、適當荷載預壓等多種方式來提高脫水效果。因出水較多，應及時通過水泵排出集水溝的尾水，提高脫水效率。經過數次充填及脫水，當土工管袋內泥漿容量達到設計管袋容量后，即完成充填工作，后續其自然脫水直至固化完成，約3周時間即可降低至含水率40%以下。

2 效益分析

2.1 經濟效益

采用傳統方法處置河道疏浚底泥的材料費、人工費和機械費需110元/m3，采用生態環保土工管袋法處置河道疏浚底泥的費用為70元/m3，節約了40元/m3的成本。

2.2 社會效益

采用本工藝進行河道疏浚底泥處置施工，相比傳統方法，大大減少了場地征地費用以及場地建設費用。通過添加藥劑，土工管袋能最大限度地截留底泥中的固體顆粒，脫水后底泥含水率可降至40%以下，性狀大為改觀，可輸送性強，利用該工藝的集成和優化，既可對各類湖庫疏浚增容，又完成底泥污染的治理和周邊環境的布局。

3 應用實例

3.1 蘇州河四期底泥疏浚中試驗工程背景

蘇州河底泥主要分布于祁連山路以東，有底泥區面積約占整個工程面積的7.7%，無底泥區主要分布于祁連山路以西，受河道疏浚影響，底泥厚度0.05～0.30 m，面積約占92.3%。蘇州河底泥深度在0～0.3 m之間的淤積量為2.6×105m3，約占總底泥量的61%，深度大于1 m的淤積量為1.68×105m3，占總量的39%。本工程底泥疏浚總方量約為1 827 900 m3，污染特性主要體現在重金屬、氨氮和總磷的復合污染。

3.2 實施結果分析

1）土工管袋濾出水水質分析。通過對土工管袋濾出水水樣進行常規物理指標（pH、色度、懸浮物）、氮磷營養鹽（氨氮、總氮、總磷）、需氧量（5日生化需氧量、化學需氧量）、重金屬、石油類、有機農藥、多環芳烴、酚類化合物、硝基苯類化合物等檢測，并對照DB31 199—2018《污水綜合排放標準》中的二級標準，上述指標均能滿足排放限值的要求。

2）土工管袋處理后底泥質量分析。土工管袋處理后的試驗結果表明，處理后底泥含水率在29.8%～37.1%之間，pH在7.79～8.62之間，屬于弱堿性。底泥中鎘、鉛、砷、汞、鉻、鋅、銅、鎳8種重金屬和苯并（a）芘、六六六（六氯環己烷）、滴滴涕（雙對氯苯基三氯乙烷）3類有機化合物的含量均低于農用水田之外其他土的風險篩選值，8種重金屬的含量均能滿足綠化種植用土的Ⅲ級標準 （圖6）。

圖5 土工管袋充填

圖6 脫水固結完成后土工管袋堆場

4 結語

綜上所述，本工藝具有節約勞動力、全過程封閉、環境友好、自動化程度高等優點，今后將更多地應用到河流、湖泊疏浚底泥的脫水處理中。該工藝受到了業主單位、設計單位的一致好評，不但提高了本企業的施工技術水平，節約了大量的人力、機械投入，降低了施工成本，也為我公司在社會上樹立了良好的形象。隨著工程施工的不斷優化，土工管袋技術將在河道疏浚底泥治理領域產生更大的環境、社會和經濟效益。

[1] 王松,魏新慶,王立彤.環保疏浚聯合土工管袋用于湖庫底泥的脫水 減容[J].中國給水排水,2011(8):54-58.

[2] 畢濤,張景輝,西偉力,等.土工管袋技術在湖庫底泥脫水中的應用 研究[J].環境保護科學,2013(6):44-47.

[3] 李中華,楚維國,舒暢,等.滇池環保清淤工程工藝技術創新[J].水運 工程,2018(增刊1):131-134.

[4] 袁永強,甘露,劉瀚和,等.土工管袋脫水技術在環境保護中的應用 研究[J].有色冶金設計與研究,2009(6):68-70.

[5] 江永超,陳磊.土工管袋用于疏浚底泥脫水減容的分析與實踐[J].中 華民居(下旬刊),2014(10):285-286.

[6] 楚維國,張志軍,陳琦.疏浚工程中的土工管袋技術[J].水運工程, 2014(6):151-153.