淺析城市河道疏浚工程施工設備選擇

單麗梅 邯鄲市水利工程處

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單磊磊 邯鄲市水利工程處

滏陽河河道疏浚工程位于邯鄲市城市中心，是城市防洪排澇的重要通道，也是重要的城市景觀，隨著城市建設的發展，使河道成為了藏污納垢的容器，造成了污染，水環境惡化，嚴重影響了城市居民生產和生活，河道清淤疏浚迫在眉睫。城市河道清淤施工難度較大,設備選擇是疏浚施工正常進行的最關鍵的因素。為保證經濟而有效地完成疏浚工程，以滏陽河清淤疏浚工程為實例，就疏浚設備選擇問題進行初步探討。

1.項目簡介

滏陽河清淤疏浚工程本標段起點為北環路橋（不含橋下，樁號15+000）（0+000即張莊橋節制閘），終點為馮村橋（不含橋下，樁號17+114），河道清淤疏浚長度為2.114km。河道按排澇標準5年一遇（114m3/s），本次補水設計流量為13.2m3/s，灌溉水設計流量25m3/s，工程級別為4級。主河槽均采用梯形斷面，河底寬度在19.5～20.5m之間，岸坡坡比為1:3；縱向起點北環橋下河底高程48.22m，終點樁號16+200河底高程47.96m，河道設計縱坡為1/4643。

根據地質報告顯示，樁號15+000-20+480砂壤土段土層含水率較高，由于開挖對地層擾動，易形成土層的流砂現象，應對砂壤土段采取合理的防護措施，以保證邊坡的穩定性。現狀河道部分彎道轉彎半徑較小、角度大、無灘地，本次施工盡量顧及原有河岸線和枯水河槽的彎曲形態，同時適應現有河道的狀況，有效地控導主流，穩定河勢、固定河槽。治理段經過村莊，開挖邊坡如涉及到房屋拆遷，考慮到工期緊，實施難度大，該段只清淤河底；如河道現狀灘地窄或無灘地，放坡開挖影響到現狀兩堤，不具備放坡開挖條件，本次設計也只清淤河底。

經過對施工現場的察看發現以下幾點：（1）現有河道水面寬度約在30～40m之間，水深約在2.5m左右。（2）河道內水草叢生，數量較多，且部分區段河底存在一定數量的建筑垃圾、生活雜物和硬塑粘土。（3）現有河道兩側已有建成的防護欄桿，欄桿內側灘地寬度1～2.5m，不能滿足常用挖掘機的通行要求，且局部有新建的親水平臺，機械無法通行；欄桿外側市政工程正在進行綠化施工，靠近欄桿僅有2m寬人行道，不便車輛通行和施工機械停靠。（4）在樁號16+200右側有一塊空地僅有少量附著物的空地。

按照《水利水電工程單元工程施工質量驗收評定標準-堤防工程》（SL634-2012）及其相關規范，河道疏浚質量要求必須達到以下幾個方面：（1）河道過水斷面面積不小于設計斷面面積；（2）寬闊水域平均底高程達到設計規定高程；（3）局部欠挖深度小于0.3m，面積小于5.0m2；（4）開挖橫斷面每邊超寬值不大于1.5m、超深值不大于0.4m；（5）開挖軸線位置符合設計要求；（6）棄土處置符合設計要求。

2.河道疏浚施工設備選擇

由于現有施工條件不能滿足常規挖掘機開挖空間要求，且不便淤泥運輸車輛通行，同時由于現有水面寬度限制長臂挖掘機不能滿足長度要求，為保證有效的完成疏浚工程，應盡量選擇適合工程任務的疏浚設備，城市河道、湖泊疏浚工程中較為常用的方法有：絞吸式挖泥船和鏟斗式挖泥船兩種施工方法。初步計劃選用挖泥船進行河道疏浚施工。

2.1 技術分析

絞吸式挖泥船施工方法利用吸水管前端圍繞吸水管裝在船前的絞刀的旋轉運動，將河底泥沙進行切割和攪動，在經吸泥管將絞起的泥沙物料進行泥水混合，形成泥漿，借助船上離心泵產生的強大的泵力使泥漿沿著吸泥管進入泥泵吸入端，經全封閉管道將泥沙物料輸送至堆積場。絞吸式挖泥船具有挖泥、運泥和卸泥自行獨立完成的施工特點，適合土質為沙壤土，淤泥，松散軟塑黏土的內河、湖泊航道浚深。

鏟斗式挖泥船其工作機構與反向鏟、正向鏟挖土機類似。是一種非自航的單斗式挖泥船，開挖時，將斗橋的下端放入水下一定的深度，使之與疏浚土層相接觸。然后在上導輪驅動下使斗鏈連續運轉，帶動斗鏈上的斗泥，挖泥后裝入，再隨斗鏈的轉動提升出水面，并傳送至塔頂部，經過上導輪改變方向后，斗內的泥沙在自身的重力下，倒入斗塔中的泥井。最后泥沙經過溜泥槽排出挖泥船的船舷外的泥駁船上的泥箱內。泥箱裝滿后，由泥駁船運輸泥箱到汽車吊停放部位卸泥，泥駁船運輸泥箱到岸邊停放汽車吊部位后，由汽車吊吊運泥箱將泥卸入泥漿車內，由泥漿車在路上運輸淤泥到下游棄土場進行堆放，易產生的運輸二次污染。可用于狹小水域、港池、碼頭泊位，清理圍墾和排除水下障礙等。適用挖卵石、碎石、大小塊石、硬粘土、珊瑚礁、粗砂及膠結緊密的混合物，以及風化巖和炸后的巖石等。

從施工流程比較來說，絞吸式清淤是一個挖泥、運泥、卸泥一體化施工的過程，可以一次連續完成，是一種效率高、成本低的挖泥船，是良好的水下挖掘機械，能有效清除污染源且不破壞何地原狀土，對施工區周圍水體影響小，輸送系統采用長距離全封閉的管道輸送技術，杜絕了常規清淤中產生的運輸二次污染。而鏟斗式清淤成本較高，工效較低，尤其是將淤泥從泥駁船中上船效率較低。比起鏟斗式清淤更簡單，相對施工環境影響較小。

2.2 工程適應性

通過對河道淤泥土質進行勘查，淤泥為軟質塑性淤泥，河床上有少量石塊，淤泥中有部分夾質。絞吸式清淤適用于泥層厚度大的中、大型河道清淤，適合開挖雜質垃圾夾帶較少的軟性淤泥。而鏟斗式挖泥船則需要在河道邊有場地建設簡易碼頭，將開挖出的淤泥運輸至簡易碼頭上岸再外運。在河道周邊有荒地構造棄土場，該場景較適宜于絞吸船清淤。

鏟斗式挖泥船工藝流程圖

2.3 優缺點

嚴格按照環境管理體系G B/T24001-2016-ISO14001：2015和本工程招標文件對環保和水保方面的要求，防止由于工程施工造成施工區及附近地區的水土流失和環境污染。絞吸式清淤是一個挖泥、運泥、卸泥一體化施工的過程，且全程采用全封閉管道運送，不會產生泥漿散落或泄漏，避免了淤泥的二次污染的問題。在清淤過程中對河道正常功能不會產生影響,陰雨天氣不影響正常施工。與鏟斗式挖泥船相比，混水范圍可控制在絞刀頭半徑50米之內，清淤對周圍水域環境擾動范圍小，可有效阻止底泥中氮、磷等污染淤泥的大量擴散，防止水體二次污染，能夠保證疏浚效果。缺點:絞吸式清淤易受河道內垃圾、石塊等障礙物影響，造成吸泥口堵塞的情況發生，導致工效下降。

鏟斗式挖泥船優點:清淤過程中不會對河道通航產生影響，施工不受天氣影響。鏟斗式清淤不受河道內垃圾、石塊等障礙物影響。適應的土質范圍較廣，尤其對硬土工效較高。對堆場距離無要求，清出的淤泥需要外運場景較適用。缺點:鏟斗式挖泥船在施工過程中會產生大量污染物擴散，逃淤、回淤情況嚴重，清淤對周圍水域造成污染。尤其水流具有--定流速的情況下，混水范圍較大，對下游水質造成較大影響。因該工程環境保護及水土保持要求較高，相對絞吸式清淤具有明顯的優勢。

2.4 經濟性

絞吸式清淤具有明顯的經濟性，由于它是挖、運、吹體化施工的過程，工序環節少，與其它挖泥船清淤方式來比，成本相對較低，工期較短，具有明顯的優勢。而鏟斗式清淤成本較高，工效較低，尤其是將淤泥從泥駁船中上船效率較低，造成工期較長。

3.綜述

綜合分析上述，本工程清淤段位于城區腹地，為防止淤泥灑、漏，并減少對市內環境造成二次污染，同時避免對上下游的生態環境影響。同時，本次河道疏浚以改善水環境為目的，要求把高濃度污染物的淤泥挖除，施工時采用絞吸式挖泥船進行低擾動清淤，運用接力泵系統全封閉管道輸送淤泥，有效杜絕了逃淤現象，另外還具有不用施工導流、不影響工業正常供水、綜合成本低等特點。為確保居民生活和工業供水不受干擾，最大限度地減少對河道生態環境影響和對交通的影響，即要保證清淤施工質量、安全及進度、成本，又要考慮疏浚設備的適用性、經濟性、靈活性，建議采用環保絞吸式挖泥船進行河到清淤疏浚。