多功能清淤船及移動式脫水固化站組合施工應用

趙 健，寧 鎵

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

引言

隨著國民經濟的高速發展，人民生活水平的不斷提高，環保意識也在逐漸增強，面對日益惡化的各種環境，改善和治理的呼聲越來越高[2]。但是，城市河道兩岸居民區、商業區、行政單位建筑密集、綠植密集，沒有足夠的施工場地和運輸條件。

傳統的清淤+固化處理模式，場地建設周期長，時間基本在2～3 個月，不滿足城市內河清淤的工期要求。城市河道窄，沿線橋梁多，且凈高較低，一般的環保絞吸船難以正常施工；施工線路較長，且河道環境較為復雜，存在水生植物、垃圾等各種雜物，絞吸船施工難度大。因此，采用多功能清淤船+移動式脫水固化組合施工能夠很好地解決當前城市河道清淤面臨的問題。

1 組合施工的原理和優勢

1.1 施工原理

圖1 移動式脫水固化站

多功能清淤+移動式脫水固化組合施工先由多功能環保挖泥船進行河道底泥疏浚，通過管線將泥漿輸送至移動式脫水固化站的除雜單元，除雜分離后泥漿進入泥漿濃縮單元進行濃縮沉淀。濃縮后的泥漿經加藥單元添加固化劑，輸送進入均質攪拌單元攪拌混合，最后將泥漿通過進料泵輸送至板框壓濾機進行壓濾，產生的泥餅通過傳送帶裝車外運，產生的尾水經過水處理達到合格標準后排放。

1.2 施工優勢

1）多功能環保挖泥船

城市河道內水生植物、生活垃圾等雜物種類多、數量大，傳統的環保絞吸挖泥船施工困難，而多功能環保挖泥船施工過程中能根據現場情況切換絞刀頭、鏟斗等設備，可有效處理兩側水生植物和生活垃圾等雜物。使用絞刀進行疏浚挖泥時，對水深0～6 m 的淤泥有良好的疏浚效果。多功能環保挖泥船主要有以下性能優勢：①適應性強：船舶集絞吸、反鏟、抓斗等功能于一艘船上，作業方式可以切換[3]，以進行絞吸、反鏟等疏浚作業，可滿足多用途的作業要求，有效針性的對城市河道水生植物、垃圾、底泥進行處理；②機動性強：方便整車運輸，到達施工場地無需準備即可投入施工；具備兩棲能力，基本無需吊機等機械協助即可自行下水上岸；具備自主航行能力，在施工區域內可自由航行。多功能環保船見圖2。

圖2 多功能環保挖泥船

2）移動式脫水固化站

①移動式脫水固化站占用場地可靈活調整，能根據場地情況調整單元布置位置，也可根據施工體量和要求，增加相應單元；②場地基礎質量要求低，僅需要進行地面硬化等簡單的基礎建設；③各個單元設備集成在集裝箱里，可采用半掛車運輸至施工場地，起重機吊裝方便，大大節約建設工期，且方便拆卸，循環利用程度高。

2 工程應用

在巡司河段清淤工程中采用多功能清淤+移動式脫水固化組合施工，對巡司河河道進行清淤、固化，有效恢復了河道的過流能力，提升了河道水質。

2.1 工藝流程

工程采用多功能清淤+移動式脫水固化組合施工，經此工藝脫水處理后的泥餅含水率及尾水處理滿足工程設計要求。主要工藝流程見圖3。

圖3 工藝流程

2.2 移動式脫水固化站布置

巡司河段清淤工程移動式脫水固化站布置在巡司河旁，布置面積不足1 000 m2，難以安裝大型脫水固化設備，且工程建設周期長，固化工程量卻很小，適宜采用移動式脫水固化站。具體布置見圖4。

圖4 移動式脫水固化站平面布置

在滿足設備的規格尺寸、吊裝要求、安全等條件下，移動式脫水固化站各單元的設備分別集成于11.8 m 長×2.13 m 寬×2.72 m 高及5.9 m 長×2.13 m寬×2.72 m 高的集裝箱，配置輔助設備設施。巡司河段清淤工程脫水固化站由8 個集裝箱、2 個儲料罐和其他輔助設備組成。場地硬化后，各個單元吊運安裝至投入施工用時僅7 天，快速便捷、布置緊湊合理，有充足的脫水固化空間。

1）泥漿除雜單元由滾筒式除雜機和傳送帶構成。疏浚泥漿通過滾筒式除雜機主要目的是有效去除塑料、漁網、貝殼、植物根莖、石塊等雜質。篩除的雜質通過傳送帶傳送至堆放點，由運輸車出運。主要設備情況見圖5。

圖5 泥漿除雜機

2）泥漿濃縮單元由1 個集裝箱組成。經除雜后的泥漿流入泥漿濃縮單元進行沉淀，提高濃度，上清液通過溢流口排出。濃縮后的泥漿濃度穩定，可保證后續摻入固定劑量的固化劑，便于加藥操作。泥漿濃縮單元容積為68.36 m3，多功能環保挖泥船疏浚能力約70 m3/h，板框壓濾單元每小時可處理泥漿約30 m3，泥漿濃縮單元容量可滿足疏浚土儲存及脫水固化的需求。

3）加藥單元由1 個集裝箱和2 個儲料罐構成。集裝箱內設置有絮凝劑加藥房、配電室及控制柜，主要控制固化劑及絮凝劑的添加速率及添加量；儲料罐儲存固化劑，并通過螺旋輸送機與泥漿混合，改善淤泥骨架結構，增強透水性，為板框壓濾機提供穩定濃度的泥漿。

4）均質攪拌單元由1 個集裝箱和輔助設備構成。集裝箱作為泥漿加藥后的攪拌和反應容器，輔助設備主要有3 臺立式槳式攪拌機及2 臺進料泵。攪拌機安裝在集裝箱上面，通過不間斷攪拌確保混合固化劑后的泥漿達到均質化，再通過進料泵輸出至壓濾固化單元。均質攪拌單元容積為68.36 m3，板框壓濾單元每小時可處理泥漿約30 m3，單元容量滿足板框壓濾單元連續處理的需求。

5）壓濾固化單元由2 個集裝箱和1 個小集裝箱構成，2 個大集裝箱用于放置2 臺350 m2的板框壓濾機，1 個小集裝箱用于放置空壓機和儲氣罐。泥漿通過進料泵輸送至板框壓濾機進行壓濾作業，壓濾出來的尾水通過管道輸送至尾水處理單元，泥餅通過輸送帶傳送至泥餅堆場。主要設備情況見圖6。

圖6 板框壓濾機

壓濾固化單元處理量采用含固量平衡法V1×(1-a)=V2×(1-b)進行計算，原狀土含水率約80 %，壓濾后泥餅含水率約40 %，每臺壓濾機每次可處理泥漿約15 m3，處理工程量滿足工程設計要求。

6）尾水處理單元由1 個集裝箱構成，主要對泥漿濃縮單元溢流的上清液和壓濾固化后的壓濾尾水進行處理達到排放標準后排放至巡司河。

7）集成優化控制單元由1 個集裝箱構成，主要布置集成控制平臺，進行工程監控、采集施工數據和自動化管理。

2.3 清淤作業效果

在巡司河清淤施工過程中，多功能環保挖泥船安裝耙頭對疏浚區域內體積較大諸如樹枝、塊石等垃圾進行耙除、清理上岸，然后換裝絞刀頭進行疏浚作業，疏浚泥漿通過管道輸送至固化站進行脫水固化。疏浚后檢測結果顯示，河道兩側的水生植物、垃圾等雜物已被清理，已清淤區域較原始河段底泥上翻及冒泡有了很大改觀，底泥泛臭也得到了有效緩解。本工程投入一艘多功能環保挖泥船，施工效率為70 m3/h，結合武漢當地氣候、天氣及周邊施工環境因素，每月有效施工天數按25 天考慮，每天實際疏浚施工時間可按10 h 計，則月施工效率17 500 m3，滿足本工程工期要求。

2.4 脫水固化作業效果

針對固化工程量以及施工場地情況，巡司河段清淤采用兩臺壓濾面積350 m2的板框壓濾機進行壓濾。根據場地形狀，泥漿除雜、泥漿濃縮、加藥、尾水、集成優化控制系統單元緊湊布置配合施工。板框壓濾機的進料泥漿濃度為30 %～35 %，所需進料時間約30 min，完成一個脫水固結循環過程需60～70 min，兩套脫水固化設備同時運行，處理時間短、作業效率高，可24 h 連續運行，不受天氣影響，處理過程中不會造成粉塵、噪聲的污染[4]。每套板框壓濾機脫水設備日處理效率可達300 m3，每月按25 天計，則每臺套脫水設備的月生產產能為7 500 m3，滿足本工程工期要求。板框壓濾主要技術參數見表1。

表1 板框壓濾主要技術參數

脫水固化產生的泥餅，平均含水率約40 %，滿足合同和設計要求。尾水回排入巡司河，在尾水處理單元進行處理，根據水質監測報告得到尾水處理滿足城鎮污水處理廠一級B 排放標準。

3 工程效益

項目實施后，巡司河段底泥泛臭現象得到很大緩解。清淤過程中，一并清除淤泥中的塑料、布條等生活垃圾，泛濫的水生植物以及河岸兩側的垃圾，減少了河涌污染以及淤堵的風險，巡司河的處理帶來良好的社會效益，得到當地居民高度認可。

在正常工況條件下，疏浚泥漿濃度除雜率可達到95 %，整個工藝設備故障率低，產生的泥餅平均含水率約40 %，符合深度脫水要求。多功能清淤+移動式脫水固化組合施工優勢顯著，精簡了除雜供漿、調理和均化、泥餅等單元管理人員，降低了工程成本。

4 結語

多功能清淤+移動式脫水固化組合施工工藝在巡司河清淤工程中得到了很好的應用，與傳統的清淤方法相比，具有以下優點：

1）針對城市河道狹窄，清淤環境復雜的情況（土質多樣性、生活垃圾、水生植物、爛樹根等），多功能清淤船都有很好的適應能性，且施工生態環保、效率高、噪音小。

2）移動固化設備設施占地面積小、工藝集成度高、可高度無人化、智能化施工，便于管理、生產安全，設備裝卸轉運方便，工地適應性強，拆裝方便、場地建設和搬遷迅速。

總之，該組合施工適合城市河道、景區河湖快速應急清淤和定期維護施工，具有良好的社會效益和經濟效益。