衛河河道清淤方式的比選

趙巧戀

（駐馬店市板橋水庫管理局，河南 駐馬店 463715）

1 引言

清淤工程區位于新鄉市城區，治理范圍自西高村橡膠壩至新中大道橡膠壩，長12.63 km，衛河公園處至老河道長700 m，人民勝利渠入衛河口以上長150 m，治理總長度為13.48 km。主要治理措施：河道清淤疏浚，河道堤防的加高培厚，兩岸堤防防浪墻新建與重建、增設防浪板等。

2 水文地質

2.1 地下水類型及補給徑流排泄條件

主要淺層地下水，是由第四系全新統粉質壤土及上更新統粉質壤土、細砂形成的含水層組，其中細砂為主要含水層，粉質壤土為相對隔水層，根據場區地形和地層結構，細砂層中地下水具微承壓性。場區地下水的主要補給來源是降水入滲補給，其次為側向徑流補給、河道側滲補給。場區地下水的主要排泄方式為側向逕流（河道排泄）、人工開采和蒸發。

2.2 土體滲透性

場區主要揭示地層為第四系輕粉質壤土、重粉質壤土、細砂及新近系粘土巖等，結合室內土工試驗成果及相關工程經驗，第①-1、③-1層輕粉質壤土和第④層細砂一般具中等透水性，第①、②、③、⑤層重粉質壤土一般具弱透水性，第⑥層粘土巖一般具微～弱透水性。

2.3 水化學特性

衛河治理段取河水與地下水進行水質分析，地下水類型為：為淡水；pH 值7.40～8.22，屬中性～弱堿性水，總硬度10.91～40.47 德國度，屬微硬～極硬水；侵蝕性CO2為0。場區地下水對混凝土不具腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。地表水類型為淡水～微堿性水，pH 值6.76～7.99，屬中性～弱堿性水，總硬度27.48～40.24，屬極硬水；侵蝕性CO2一般為0，場區地表水對混凝土具碳酸型弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具中等腐蝕性。

3 清淤方案比選

3.1 清淤范圍及清淤量

西高村橡膠壩～東干橋段，長度6.77 km，淤泥量24.21萬m3。具體方案如下：輸泥管線由作業面沿衛河南岸至高村路與衛河交叉口，再沿高村路至排泥場，管道直徑100 mm，每1 km加壓1次。東干橋～新中大道橡膠壩段，長度5.86 km，淤泥量66.88萬m3，作為治理段的下半段，分為3個棄土場，分別為荷寶高速與新中大道交叉口棄土場；新八街與新鴿路交叉口棄土場；榆東路與花園路交叉口棄土場。衛河老河道清淤（樁號0+000—0+700）段長度0.70 m，淤泥量0.74萬m3，人民勝利渠入衛河口清淤150 m，淤泥量2 600 m3。河道淤泥棄向衛河南岸至高村路與衛河交叉口。

3.2 河道清淤方式比選分析

目前最常用的中小河道清淤技術可分為排干清淤和水下清淤2種情況。

3.2.1 排干清淤

對于沒有防洪、排澇、航運功能的流量較小的河道，排干清淤指可通過在河道施工段構筑臨時圍堰，將河道水排干后進行干挖或者水力沖挖的清淤方法。排干后又可分為干挖清淤和水力沖挖清淤2種工藝。

3.2.1.1 干挖清淤

作業區水排干后，大多數情況下都是采用挖掘機進行開挖，挖出的淤泥直接由渣土車外運或者放置于岸上的臨時堆放點。倘若河塘有一定寬度時，施工區域和儲泥堆放點之間出現距離，需要有中轉設備將淤泥轉運到岸上的儲存堆放點。一般采用擠壓式泥漿泵，也就是混凝土輸送泵將流塑性淤泥進行輸送，輸送距離可以達到200～300 m，利用皮帶機進行短距離的輸送也有工程實例。干挖清淤其優點是清淤徹底，質量易于保證而且對于設備、技術要求不高；產生的淤泥含水率低，易于后續處理。

3.2.1.2 水力沖挖清淤

采用水力沖挖機組的高壓水槍沖刷底泥，將底泥擾動成泥漿，流動的泥漿匯集到事先設置好的低洼區，由泥泵吸取、管 道輸送，將泥漿輸送至岸上的堆場或集漿池內。水力沖挖具有機具簡單，輸送方便，施工成本低的優點，但是這種方法形成的泥漿濃度低，為后續處理增加了難度，施工環境也比較惡劣。

一般而言，排干清淤具有施工狀況直觀、質量易于保證的優點，也容易應對清淤對象中含有大型、復雜垃圾的情況。其缺點是，由于要排干河道中的流水，增加了臨時圍堰施工的成本；同時很多河道只能在非汛期進行施工，工期受到一定限制，施工過程易受天氣影響，并容易對河道邊坡和生態系統造成一定影響。

3.2.2 水下清淤

水下清淤一般指將清淤機具裝備在船上，由清淤船作為施工平臺在水面上操作清淤設備將淤泥開挖，并通過管道輸送系統輸送到岸上堆場中。水下清淤有以下幾種方法：

3.2.2.1 抓斗式清淤

利用抓斗式挖泥船開挖河底淤泥，通過抓斗式挖泥船前臂抓斗伸入河底，利用油壓驅動抓斗插入底泥并閉斗抓取水下淤泥，之后提升回旋并開啟抓斗，將淤泥直接卸入靠泊在挖泥船舷旁的駁泥船中，開挖、回旋、卸泥循環作業。清出的淤泥通過駁泥船運輸至淤泥堆場，從駁泥船卸泥仍然需要使用岸邊抓斗，將駁船上的淤泥移至岸上的淤泥堆場中。抓斗式清淤適用于開挖泥層厚度大、施工區域內障礙物多的中、小型河道，多用于擴大河道行洪斷面的清淤工程。抓斗式挖泥船靈活機動，不受河道內垃圾、石塊等障礙物影響，適合開挖較硬土方或夾帶較多雜質垃圾的土方；且施工工藝簡單，設備容易組織，工程投資較省，施工過程不受天氣影響。但抓斗式挖泥船對極軟弱的底泥敏感度差，開挖中容易產生“掏挖河床下部較硬的地層土方，從而泄露大量表層底泥，尤其是浮泥”的情況；容易造成表層浮泥經攪動后又重新回到水體之中。根據工程經驗，抓斗式清淤的淤泥清除率只能達到30%左右，加上抓斗式清淤易產生浮泥遺漏、強烈擾動底泥，在以水質改善為目標的清淤工程中往往無法達到原有目的。

3.2.2.2 泵吸式清淤

也稱為射吸式清淤，它將水力沖挖的水槍和吸泥泵同時裝在1 個圓筒狀罩子里，由水槍射水將底泥攪成泥漿，通過另一側的泥漿泵將泥漿吸出，再經管道送至岸上的堆場，整套機具都裝備在船只上，一邊移動一遍清除。而另一種泵吸法是利用壓縮空氣為動力進行吸排淤泥的方法，將圓筒狀下端有開口泵筒在重力作用下沉入水底，陷入底泥后，在泵筒內施加負壓，軟泥在水的靜壓和泵筒的真空負壓下被吸入泵筒。然后通過壓縮空氣將筒內淤泥壓入排泥管，淤泥經過排泥閥、輸泥管而輸送至運泥船上或岸上的堆場中。泵吸式清淤的裝備相對簡單，可以配備小中型的船只和設備，適合進入小型河道施工。一般情況下容易將大量河水吸出，造成后續泥漿處理工作量的增加。同時，中國河道內垃圾成分復雜、大小不一，容易造成吸泥口堵塞的情況發生。

3.2.2.3 普通絞吸式清淤

普通絞吸式清淤主要由絞吸式挖泥船完成。絞吸式挖泥船由浮體、鉸絞刀、上吸管、下吸管泵、動力等組成，它利用裝在船前的橋梁前緣絞刀的旋轉運動，將河床底泥進行切割和攪動，并進行泥水混合，形成泥漿，通過船上離心泵產生的吸入真空，使泥漿沿著吸泥管進入泥泵吸入端，經全封閉管道輸送（排距超出挖泥船額定排距后，中途串接接力泵船加壓輸送）至堆場中。普通絞吸式清淤適用于泥層厚度大的中、大型河道清淤。普通絞吸式清淤是一個挖、運、吹一體化施工的過程，采用全封閉管道輸泥，不會產生泥漿散落或泄漏；在清淤過程中不會對河道通航產生影響，施工不受天氣影響，同時采用GPS 和回聲探測儀進行施工控制，可提高施工精度。普通絞吸式清淤由于采用螺旋切片絞刀進行開放式開挖，容易造成底泥中污染物的擴散，同時也會出現較為嚴重的回淤現象。根據已有工程的經驗，底泥清除率一般在70%左右。另外，吹淤泥漿濃度偏低，導致泥漿體積增加，會增大淤泥堆場占地面積。

3.3 河道清淤方式的確定

工程上游修建有合河閘，可以將上游大部分來水排入共產主義渠，此段僅有西孟姜女河匯入河道，流量較小，工程在非汛期施工，流量較小，河道內容易排干，所以采用排干清淤方法。

4 結語

衛河是新鄉市重要的防洪排澇河道，也是貫穿市區的生態和風景廊道，對新鄉市的發展建設發揮著重要的作用。項目清淤治理土方清淤91.09萬m3，老河道清淤7 469.62 m3，人民勝利渠以上清淤2 600 m3，總清淤土方量92.09 萬m3。清淤治理后的衛河除澇標準為3年一遇，防洪標準為50年一遇，在一定程度上可以緩解衛河中下游除澇防洪存在的問題。