小海河生態(tài)清淤及淤泥固化技術(shù)的運(yùn)用

具戰(zhàn)波

(東莞市水務(wù)集團(tuán)建設(shè)管理有限公司,廣東 東莞 523000)

1 概 述

河道行洪是河道的重要功能之一,河道淤積對(duì)河道行洪能力影響較大。同時(shí),隨著城市發(fā)展建設(shè),城市河道生態(tài)環(huán)境建設(shè)逐漸受到重視,河道淤積形成的黑臭淤泥是河道生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重大阻礙[1-3]。因此,為了改善河道行洪現(xiàn)狀,建設(shè)生態(tài)宜居河道工程,有較多的河道采取清淤工程措施,取得了良好的生態(tài)效果。

河道清淤施工工藝類型較多,在工程實(shí)施中,需要結(jié)合河道工程實(shí)際情況,采用適宜的施工工藝,提高施工質(zhì)量[4-6]。本文結(jié)合小海河工程的實(shí)際情況,對(duì)小海河河道清淤疏浚及淤泥處置方案進(jìn)行分析。

2 工程概況

小海河前期已完成整合,從現(xiàn)場(chǎng)踏勘可知,目前小海河兩岸整體生態(tài)較好,自然護(hù)岸為主,受到人為干擾少,且植被生長(zhǎng)旺盛,親水性好,河道斷面形式多樣。見(jiàn)圖1。

圖1 小海河現(xiàn)狀

3 絞吸船清淤施工工藝及施工方法

3.1 施工難點(diǎn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘,結(jié)合實(shí)測(cè)河涌地形、岸坡型式,小海河原為石馬河舊河道,石馬河改道后,小海河河道寬度保持不變,所以小海河流速較慢,易于污染物沉積,雖然在 2016 年完成清淤,但由于小海河作為橋頭鎮(zhèn)主要排污渠道,常年污染,加之流速較慢,河底淤泥沉積嚴(yán)重。其次,小海河上游居民分布密集,河道岸線較窄,施工可能影響較大。小海河清淤長(zhǎng)度3.15km,清淤量約132 530.5m3,小海河采用水下清淤,其施工重難點(diǎn)為:

1)河道底泥寬度變化較大(約5.3～72.7m),需進(jìn)行分條施工,增加挖泥船的橫向移位調(diào)轉(zhuǎn)向頻率,從而影響施工進(jìn)度。因此,合理劃分施工分條是本清淤施工控制重點(diǎn)。

2)由于淤泥固化場(chǎng)設(shè)于河道清淤終點(diǎn)(ZK0+30處),輸泥距離較遠(yuǎn),需要較大的輸送壓力。因此,淤泥有效遠(yuǎn)距離輸送也是本次清淤施工控制的重難點(diǎn)。

3)由于本次清淤的小海河河段上跨橋梁較多,且大多數(shù)橋梁橋孔不能通行挖泥船,挖泥船需轉(zhuǎn)運(yùn)多次。因此,挖泥船的轉(zhuǎn)運(yùn)也是本次清淤施工控制重點(diǎn)。

4)目前為汛期施工,由于降雨,上游來(lái)水會(huì)影響清淤施工。

5)絞吸船須在水深超過(guò)1m時(shí),才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 絞吸船清淤施工工藝

小海河清淤設(shè)計(jì)采用環(huán)保絞吸船進(jìn)行清淤方案,挖泥船遇到橋梁無(wú)法通過(guò)時(shí)需調(diào)運(yùn);對(duì)橋下清淤船到不了的位置,采用人工清淤——水上長(zhǎng)臂挖掘機(jī)+高壓水槍沖洗的方式進(jìn)行。采用環(huán)保絞吸式挖泥船水下開(kāi)挖河底淤泥,開(kāi)挖后的淤泥通過(guò)全封閉管道輸送至固化場(chǎng)處理。排距較遠(yuǎn)時(shí),中途加淤泥中轉(zhuǎn)站進(jìn)行加壓接力,輸送至固化場(chǎng)處理。施工工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 絞吸船清淤施工工藝

3.3 絞吸船清淤施工方法

3.3.1 施工準(zhǔn)備

具體為:①挖泥船定位,水中排泥管布設(shè),并進(jìn)行聯(lián)合機(jī)械調(diào)試。②布設(shè)分條標(biāo)識(shí)。③進(jìn)行中轉(zhuǎn)站建設(shè),并排設(shè)陸地輸泥管。④再次排査水下障礙物,并進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

3.3.2 測(cè)量放線

工程施工前,需要對(duì)原地形進(jìn)行復(fù)測(cè),調(diào)查清淤區(qū)域土方分布情況,根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,放出河道中心線、設(shè)計(jì)開(kāi)挖起迄坡線。

3.3.3 排泥管架設(shè)

在絞吸式挖泥船尾后布設(shè)浮管,敷設(shè)線路近似流線型彎曲,避免死彎。進(jìn)行水上浮管敷設(shè)時(shí),在施工區(qū)域的水上接裝,輸泥管間采用法蘭對(duì)接,同時(shí)要控制浮管擺幅。陸上排泥管采用DN300PE管,每節(jié)管長(zhǎng)6m,采用法蘭連接,中間加設(shè)橡膠墊片,隨著清淤按需加長(zhǎng)。

3.3.4 絞吸式挖泥船疏通施工

當(dāng)流速小于0.5m/s時(shí),采用順流開(kāi)挖;當(dāng)流速大于0.5m/s時(shí),采用逆流開(kāi)挖。根據(jù)水文地質(zhì)資料,施工泥層厚度在挖泥船施工范圍之內(nèi),只需分條進(jìn)行施工即可。考慮跨小海河橋梁較多,跨河橋梁凈空普遍較低,橋墩跨度較窄,橋底淸淤施工應(yīng)采用水上長(zhǎng)臂挖機(jī),挖出的淤泥先往橋外推,推出橋外的淤泥由絞吸船吸泥泵抽至固化場(chǎng)處理。

1)定位樁臺(tái)車(chē)橫挖法的施工方法。施工開(kāi)始前,將主定位樁對(duì)準(zhǔn)挖槽中心線下樁,作為橫挖的擺動(dòng)中心和船體前移一進(jìn)刀或者后移一退刀的支柱。隨后在開(kāi)挖斷面的邊線處進(jìn)刀,利用絞刀橋架前部的橫移鋼纜的交替收放,左右橫移絞刀頭進(jìn)行挖泥。完成一刀的開(kāi)挖斷面后再進(jìn)刀,重復(fù)第一刀的開(kāi)挖過(guò)程。然后循序進(jìn)刀、繼續(xù)前進(jìn),直至前進(jìn)刀距之和等于或略小于定位樁臺(tái)車(chē)最大行程時(shí),將船位調(diào)正(使挖泥船中心線與挖槽中心線重合)后,進(jìn)行換樁。即將船艦部的副定位樁放下,提起主定位樁,驅(qū)動(dòng)定位樁臺(tái)車(chē)至最前部,下放主定位樁、提起副定位樁,接著進(jìn)刀挖泥,直至完成疏浚工程任務(wù)。這樣,主定位樁前移軌跡始終保持在設(shè)計(jì)挖槽中心線上,見(jiàn)圖3。

圖3 有定位樁臺(tái)車(chē)單樁橫挖法前移示意圖

圖3中,Ⅰ為挖泥船起始位置;Ⅱ?yàn)槎ㄎ粯杜_(tái)車(chē)推進(jìn)到中間行程時(shí)位置;Ⅲ為推進(jìn)到最大行程時(shí)位置;Ⅳ為調(diào)正船位進(jìn)樁后位置。

2)定位樁臺(tái)車(chē)橫挖法的特點(diǎn)。進(jìn)樁與進(jìn)刀不同時(shí)發(fā)生,進(jìn)刀在進(jìn)樁以后進(jìn)行,在一次進(jìn)樁周期內(nèi),隨著一次次的進(jìn)刀,切削半徑逐漸擴(kuò)大,切削圓弧隨著變緩,但回轉(zhuǎn)中心不變。直至再一次重復(fù)前一循環(huán)過(guò)程時(shí),才改變回轉(zhuǎn)中心位置。平面切削軌跡呈扇形,可以避免重挖和漏挖,開(kāi)挖的平整度高,質(zhì)量較好,適用于各種施工條件。

3)定位樁橫挖法具有以下優(yōu)點(diǎn):①定位準(zhǔn)確。絞刀切削軌跡對(duì)稱于挖槽中心線,可有效保證絞刀在整個(gè)挖槽斷面上均勻切削。②開(kāi)挖質(zhì)量易于保證,施工效率高。適當(dāng)控制定位樁前移距離、絞刀下落深度、右橫移纜的收放,可有效控制開(kāi)挖深度、寬度,避免漏挖,保證開(kāi)挖底部平。③操作靈活,施工連續(xù)性能好。

4)分條施工。挖泥船正常挖寬約35～45m,施工中采取分條開(kāi)挖實(shí)施方法,分條方向平行于設(shè)計(jì)開(kāi)挖進(jìn)水口中心線,分條寬度控制在30～40m,以避免條與條之間由于重疊挖寬不足,產(chǎn)生漏挖現(xiàn)象。施工過(guò)程中,條與條之間重疊寬度不小于5m。

4 淤泥處理工藝流程

1)淤泥污水特點(diǎn)。河道內(nèi)雜物多,淤泥沉積時(shí)間長(zhǎng),部分河道水質(zhì)已經(jīng)惡化,需要環(huán)保處理。水量大,濁度高,懸浮物濃度高,不能直接排放,容易污染周?chē)|(zhì)。微小污泥難以自然分離,需要調(diào)理。

2)淤泥處理思路。根據(jù)河道淤泥的特點(diǎn),以較小投入,充分利用初沉池、濃縮池(或污泥集中池)、多級(jí)過(guò)濾池等條件,通過(guò)酌量分段加藥,提高沉淀效率,通過(guò)污泥濃縮調(diào)理,進(jìn)行泥水分離壓濾脫水。

3)雜物篩分設(shè)備。淤泥漿從河道中抽到集中處理場(chǎng)的滾筒篩中,砂石、樹(shù)枝、舊衣物、塑料袋等城市垃圾雜物排出,均勻泥漿排入污泥初沉池。初沉池主要作用是集中收納暫存各標(biāo)段輸送來(lái)的淤泥,便于下一步處置,初沉池中的淤泥漿經(jīng)水渠流向污泥濃縮池。

4)污泥集中池。從初沉池來(lái)的淤泥漿在行進(jìn)過(guò)程中,通過(guò)投加環(huán)保藥劑進(jìn)行污泥調(diào)理。初步調(diào)理好的淤泥漿進(jìn)入污泥集中池,因藥劑作業(yè),淤泥漿析出清水溢流向多級(jí)過(guò)濾池,濃淤泥漿沉淀,并由污泥泵抽取進(jìn)入靜態(tài)混合器。

5)底泥調(diào)理。進(jìn)入靜態(tài)混合器的濃泥漿在無(wú)軸螺旋、注藥作用下,經(jīng)高壓混合器,形成絮凝狀。

6)污泥壓濾。泥漿進(jìn)入干化脫水設(shè)備濃縮脫水。

7)過(guò)濾調(diào)節(jié)清水池。溢流液和壓濾水排放至多級(jí)過(guò)濾池,調(diào)節(jié)達(dá)標(biāo)后,回排河道。

河道淤泥處理工藝流程見(jiàn)圖4。

圖4 河道淤泥處理工藝流程

5 結(jié) 論

本文結(jié)合小海河工程的實(shí)際情況,對(duì)河道清淤施工及淤泥固化方案進(jìn)行分析。在河道清淤施工過(guò)程中,主要存在底泥寬度變化大、汛期水量變化大等難點(diǎn)。在工程實(shí)施中,采用絞吸船工藝進(jìn)行施工,需要嚴(yán)格按照施工工藝進(jìn)行。清理的淤泥需要嚴(yán)格按照處置工藝要求進(jìn)行處置,以減少淤泥對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,提高工程實(shí)施效果。