河道環(huán)保絞吸式清淤施工技術(shù)

(1.浙江省疏浚工程有限公司，浙江 湖州 313000； 2.紹興市曹娥江大閘管理局，浙江 紹興 312000)

河湖庫塘清淤是“五水共治”的重要任務(wù)。自浙江省全面開展河湖庫塘清淤推進(jìn)資源化利用工作以來，提倡遵循“安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、循環(huán)利用”的原則進(jìn)行河湖庫塘清淤工作。采用環(huán)保絞吸式挖泥船，通過對傳統(tǒng)清淤工藝進(jìn)行優(yōu)化，能減少施工對環(huán)境的污染，提高開挖精度和質(zhì)量。

1 工藝原理

環(huán)保絞吸式挖泥船采用自動化監(jiān)控系統(tǒng)，由GPS全球定位儀實(shí)時(shí)監(jiān)控船位；由深度監(jiān)控儀表動態(tài)控制挖深及調(diào)節(jié)絞刀下放深度；回聲測深儀通過回聲測深信息反饋數(shù)據(jù)與深度監(jiān)控儀表配合操作，調(diào)整絞刀的開挖深度，實(shí)現(xiàn)了挖深±5cm級精度監(jiān)控。挖泥船密封開挖、薄層開挖和開挖系統(tǒng)通過速度限制實(shí)現(xiàn)低擾動清淤施工，專用環(huán)保絞刀配備導(dǎo)泥擋板、絞刀密封罩、絞刀水平調(diào)節(jié)器，控制有效開挖厚度在20～50cm之間，并使絞刀始終保持水平，絞刀外罩底邊平貼湖底，外罩將絞刀擾動控制在罩內(nèi)，使作業(yè)范圍內(nèi)的淤泥被泥泵充分吸入[1]，避免出現(xiàn)逃淤的情況，保證開挖斷面質(zhì)量。

挖泥船機(jī)艙內(nèi)設(shè)置消音設(shè)施，并采用吸音板等吸聲材料進(jìn)行隔音，有效控制了施工噪聲。排泥管道采用浮管、潛管和岸管組配，每隔一段距離配一節(jié)波紋橡膠管，防止管道因熱脹冷縮而拉裂，以及泥漿在高流速的情況產(chǎn)生爆管現(xiàn)象，開挖淤泥經(jīng)排泥管道運(yùn)輸至排泥場。

2 施工工藝操作要點(diǎn)

2.1 分區(qū)施工

環(huán)保絞吸式挖泥船施工區(qū)域劃分為20個(gè)清淤區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊內(nèi)再按100m×100m劃分清淤單元。將區(qū)域內(nèi)的各個(gè)清淤單元的交叉點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)輸入至挖泥船上的GPS系統(tǒng)，并設(shè)定開挖順序。

2.2 分條開挖

清淤前在泥層中打設(shè)定位樁，實(shí)現(xiàn)對挖泥船的中心定位。清淤作業(yè)時(shí)挖泥船配備定位系統(tǒng)，以扇形橫挖法進(jìn)行分條開挖。通過定位樁臺車的液壓軸臂伸縮來完成船體短線推進(jìn)和定位樁臺車在船尾滑道內(nèi)相對船體的位移。借助挖泥船前端絞車收放錨纜，使挖泥船以船尾定位樁為圓心、船長為半徑，絞刀頭左右以扇形移動，實(shí)現(xiàn)扇形橫挖法作業(yè)[2]。

為避免漏挖和相鄰區(qū)塊塌方殘留，根據(jù)挖泥船橫擺有效寬度來設(shè)計(jì)分條寬度，條幅間搭接需超過2m。

2.3 低擾動環(huán)保清淤施工

采用低擾動清淤法施工，利用環(huán)保型絞吸式挖泥船優(yōu)越的自動化程度和環(huán)保機(jī)械性能，可降低浮淤擴(kuò)散概率，避免二次污染超出限制范圍，同時(shí)保證清淤效率。其技術(shù)特點(diǎn)體現(xiàn)在密封開挖、薄層開挖和開挖速度控制。

a.密封開挖。采用一種裝配有導(dǎo)泥擋板、絞刀密封罩、絞刀水平調(diào)節(jié)器的專用環(huán)保絞刀進(jìn)行開挖。使用絞刀水平調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)在清淤深度變化的同時(shí)使絞刀始終保持水平狀態(tài)[1]。絞刀外罩在清淤時(shí)底邊平貼湖底，將絞刀擾動范圍控制在密封罩內(nèi)，有效防止了因擾動使底泥顆粒向水體擴(kuò)散，并確保淤泥被泥泵充分吸入，提高施工效率，避免了二次污染。

b.薄層開挖。根據(jù)工程淤泥層厚度及環(huán)保絞刀有效開挖厚度，分層開挖。薄層開挖可提高開挖精度和開挖效率。開挖厚度的確定建立在泵吸濃度、額定轉(zhuǎn)速、絞刀凈深協(xié)調(diào)平衡的基礎(chǔ)上。需避免出現(xiàn)泥量過大產(chǎn)生逃淤或者泥量過小產(chǎn)生效率太低的情況發(fā)生[3]。

c.開挖速度控制。環(huán)保絞刀頭具有調(diào)節(jié)功能，可實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)角度和高程的變化開挖，使絞刀底邊始終緊貼湖底，實(shí)現(xiàn)密封吸挖淤泥，保證淤泥充分有效清除。同時(shí)需控制絞刀開挖絞速，在一定的絞刀轉(zhuǎn)速條件下，只適合于開挖淤泥。在實(shí)際的清淤施工中可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，將絞刀轉(zhuǎn)速設(shè)定在合適的區(qū)間內(nèi)[3]。同時(shí)對絞刀壓力實(shí)施監(jiān)控，使絞刀在合適的壓力下工作，從而保證開挖斷面質(zhì)量。

2.4 淤泥輸送

采用管道輸送結(jié)合接力泵船加壓技術(shù)，即湖區(qū)的管道全部為水下潛管，并在合理地點(diǎn)串聯(lián)接力泵船加壓，實(shí)現(xiàn)淤泥的全封閉、遠(yuǎn)距離輸送。該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)淤泥遠(yuǎn)距離排放的同時(shí)，可最大限度降低施工對景區(qū)旅游造成的影響，同時(shí)杜絕了淤泥輸送過程中產(chǎn)生的二次污染。

3 質(zhì)量控制

a.清淤時(shí)操作人員需監(jiān)控挖寬、前移量，并與邊線樣樁及中心樁進(jìn)行相互校核，防止漏挖、欠挖。采取分條開挖時(shí)，條幅與條幅之間搭接1～2m。

b.清淤開挖期間，水尺每小時(shí)觀測一次，每天校核一次，并由專人負(fù)責(zé)觀測。挖泥船操作人員需隨時(shí)了解水位變化情況，并做好觀測記錄，確保水位基面的準(zhǔn)確性。

c.利用挖泥船上由絞刀壓力表、回聲測深儀、深度監(jiān)控儀及GPS全球定位儀等設(shè)備組合成的精密質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整絞刀開挖深度功能并進(jìn)行全過程挖深控制，確保挖深與湖區(qū)清淤挖深計(jì)劃及分布圖精密吻合。

d.在絞刀頭設(shè)計(jì)有密封罩，使絞刀攪動范圍始終控制在密封罩內(nèi)，防止攪動淤泥后產(chǎn)生懸浮質(zhì)擴(kuò)散。挖泥船開挖時(shí)清理出的垃圾物，及時(shí)運(yùn)至業(yè)主指定地點(diǎn)堆放。

e.需定期進(jìn)行檢測挖深和斷面復(fù)測，建議每前進(jìn)10m進(jìn)行挖深檢測，每前進(jìn)100m進(jìn)行斷面復(fù)測，必要時(shí)增加測量次數(shù)[1]。

f.清淤施工過程中，利用自動化質(zhì)量檢測系統(tǒng)，通過GPS實(shí)時(shí)記錄絞刀開挖軌跡，進(jìn)行平面和高程控制。同時(shí)通過挖深指示儀和操作臺系統(tǒng)儀表全方位控制工程施工質(zhì)量，并輔以測竿或測深錘人工校核。

g.根據(jù)工程淤泥厚度、作業(yè)水深、排距等情況，通過試挖綜合選定合理的絞刀轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度、分層開挖厚度、生產(chǎn)流速等基本操作參數(shù)，采用薄層清淤法和低轉(zhuǎn)速清淤技術(shù)，嚴(yán)格控制淤泥因擾動擴(kuò)散污染。

4 結(jié) 語

該技術(shù)通過挖泥船密封開挖、薄層開挖和限制開挖速度等措施，實(shí)現(xiàn)了低擾動清淤施工。同時(shí)采用全封閉管道輸送淤泥，避免了二次污染，采用自動化監(jiān)控系統(tǒng)動態(tài)控制挖泥船挖深，提高了開挖精度，值得在河湖庫塘清淤施工中大力推廣。