淺述河道濕式生態(tài)清淤工藝優(yōu)化

(廣東鵬清建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東 東莞 523000)

1 研究背景

1.1 工程概況

東引運(yùn)河下游石鼓水閘至虎門水閘段河道清淤清障應(yīng)急工程是配合東江南支流泗盛國(guó)考斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)工作的重要工程措施。工程主要任務(wù)是對(duì)東引運(yùn)河下游石鼓水閘至虎門水閘段河道疏浚，河道設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。現(xiàn)狀出現(xiàn)河床局部壅高，且淤泥已成為河道水流水質(zhì)惡化的內(nèi)源性因素。為了增大運(yùn)河過流能力并減少東引運(yùn)河下游段開閘向厚街水道放水的頻率，減少對(duì)東江水質(zhì)的影響，保護(hù)東江水源水質(zhì)安全，地方政府決定對(duì)該河段進(jìn)行全面、徹底的清淤工作。工程的起點(diǎn)為石鼓水閘，終點(diǎn)為虎門水閘，涉及南城、厚街、沙田、虎門4個(gè)鎮(zhèn)區(qū)。清淤清障20.7km主河道以及沿線各大明渠支流，清淤淤泥總量約92萬m3，固化后需外運(yùn)處置的淤泥總量約60萬m3，清淤清障后預(yù)計(jì)過流能力為77m3/s。

1.2 傳統(tǒng)清淤工藝的局限性

目前國(guó)內(nèi)外常用的挖泥船有密閉抓斗式挖泥船、環(huán)保絞吸式挖泥船、IMS全液壓驅(qū)動(dòng)挖泥船、IRIS高濃度工法疏浚船等。

密閉抓斗式挖泥船屬于機(jī)械式疏浚設(shè)備，施工靈活，適用于各種土質(zhì)，尤其是較硬的泥塊、含垃圾雜物的污泥等。但是對(duì)顆粒細(xì)小的淤泥清除效果較差，挖泥深度控制的精確性、準(zhǔn)確性不夠，容易造成超挖與漏挖。

環(huán)保絞吸式挖泥船是目前生態(tài)清淤中使用最多的疏浚機(jī)械，施工工藝是采用鉸刀切割底泥+抽吸結(jié)合的絞吸挖泥方式，可以根據(jù)挖泥能力的大小來選擇不同型號(hào)的挖泥船。頭部密閉罩和抽吸裝置對(duì)流泥和浮泥清除效果好，有效減少了開挖面泥漿再懸浮造成的污染擴(kuò)散；自動(dòng)定位裝置使刀頭定位精確，平面及深度控制的精度可達(dá)厘米級(jí)。但環(huán)保絞吸式挖泥船清淤方式存在如下問題：?鉸刀刀片和頭部密閉罩容易被雜物纏繞堵塞，鉸刀刀片會(huì)對(duì)河道中的水、電、煤氣、通信管線及河湖岸坡坡腳造成破壞；?對(duì)含垃圾雜物較多的底泥需要做預(yù)處理；?疏浚底泥的泥漿濃度偏低、含水量高、余水處理較大，必須對(duì)疏浚余水進(jìn)行沉淀處理，否則余水可能造成二次污染。

IMS全液壓驅(qū)動(dòng)挖泥船是環(huán)保型清淤疏浚設(shè)備，采用獨(dú)特的液壓驅(qū)動(dòng)潛水泵，施工工藝與環(huán)保絞吸式挖泥船基本相同。IMS挖泥船在設(shè)計(jì)上考慮了對(duì)泥漿的后期脫水，船體配套有全機(jī)械式污泥脫水系統(tǒng)，輸泥管排出的漿液進(jìn)入脫水系統(tǒng)，脫水后的干泥可直接運(yùn)走或臨時(shí)堆放，實(shí)現(xiàn)了挖泥、余水處理、淤泥固結(jié)一體化處理。

IRIS高濃度工法疏浚船是氣密式高濃度疏浚設(shè)備。IRIS疏浚船的特點(diǎn)是采用壓縮空氣壓送泥漿，其排泥濃度高，基本無余水處理。射流泵的吸頭利用流體力學(xué)Coanda效應(yīng)實(shí)現(xiàn)高速流，高壓水流通過高壓分配腔經(jīng)一次射流口將一次流體(射流水)直接射入出口管，經(jīng)二次射流噴口粉碎待清除的底泥形成二次流體(泥漿)，將二次流體射入出口管，一次流體及二次流體在出口管摻混。該技術(shù)能將底泥粉碎及泥漿輸送一氣呵成，與環(huán)保絞吸式清淤吸頭相比，進(jìn)一步降低了對(duì)周圍底泥的擾動(dòng)。

2 清淤工藝原理和適用范圍

2.1 工藝原理

在東引運(yùn)河下游石鼓水閘至虎門水閘段河道清淤清障應(yīng)急工程的施工策劃過程中，全面、深入地調(diào)查和總結(jié)了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有各類不同清淤技術(shù)，聯(lián)合科研院所、生產(chǎn)廠家、設(shè)計(jì)及管理單位開展技術(shù)革新與攻關(guān)，根據(jù)東引運(yùn)河的水力條件、淤泥特點(diǎn)、堤岸穩(wěn)定、堤內(nèi)部分基礎(chǔ)設(shè)施安全要求，有針對(duì)性地開發(fā)和總結(jié)了集淤泥清挖、輸送、物理篩分于一體的河涌湖泊濕式生態(tài)清淤施工工藝，經(jīng)工程實(shí)踐應(yīng)用及改進(jìn)，形成一項(xiàng)河涌湖泊濕式生態(tài)清淤施工工法。

該施工工法在環(huán)保絞吸式疏浚機(jī)械鉸刀頭上加設(shè)了一種特別制作的保護(hù)套，在精確疏浚、對(duì)細(xì)顆粒流泥的清除、低擾動(dòng)等常規(guī)鉸刀預(yù)割清淤輸送淤泥的情況下，避免鉸刀對(duì)河岸基礎(chǔ)、河道中的水、電、煤氣、通信管道管線造成破壞。清淤淤泥輸送至岸坡陸地的淤泥脫水固化場(chǎng)的沉淀池時(shí)，在輸送出口安裝特制滾筒篩，可以極大地提高初始篩分的效率。

2.2 適用范圍

與一般的水利或航道交通等工程疏浚相比，生態(tài)清淤工程在施工設(shè)備的選擇上遵循精確疏浚、對(duì)細(xì)顆粒流泥的清除、低擾動(dòng)和清淤技術(shù)經(jīng)濟(jì)等原則，技術(shù)先進(jìn)，操作可行性強(qiáng)，適用于有水的河涌湖泊水生態(tài)環(huán)境治理疏浚清淤淤泥處理工程、工業(yè)排污污染河(渠)水環(huán)境治理工程。

3 工藝運(yùn)用情況及特點(diǎn)分析

3.1 施工工藝流程

先進(jìn)行施工準(zhǔn)備，然后制作鉸刀保護(hù)罩和篩分滾筒和安裝保護(hù)罩，在絞吸船下河涌湖泊的同時(shí)進(jìn)行清淤測(cè)量，絞吸船就位、固定后安裝浮管式淤泥輸送管和篩分滾筒，再進(jìn)行清淤作業(yè)和初渣清運(yùn)，直至施工結(jié)束。

3.2 工藝運(yùn)用情況

a.施工準(zhǔn)備。施工前，全面熟悉東引運(yùn)河下游石鼓水閘至虎門水閘段河道清淤清障應(yīng)急工程基礎(chǔ)資料，審查施工圖，并參加設(shè)計(jì)交底會(huì)議；同時(shí)熟悉施工場(chǎng)地和環(huán)境條件，組織安排船泊組裝、停靠、避風(fēng)、度汛和維修等位置；然后調(diào)查施工作業(yè)區(qū)有無電力及通信線路、水底電纜管道、橋涵、隧洞、閘壩、水下障礙物、水生植物、污染物等。在查明這些設(shè)施的所屬單位和具體位置以及細(xì)節(jié)后，編制施工組織設(shè)計(jì)，建立施工測(cè)量控制網(wǎng)，對(duì)清淤段河道進(jìn)行清表。清表先采用水上挖掘機(jī)對(duì)清淤段河道水面漂浮物、河底淤積表層的垃圾和塊石等進(jìn)行清除；然后檢查排泥區(qū)泄水通道泄水對(duì)附近水域或設(shè)施可能產(chǎn)生的沖淤及污染情況，并制定相關(guān)措施；再根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙用竹竿等方法標(biāo)識(shí)河涌湖泊的寬線、坡頂線等界線，標(biāo)志應(yīng)穩(wěn)定牢固。卸泥區(qū)為設(shè)計(jì)位置或業(yè)主指定位置，在開工前報(bào)監(jiān)理工程師及建設(shè)單位審批。根據(jù)監(jiān)理人批準(zhǔn)的施工規(guī)劃布置方案，進(jìn)行施工臨時(shí)道路、施工排水系統(tǒng)和淤泥處理站施工，同時(shí)通過實(shí)地勘察確定施工技術(shù)參數(shù)等。

b.制作鉸刀保護(hù)罩和篩分滾筒。根據(jù)生態(tài)清淤的河湖條件、漂浮及淤積物情況、清淤?gòu)?qiáng)度，選擇絞吸式清淤設(shè)備，再結(jié)合鉸刀頭參數(shù)制作鉸刀保護(hù)罩。根據(jù)淤泥成分、組成及清淤?gòu)?qiáng)度制作篩分滾筒。

c.安裝鉸刀保護(hù)罩。采用焊接或螺栓將鉸刀保護(hù)罩安裝于絞吸式挖泥船鉸刀頭部，將鉸刀罩??；手工盤轉(zhuǎn)鉸刀盤檢查鉸刀和保護(hù)罩的間隙，確保鉸刀能自由旋轉(zhuǎn)不觸碰保護(hù)罩。

d.絞吸船下河涌湖泊。根據(jù)船舶分體拼裝式特點(diǎn)及公路運(yùn)輸發(fā)達(dá)的優(yōu)勢(shì)，挖泥船、管線等附件采用汽車運(yùn)輸調(diào)遷，其中主浮箱采用100t10軸拖盤運(yùn)輸，在河岸組裝后用氣囊下水。挖泥船調(diào)遷程序：先將船體解體，并將拆卸件吊裝入運(yùn)輸車輛，運(yùn)輸至安裝地點(diǎn)后卸車組裝，組裝完成后下水進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。

e.絞吸船就位、固定。先根據(jù)測(cè)量放樣控制圖，準(zhǔn)確定位出清淤河道的坡頂線、河道中心線及河道的坡腳線，同時(shí)定位出絞吸船工作時(shí)的船位(即標(biāo)明定位樁的位置)，供挖泥船作業(yè)定向；再用工作船頂推絞吸船船頭或船尾，逐漸調(diào)整船位，當(dāng)定位樁到達(dá)預(yù)定位置后落樁，用測(cè)量?jī)x器校核船位，直到船位在設(shè)計(jì)位置時(shí)拋?zhàn)笥疫呭^(或挖地垅)固定船位。

f.浮管式淤泥輸送管安裝。淤泥輸送管選用鋼管、高分子聚乙烯管和橡膠管。管線的敷設(shè)采取岸管和浮管相結(jié)合的方式，應(yīng)平坦順直，避免死彎。安裝時(shí)應(yīng)注意：出泥管口伸出排泥場(chǎng)圍堰坡腳外的距離不小于5m，并應(yīng)高出排泥面0.5m以上；水下排泥區(qū)的管口應(yīng)伸出排泥區(qū)標(biāo)志線外30m，且應(yīng)高出水面；管接頭應(yīng)緊固嚴(yán)密，整個(gè)管線和接頭不得漏泥漏水；管支架必須牢固，水上及水陸輸泥管連接應(yīng)采用柔性接頭，并做好雙向固定；岸上輸泥管敷設(shè)時(shí)，應(yīng)對(duì)施工區(qū)域全面勘察，按照減少排距、方便施工、保證安全的原則，確定最優(yōu)敷設(shè)線路，盡量沿公路、堤壩方向布置；輸泥管的布置不得破壞現(xiàn)有公路、堤防等設(shè)施，必須穿越時(shí)，應(yīng)報(bào)請(qǐng)發(fā)包人與有關(guān)管理部門協(xié)調(diào)解決；水陸接頭盡可能布設(shè)在水下地形變化平緩，風(fēng)浪、水流影響較小的位置；水上輸泥管的固定采用拋設(shè)固定錨的方法，拋錨的數(shù)量、角度、位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件合理確定。

g.篩分滾筒安裝。在選定的淤泥脫水固化場(chǎng)一級(jí)沉淀池前，設(shè)置初沉池。篩分滾筒安裝在初沉池上，淤泥經(jīng)輸泥管輸送至篩分滾筒，篩分滾筒以0.5r/s的速度滾動(dòng)篩分。

h.疏浚清淤和淤泥輸送。絞吸式挖泥船采用扇形橫挖法施工，以挖泥船定位樁為擺動(dòng)中心，利用左右邊錨橫移鋼纜收放牽引旋轉(zhuǎn)的絞刀擺動(dòng)挖泥。在流速較快的水體中，絞吸式挖泥船應(yīng)從上游向下游進(jìn)行開挖。根據(jù)水流速度合理選擇、調(diào)整挖泥船的開挖方向：當(dāng)流速小于0.5m/s，采用順流開挖；流速大于0.5m/s時(shí)，采用逆流開挖。絞吸式挖泥船正常挖寬為30m，吃水深度為0.6m，按照全斷面階梯開挖、超欠基本平衡的原則，斷面兩側(cè)各留一定范圍(該范圍通過土方調(diào)配平衡計(jì)算確定)不挖，在斷面其他部分超挖，達(dá)到土方平衡。采取分條施工時(shí)，按照“遠(yuǎn)土近調(diào)，近土遠(yuǎn)調(diào)”的原則，從距排泥區(qū)較遠(yuǎn)的一側(cè)開始，依次由遠(yuǎn)到近分條開挖，要及時(shí)校正船位，確保開挖斷面的準(zhǔn)確性，避免返工；采取階梯開挖方式按照上欠下超的原則，超欠面積比控制在1～1.5范圍內(nèi)。開挖后的邊坡臺(tái)階土體在自重和動(dòng)水的作用下，自然坍塌后形成的邊坡可滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)開挖邊線的技術(shù)參數(shù)由施工測(cè)量技術(shù)人員提交挖泥船操作人員現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)羅徑進(jìn)行操作控制。淤泥輸送管路要盡量布置在清淤的水域中，以消除淤泥輸送管路存在的泥漿滲漏對(duì)陸地環(huán)境造成的污染破壞。

i.初渣清運(yùn)。淤泥由管路輸送到垃圾分揀篩上，使淤泥中的垃圾和粒徑不小于2mm的砂石、泥塊等雜物從泥漿中分離出來。通過垃圾分揀篩分揀出來的垃圾和雜物，臨時(shí)堆放在附近場(chǎng)地，并做好防雨淋和防雨水沖刷防護(hù)。存貯到一定數(shù)量后，裝車運(yùn)送到合同規(guī)定的地點(diǎn)，并按合同規(guī)定的處理方法處置。要經(jīng)常檢查并保持垃圾分揀篩完好無損，防止垃圾與雜物進(jìn)入待處理的泥漿中。

j.施工結(jié)束。施工結(jié)束后，按招標(biāo)文件、技術(shù)文件和設(shè)計(jì)文件要求，及時(shí)做好淤泥處理站臨時(shí)占地的土地恢復(fù)和水土保持工作，并會(huì)同監(jiān)理人進(jìn)行完工測(cè)量，做好驗(yàn)收資料整理和編制等工作。

3.3 工藝特點(diǎn)

a.保障了生態(tài)清淤時(shí)河岸基礎(chǔ)及河道內(nèi)各類管道管線的安全。該工藝在環(huán)保絞吸式疏浚機(jī)械鉸刀頭上加設(shè)了特別制作的保護(hù)套，在精確疏浚、對(duì)細(xì)顆粒流泥的清除、低擾動(dòng)等常規(guī)鉸刀預(yù)割清淤輸送淤泥的情況下，避免鉸刀對(duì)河岸基礎(chǔ)、河道中的水、電、煤氣、通信管道管線造成破壞，安全保障效果顯著。

b.提高了生產(chǎn)效率。由于采用了鉸刀頭防護(hù)罩，清淤安全得到保障，顯著降低了鉸刀頭發(fā)生卡阻的概率，降低了操作人員的壓力，大大提高了生產(chǎn)效率。

c.提高了初始篩分的效率。清淤淤泥輸送至岸坡陸地的淤泥脫水固化場(chǎng)的沉淀池時(shí)，在輸送出口安裝特制滾筒篩，可以極大地提高初始篩分的效率。

d.施工速度快。該工藝可提高生產(chǎn)的安全性和初始篩分效率，加快了施工進(jìn)度。

4 加強(qiáng)質(zhì)量控制和安全、環(huán)境保障措施

4.1 質(zhì)量控制

a.根據(jù)公司的質(zhì)量管理體系文件要求，成立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組，項(xiàng)目部設(shè)置質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)，配備專職質(zhì)檢員，建立質(zhì)量保證體系，制定質(zhì)量管理制度，明確各級(jí)各類人員的質(zhì)量責(zé)任制。

b.根據(jù)《東莞市河涌和水庫(kù)淤泥處置技術(shù)規(guī)定》(試行)和《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定規(guī)程》(SL 176—2007)等技術(shù)文件及規(guī)程規(guī)范的質(zhì)量控制要求，編制質(zhì)量保證措施和質(zhì)量檢測(cè)計(jì)劃，并報(bào)送監(jiān)理人批準(zhǔn)。

c.在施工準(zhǔn)備工作階段，項(xiàng)目部應(yīng)對(duì)全體施工人員進(jìn)行質(zhì)量法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制要求等培訓(xùn)和質(zhì)量教育，進(jìn)行質(zhì)量交底，使全體施工人員了解質(zhì)量法律法規(guī)的相關(guān)規(guī)定，掌握和遵守本崗位(工種)質(zhì)量控制要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)規(guī)定。

d.在施工前，應(yīng)對(duì)施工區(qū)域內(nèi)淤泥中的有機(jī)物含量和重金屬含量現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，擬定固化劑品種、固化劑摻入量、脫水固結(jié)效果比對(duì)試驗(yàn)方案，并根據(jù)比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果確定施工技術(shù)參數(shù)。

e.在施工中，應(yīng)執(zhí)行“三檢制”，嚴(yán)格控制過程施工質(zhì)量，只有上道工序經(jīng)檢驗(yàn)合格后，才能進(jìn)入下道工序的施工。

4.2 安全措施

堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全生產(chǎn)方針。建立安全生產(chǎn)保證體系，成立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的安全生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組，配備專職安全員，制定安全生產(chǎn)管理制度，明確各崗位安全生產(chǎn)職責(zé)。

安全生產(chǎn)管理的重點(diǎn)是加強(qiáng)絞吸式挖泥船水上作業(yè)人員、輸泥管道維護(hù)人員、陸上淤泥沉淀池臨水作業(yè)人員及其他涉水、涉電操作人員的安全管理。在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立重大危險(xiǎn)源公告牌、施工安全警示牌；施工前，對(duì)各崗位(工種)進(jìn)行安全技術(shù)交底和培訓(xùn)，絞吸式挖泥船、挖掘機(jī)、電工等特殊工種作業(yè)人員必須持證上崗；施工中，絞吸式挖泥船水上作業(yè)人員等臨水作業(yè)人員要正確穿戴救生衣，杜絕違章指揮、違章操作和違反勞動(dòng)紀(jì)律現(xiàn)象，做到安全操作，文明施工；施工結(jié)束后，要及時(shí)檢查并清理施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患，做到安全生產(chǎn)，善始善終。

4.3 環(huán)境保護(hù)

按照住建部《綠色施工導(dǎo)則》的規(guī)定及公司環(huán)境管理體系文件要求，建立環(huán)境保護(hù)與文明施工保證體系，成立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的環(huán)境保護(hù)與文明施工領(lǐng)導(dǎo)小組，配備環(huán)保員，制定環(huán)境保護(hù)與文明施工管理制度，明確各崗位環(huán)境保護(hù)與文明施工職責(zé)。

施工前，編制詳細(xì)的環(huán)境保護(hù)措施計(jì)劃；施工中，淤泥輸送管路要盡量布置在清淤的水域中，以消除淤泥輸送管路存在的泥漿滲漏對(duì)陸地環(huán)境造成的污染破壞。淤泥中分揀出來的垃圾、粗粒渣物以及淤泥中經(jīng)沉淀、過濾分離出來的泥沙，在臨時(shí)堆放場(chǎng)濾干水后，運(yùn)送到指定的地點(diǎn)堆放。在人口密集區(qū)進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，須嚴(yán)格控制作業(yè)時(shí)間，盡量選用低噪聲設(shè)備和工藝。施工結(jié)束后，按招標(biāo)文件、技術(shù)文件和設(shè)計(jì)文件要求，及時(shí)做好淤泥處理站臨時(shí)占地的土地恢復(fù)和水土保持工作。

5 結(jié) 語(yǔ)

東引運(yùn)河下游石鼓水閘至虎門水閘段河道清淤清障應(yīng)急工程是東江南支流水質(zhì)達(dá)標(biāo)工作重要的環(huán)境工程，也是一項(xiàng)惠及東江兩岸人民群眾的民生工程。該施工方法保障了河湖岸坡基礎(chǔ)的穩(wěn)定和河湖內(nèi)管線、管道的安全，以及群眾正常的生產(chǎn)生活。