水運工程與城市建筑渣土處置結(jié)合應用相關(guān)探索

龐忠坤 閆敬東

長江南京航道工程局，江蘇 南京 210011

1 疏浚土再利用與城市渣土處置現(xiàn)狀

我國在港口建設(shè)與航道治理工程領(lǐng)域取得了很大的成就，水運工程疏浚土再利用技術(shù)也隨之得到了長足的發(fā)展。沿海沿江區(qū)域均建設(shè)有較多港口，內(nèi)河航道也在不斷得到治理，裝備能力、水運工程疏浚棄土處理技術(shù)等方面已十分成熟。

2010年11月—2015年4月，由長江南京航道工程局承建的浦東機場外側(cè)灘涂促淤工程--3#圍區(qū)圈圍工程，圈圍2.02萬畝（1畝=666.7m2）、圍堤13.73km、堤身土方815萬m3；在工程實施中，長江南京航道工程局研發(fā)的高強土工布在軟地基上的應用科技成果，獲得了中國水運建設(shè)行業(yè)協(xié)會科學技術(shù)獎，并獲評交通運輸部一級工法；為了加快區(qū)域灘涂開發(fā)利用，長江南京航道工程局采用了大量的疏浚土進行水域回填造地，按當時上海浦東機場附近140萬元/畝的工業(yè)用地均價計算，共創(chuàng)造經(jīng)濟效益282.8億元。而隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)快速發(fā)展，未來沿海沿江港航建設(shè)和維護疏浚土市場將繼續(xù)擴大，“疏浚土是一種可利用資源”已成為共識。水運工程疏浚土再利用還為“一帶一路”建設(shè)提供了支持，其重要性不言而喻。

伴隨著城市化水平的不斷提高，建筑渣土的產(chǎn)生量也維持在較高的水平，比如上海市近年年產(chǎn)生渣土量達到1億t以上。目前常用的渣土處置方式有：基礎(chǔ)回填、低洼填平、場地標評、綠化復墾等。一般來說，渣土處置點相對分散，每個處置點處置量相對較小，管理難度較大，已無法滿足大型城市的渣土處置需要。近年來，各大中城市紛紛成立城市渣土處理中心，建設(shè)具有規(guī)模效應的消納場，規(guī)范入場渣土的處理，使之更加環(huán)?；椭悄芑?。

2016年11月—2017年2月，由長江南京航道工程局承建的上海南匯東灘N1庫區(qū)消納場工程，有效利用航道疏浚土建設(shè)圍堰和回填造地，吸納周圍疏浚棄土進行灘涂回填，僅用50天就建成了近水上4000萬方的渣土消納場，大幅縮短了工期，提高了經(jīng)濟效益和社會效益；目前，南匯東灘N1庫區(qū)消納場已全面高效投入使用，最大日消納量為2萬t，有效緩解了上海市渣土消納緊張的局面。

2 水運工程與渣土處置的結(jié)合與應用

2.1 水運建設(shè)回填工程應考慮利用城市渣土

在沿海及內(nèi)河河道治理過程中，當遇到易于淤積的航段，通常采用整治建筑物束窄水流的方式進行整治；對靠岸區(qū)域則通過整治堤壩形成封閉區(qū)域再進行回填。水運工程的回填方式一般采用絞吸式挖泥船或自航耙吸式挖泥船直接吹填，土源來自港區(qū)與航道疏浚棄土或水下取土區(qū)。這種吹填方式施工費用較大，特別是對航道或?qū)Ｓ盟蛞酝鈪^(qū)域開挖時，除了取土之外，不能產(chǎn)生任何附加經(jīng)濟效益和社會效益，同時對水下環(huán)境有不良影響，并產(chǎn)生廢氣污染等。由于水運整治工程回填工程量較大，一般達到數(shù)百或數(shù)千萬噸，因此，當遇到單項回填的水運工程時，應考慮綜合采用城市建筑渣土，既可節(jié)省工程投資，又可緩解城市渣土的處置消納難題，對于節(jié)省投資和渣土消納場地均有明顯效果。

綜合利用城市建筑渣土，可將建筑渣土變廢為寶，減少對原生石料的開采。例如渣土中的廢棄混凝土可在消納場地破碎為再生石子，直接用于水運工程的臨時道路、臨時場地建設(shè)以及非關(guān)鍵部位的墊層濾層等工程。

2.2 利用水路運輸成本低的優(yōu)勢，開展水路渣土運輸。

水運工程依水而建，具有水路運輸條件。相對城市渣土處理，水路運輸成本更加低廉，可降低施工成本。我國許多大中型城市依山臨海，城市內(nèi)大多有內(nèi)河水系，可依托城市水系，將城市建筑渣土通過水路運輸至回填工程現(xiàn)場，統(tǒng)一進行處置消納，減少陸運渣土對城市道路的破壞以及對環(huán)境的影響，降低渣土運輸?shù)某杀尽?/p>

渣土出運碼頭應選擇吞吐能力有富余的碼頭，或?qū)吓f碼頭進行改造。在有條件城市，進行港口規(guī)劃設(shè)計時應兼顧渣土道路、水路運輸轉(zhuǎn)運的碼頭和相關(guān)裝備設(shè)施，實施高智能、環(huán)保型城市渣土運輸與處置。

3 水運工程中渣土回填技術(shù)措施

3.1 軟土堤基上運輸便道設(shè)置

水運工程整治區(qū)域多為臨水灘涂區(qū)域，普遍具有土質(zhì)力學性能差、承載力低等問題。而渣土運輸多使用重型車輛，對通行道路要求高。以某大型整治工程的渣土處置為例，原灘地土質(zhì)多為淤泥質(zhì)，承載力極低，該工程中直接采用渣土修筑臨時便道，結(jié)果這臨時便道因無法承受重型渣土車的反復碾壓而損壞。

表1 整治區(qū)域地質(zhì)條件

整治區(qū)域地質(zhì)條件見表1。

目前道路地基加固技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但所需費用往往較高。經(jīng)施工現(xiàn)場比較，我們選擇了較為經(jīng)濟的充砂管袋路基和拆房磚石路基，詳見表2。

經(jīng)過比選及現(xiàn)場試驗，我們采用拆房磚石修筑臨時便道，較好地解決了臨時便道的問題，同時就地取材、變廢為寶，進行了拆房磚石類部分渣土的消納處置。

表2 路基加固方案比選

3.2 渣土回填區(qū)內(nèi)臨時便道規(guī)劃

區(qū)別于中小型消納場區(qū)，水運工程大型渣土消納場區(qū)路網(wǎng)規(guī)劃需考慮滿足設(shè)計消納強度、造價經(jīng)濟的要求。按某工程渣土消納運行總結(jié)，填區(qū)內(nèi)應設(shè)置雙向運輸通行的主干便道，均勻布置在填區(qū)內(nèi)，頂寬不小于10m，高程宜高出填區(qū)設(shè)計高程1m以上，主要用作交通運輸，正常情況下不作為消納卸土點使用，以防止車輛積壓造成交通癱瘓。同時設(shè)置分支臨時便道，頂寬不小于5m，每個200～300m設(shè)回車墩，作為消納卸土點使用，即渣土車輛進場后，沿主干便道駛?cè)?，進入分支臨時便道后卸土，然后推土平整。從工程造價角度分析，中型推土機的經(jīng)濟推距一般為50～100m，綜合考慮臨時便道的投資成本，支路間距適宜取200m左右。

另外，在前期方案設(shè)計時，臨時便道布置還應結(jié)合場區(qū)回填后的規(guī)劃用途。如做建設(shè)用地，則應考慮便道避開建筑區(qū)域，以避免影響后期堤基處理；若用作農(nóng)用地，則應與農(nóng)用地的規(guī)劃道路、條田寬度、預留水系統(tǒng)籌考慮，避免后期土地整理時重新翻挖筑路。

3.3 渣土土質(zhì)情況對施工技術(shù)方案的影響

建筑渣土的主要類別有渣土、建筑廢棄物（拆房磚石、廢棄混凝土、裝修廢料等固體廢棄物），總體上以渣土居多。而渣土中含水率及土質(zhì)條件對施工有極大的影響。某大型渣土消納工程中，進場渣土多為地鐵項目盾構(gòu)的渣土，含水率高，塑性大，承載力低，推土機無法直接進行推土作業(yè)。經(jīng)試驗，盾構(gòu)土含水量65%～129%，重度為13.5～16.8kN/m3,液性指數(shù)1.4～6.55，呈流塑-流動狀態(tài)，平板載荷試驗中確定的地基承載力特征值僅6-12kPa。地基靜載荷試驗結(jié)果及曲線見表3。

表3 地鐵盾構(gòu)土地基靜載荷試驗結(jié)果

項目前期進行了專用設(shè)備改造研發(fā)，由于盾構(gòu)土主要為黏質(zhì)粉土，土質(zhì)不均勻，難以沖散成高濃度泥漿，且大型設(shè)備場地內(nèi)移動十分不便，經(jīng)分析測試，水力法適用性不佳。受限于施工場地條件及后期平整作業(yè)，我們考慮采用普通土方機械施工，從提高土體承載力方向入手，進行了就地固化、脫水干燥、翻挖晾曬三種工藝方案比選。

3.3.1 就地固化處理方案

通過攪拌固化機械設(shè)備將一定配比的固化劑摻入渣土中將土體固化，可明顯改善渣土的土質(zhì)、提高土體的承載力。該方案改善土性效果快，但處理過程耗能高、工效低，每臺固化機械設(shè)備的臺班生產(chǎn)能力約600m3；同時固化處理后土體中摻入了大量固化劑，改變了土壤土質(zhì)情況，對環(huán)境影響較大，且該方案處理費用高。

3.3.2 脫水干燥處理方案

通過淤泥脫水或干燥設(shè)備將渣土干化，也能明顯改善渣土的承載力；但該方案也存在耗能高、工效低的情況，同時脫水干燥設(shè)備移動不便，渣土脫水后短駁推送等工程量較大，雖然對環(huán)境影響小，但處理費用依然很高。

3.3.3 翻挖晾曬處理方案

盾構(gòu)土進場后，由指揮人員指揮，將其傾倒在指定翻曬區(qū)，再用挖掘機對土體進行攤鋪晾曬，土體厚度控制在0.4～0.6m，晾曬10～15天后，上層大部分水分蒸發(fā)后安排挖機翻面，將下層翻至上部再晾曬。翻曬后土體含水率明顯降低，滿足推土機基本可作業(yè)的承載力要求后，安排推土機推土平整。該方案實施工藝簡單，處理費用低廉，只有就地固化、脫水干燥方案費用的10%左右。由于翻曬方案中需要充足的翻曬區(qū)，因此臨時便道需先期修筑，以滿足要求。翻曬區(qū)范圍為分支臨時便道兩側(cè)各10～20m范圍，具體面積根據(jù)盾構(gòu)土日消納量、翻曬時間、天氣等因素綜合測算。

3.4 渣土處置消納管理

城市渣土處置消納是項比較系統(tǒng)的工作，既需要政府主管部門統(tǒng)籌規(guī)劃，也需要充分調(diào)動各級參加單位的積極性；既要考慮經(jīng)濟、社會效益，也要考慮環(huán)保可持續(xù)發(fā)展因素，形成系統(tǒng)的渣土管理機制。通過對某大型渣土處置消納點的運行情況進行分析，可知渣土處置消納管理應注重的幾個方面。

3.4.1 環(huán)保控制

對于不同土質(zhì)分類處置消納。對于不進行土壤修復的項目，進場消納前，源頭出土方應檢測土質(zhì)的環(huán)保指標，結(jié)果合格的土源方辦理準入手續(xù)。進場消納后，末端運行方還應進行末端抽檢，實現(xiàn)對污染渣土的雙控。對于運輸過程中容易出現(xiàn)的跑冒滴漏現(xiàn)象，也需引起重視；同時應加強出土地的源頭管理、運輸過程管理、末端處置場地的監(jiān)管等。

3.4.2 強化渣土車輛監(jiān)管

近年來，多地出現(xiàn)渣土運輸車肇事引起安全事故的案例，足以反映出渣土運輸?shù)陌踩[患以及管理的難度。故建議市級政府設(shè)置統(tǒng)一監(jiān)管平臺，渣土車輛安裝GPS定位系統(tǒng)、IC識別卡，駕駛?cè)藛T信息備案，由監(jiān)管平臺統(tǒng)一實時監(jiān)管。監(jiān)管者要分析各個車輛的位置速度等信息，識別超速超載情況，實現(xiàn)處置消納點末端刷卡進出，從而實現(xiàn)陽光渣土運輸。

4 結(jié)語

將水運工程與城市建筑渣土處置相結(jié)合，一方面可以緩解城市建筑渣土消納問題，另一方面可節(jié)省水運工程投資，具有一定的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。本文探討了二者結(jié)合的方式、技術(shù)措施、消納管理措施等，相關(guān)研究還有待進一步深入。