環(huán)保理念下的港口航道疏浚工程措施

張曉林，程文明

（1.中交水利水電建設(shè)有限公司，浙江 寧波315200；2.中交上海航道局有限公司，上海200136）

1 引言

隨著現(xiàn)代環(huán)保理念的不斷深入，疏浚工程成為水環(huán)境管理和生態(tài)修復(fù)的主要途徑。疏浚工程對工程區(qū)域的自然環(huán)境產(chǎn)生的變化、廢氣排放、油品遺漏等問題都是社會(huì)環(huán)境的重點(diǎn)問題。

2 港口航道疏浚工程的設(shè)備選擇

2.1 設(shè)備選擇因素

在設(shè)備選擇的過程中，設(shè)備類型和功率的選擇需要滿足施工條件與相關(guān)任務(wù)要求。在設(shè)備選擇時(shí)，首要，應(yīng)該分析的是自然條件，其次，應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)及要求。其中，自然條件方面包括疏浚工程所處的陸上地形和水下地形，且與周圍區(qū)域的地質(zhì)、水文條件之間密切相連。例如，在選擇拋泥方式進(jìn)行疏浚時(shí)，應(yīng)該充分考慮當(dāng)?shù)厮虻臈l件。

2.2 工作條件選擇

現(xiàn)代的疏浚設(shè)備主要以挖泥船為主，按照工作方式的差異可以被劃分為絞吸式挖泥船、耙吸式挖泥船和抓斗式挖泥船，各種類型挖泥船的施工特征和適用條件也存在著一定的差異。

例如，最為常見的絞吸式挖泥船可以獨(dú)自完成疏浚工作涉及的不同環(huán)節(jié)，如挖泥、輸泥和卸泥工作。通過絞刀的工作，在工作區(qū)域進(jìn)行切割和攪拌后，再通過排泥管將所有的泥漿輸送至指定的區(qū)域。所以，挖泥船的尾部通常會(huì)設(shè)置一些移船設(shè)備，以便于在作業(yè)過程中對船舶的位置進(jìn)行調(diào)整。這種設(shè)備在內(nèi)河與湖泊的疏浚工作當(dāng)中會(huì)得到廣泛應(yīng)用，但是在某些無防浪設(shè)施的海區(qū)，使用性能可能會(huì)受到一定程度的干擾。

耙吸式挖泥船可以實(shí)現(xiàn)邊走邊挖，將所有挖泥設(shè)備進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用。其主要設(shè)備類型包括泥耙、泥泵、管道系統(tǒng)、泥艙等。這種挖泥船的主要技術(shù)優(yōu)勢在于抗風(fēng)浪能力出色，輔助設(shè)備較少，可以在行進(jìn)過程中進(jìn)行挖泥。因此，工作環(huán)境要求低，對周圍船舶的影響程度較低。

抓斗式挖泥船以非自航方式為主，抓斗懸掛在旋轉(zhuǎn)式吊臂之上，吊臂在挖泥機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力支持下完成卸泥過程，循環(huán)完成疏浚作業(yè)。由于這種設(shè)備可以達(dá)到良好的深度，所以在水下基礎(chǔ)工程和陸地開河工程中得到了非常廣泛的應(yīng)用[1]。

2.3 技術(shù)參數(shù)與設(shè)計(jì)方案

疏浚工程施工本身是一種特殊的工作，從整體的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益的角度來看，需要對某些關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行選擇和優(yōu)化，設(shè)計(jì)更加合理的疏浚設(shè)備方案。在技術(shù)方面進(jìn)行優(yōu)化有助于成本降低，將生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益最大化。例如，在挖泥船的選擇上可以根據(jù)疏浚土的運(yùn)輸距離進(jìn)行選擇，在輸送距離為4 000m以下時(shí)選擇絞吸式挖泥船，4 000m以上時(shí)選擇耙吸船等。諸如此類的措施都直接影響工程質(zhì)量和工程進(jìn)度，還涉及施工環(huán)境和設(shè)備選擇的合理性。具體到工程本身來看，方案設(shè)計(jì)的重點(diǎn)要參考JTJ 319—1999《疏浚工程技術(shù)規(guī)范》等技術(shù)要求，且根據(jù)具體工程和設(shè)備技術(shù)狀態(tài)展開調(diào)整。而且當(dāng)某些疏浚工程要利用到多臺(tái)設(shè)備時(shí)，設(shè)備之間互相的協(xié)調(diào)性和經(jīng)濟(jì)合理性也應(yīng)該成為考慮因素。

3 環(huán)保理念下港口航道疏浚泥土處理工程措施

3.1 泥土處理工程

泥土處理是整個(gè)港口疏浚工程施工方案設(shè)計(jì)的核心部分。合理的疏浚泥土處理方案不僅有助于節(jié)約工程成本，還能從根源上提升工程效率，且符合環(huán)保理念要求。疏浚泥土的特點(diǎn)在于含水量和孔隙比都比較高，再加上這項(xiàng)工程對水體污染的潛在影響比較大。當(dāng)前的技術(shù)手段下，主要通過海洋傾倒和吹填利用2種方式進(jìn)行處置。

海洋傾倒是一種最簡單的泥土處理方案。顧名思義是直接將疏浚泥土倒入海洋當(dāng)中，依靠海洋本身的吸納能力將泥土中的有害物質(zhì)全部吸收。但是在環(huán)保理念下，這種處理方式雖然簡單，卻會(huì)帶來比較嚴(yán)重的海域污染，產(chǎn)生懸浮物，部分重金屬元素也會(huì)進(jìn)入海域當(dāng)中，導(dǎo)致非常嚴(yán)重的毒害效應(yīng)，對生態(tài)環(huán)境甚至?xí)a(chǎn)生某些不可逆的影響。而吹填綜合利用法則是將挖出的泥土利用排泥管、泥泵等設(shè)備輸送至水下淺灘區(qū)域進(jìn)行填筑，采用物理方法或化學(xué)方法進(jìn)行綜合規(guī)劃。這種方式的優(yōu)勢在于能夠發(fā)揮環(huán)境保護(hù)的功能，并且將這些材料轉(zhuǎn)化為建筑可用材料，在綜合利用的過程中避免疏浚土對航道再次產(chǎn)生淤積。但這種處理工程方法的技術(shù)要求比較高，可能會(huì)耗費(fèi)更高的成本，在疏浚土處理技術(shù)未能有效規(guī)劃的前提下，也有對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生二次污染的風(fēng)險(xiǎn)[2]。

3.2 吹填工程處理方案

合理設(shè)計(jì)的吹填方案涉及標(biāo)高確定、吹填管線設(shè)計(jì)和接力泵布置等多方面的內(nèi)容。標(biāo)高確定按照吹填土的沉降情況，按照以下公式來展開計(jì)算：

式中，HR為設(shè)計(jì)高程，m；HS為使用高程，m；ΔH為地基加固和沉降的預(yù)留高度，m。ΔH的確定可以按照地基加固的方式，并結(jié)合JTS 147—2017《水運(yùn)工程地基設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求進(jìn)行最終計(jì)算確定。

管線設(shè)計(jì)方面需要保障平面布局和吹填條件的合理性，尤其是需要和周圍工程形成協(xié)調(diào)運(yùn)行模式。水上管線則要考慮設(shè)備的使用性能，在滿足使用要求的前提下盡量地控制長度；陸上管線則應(yīng)該布置在交通便捷的海岸一側(cè)[3]。吹填過程中接力泵的應(yīng)用主要是在泥泵功率不足和排距較長的前提下設(shè)置的串聯(lián)設(shè)備，按照以下要求執(zhí)行：

式中，Hs為水頭差，m；n為接力泵站級數(shù)，m；H為水頭，m。

水上接力泵選擇水深符合接力泵工作要求的區(qū)域，陸上接力泵則選擇地勢條件較好的區(qū)域。具體的施工方案優(yōu)化可以在正式疏浚前展開模擬，并根據(jù)試挖結(jié)果對設(shè)計(jì)方案展開合理調(diào)整，或是在疏挖過程中對出現(xiàn)的具體問題進(jìn)行針對性解決，如評估設(shè)備系統(tǒng)的狀態(tài)、選擇最佳工作參數(shù)等。

3.3 環(huán)境保護(hù)方案

綜合考慮疏浚工程對環(huán)境造成的不利影響后，需要在方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行針對性的環(huán)境保護(hù)。具體來看，由于疏浚土當(dāng)中的懸浮物擴(kuò)散對海洋環(huán)境造成的破壞程度比較大。因此，需合理設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)間，避免在海洋生物繁殖期或潮位較高的時(shí)期進(jìn)行作業(yè)，在一定程度上可以起到保護(hù)海洋生態(tài)的效果。對于挖泥船產(chǎn)生的廢氣和廢渣，則安排專門的接收處理船展開集中處理，同時(shí)控制尾氣排放量和噪聲污染。環(huán)境保護(hù)方案的整體要求在于控制設(shè)備作業(yè)過程中的環(huán)境污染程度，必要時(shí)選擇某些環(huán)境設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。

總而言之，無論采取怎樣的疏浚設(shè)備和疏浚工藝都要考慮各個(gè)環(huán)節(jié)對環(huán)境產(chǎn)生的不利影響，避免污染物的大幅度擴(kuò)散。而挖掘作業(yè)對于底棲生物的破壞情況同樣嚴(yán)重，在條件允許的范圍內(nèi)改變水動(dòng)力條件，減少有毒有害污染物的排放，也可以避免對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。

4 結(jié)語

綜上所述，本次研究對港口疏浚工程施工進(jìn)行了優(yōu)化和相關(guān)研究，并從環(huán)境保護(hù)的角度分析了設(shè)備應(yīng)用和工藝選擇過程中需要考慮的因素，同時(shí)提出了處理方案和工程設(shè)計(jì)方法。在今后的工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，需意識到港口疏浚對環(huán)境產(chǎn)生的污染和影響，提出針對性的環(huán)保方案，在施工前期準(zhǔn)備、中期工程布置和后期方案驗(yàn)證等多個(gè)階段確定最佳工作模式，提高工作質(zhì)量，為我國港口疏浚行業(yè)提供技術(shù)支持。