城市河道清淤疏浚環(huán)境保護(hù)技術(shù)措施探索與實踐

徐曉敏 王俊廣

(1.邯鄲市水利工程處，河北 邯鄲 056002；2.邯鄲市漳滏河灌溉供水管理處，河北 邯鄲 056002)

1 工程概況

滏陽河是邯鄲市唯一一條常年有水河道，具有行洪、農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電、城市供水等多種功能。滏陽河發(fā)源于太行山南段東麓邯鄲市峰峰礦區(qū)和村鎮(zhèn)，至臨水鎮(zhèn)有黑龍洞泉群匯入，而后進(jìn)東武仕水庫，經(jīng)調(diào)蓄后下泄，穿越京廣鐵路，流經(jīng)磁縣、冀南新區(qū)、邯山區(qū)、叢臺區(qū)、永年區(qū)、曲周縣、雞澤縣、峰峰礦區(qū)共8個縣(區(qū))，于雞澤縣吳官營鄉(xiāng)東于口村出境進(jìn)入邢臺。邯鄲市境內(nèi)流域面積2747.7km2，河道長度185km。

滏陽河邯鄲市城區(qū)段清淤疏浚工程的范圍是賀莊橡膠壩至蘇曹游園，全長6553m；該段現(xiàn)有橋梁15座，正常水位時橋下凈空1.2～2.79m；河道為復(fù)式斷面，兩側(cè)為漿砌石護(hù)岸，河口寬30～32.4m，水面寬17～27m，深槽底寬約10m。根據(jù)現(xiàn)場勘查和測量成果分析，淤積總量約25萬m3，上游淤泥厚度50～70cm，向下游逐漸增加，最末1000m淤泥厚度達(dá)到200cm；河道分布的淤泥性狀基本一致，有機質(zhì)含量約為13.06%，含水率約57.78%，淤泥顆粒極細(xì)，絕大部分粒徑小于0.075mm。

2 施工環(huán)境保護(hù)要求

施工段處于城市核心區(qū)，兩岸人口稠密，街道縱橫，屬于居住、商務(wù)、辦公、園林景觀集中區(qū)，必須做好施工環(huán)境保護(hù)工作。

2.1 水體污染控制

清淤疏浚不得對河道水質(zhì)造成污染，不能影響下游距施工段2km的邯鄲電廠冷卻用水取水口水質(zhì)，不能降低或惡化施工段下游河道水體水質(zhì)。

2.2 噪聲污染控制

施工噪聲控制應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，不能影響河道沿岸居民正常休息，不能影響學(xué)校、醫(yī)院、機關(guān)、科研單位等噪聲敏感點的正常運行。

2.3 大氣污染控制

清淤疏浚機械設(shè)備作業(yè)不得阻塞道路，不能影響城市道路交通正常運轉(zhuǎn)秩序；淤泥運輸排放不得遺撒，不能污染城市道路環(huán)境，不能降低或惡化區(qū)域空氣質(zhì)量。

2.4 生態(tài)環(huán)境保護(hù)

清淤疏浚施工不得破壞河道兩岸園林和綠化現(xiàn)狀，不能損壞已有護(hù)岸和建筑；施工垃圾處理不得污染城市環(huán)境。

3 清淤疏浚施工方案比選

3.1 泥漿泵清淤方案

泥漿泵清淤法施工機械由高壓泵沖泥系統(tǒng)、立式泥漿泵輸泥系統(tǒng)、配電系統(tǒng)或柴油發(fā)電機系統(tǒng)、簡易浮船組成。施工原理是模擬自然界水流沖刷原理，借水力作用來進(jìn)行挖土、輸土、填土，即水流經(jīng)高壓泵產(chǎn)生壓力，通過水槍噴出一股密實的高速水柱，切割、粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿和泥塊的混合，再由立式泥漿泵及其輸泥管吸送到堆土場。

方案優(yōu)點是：設(shè)備組成簡單，使用方便，工效高，施工不受天氣影響。不足之處是：須對河道分段截流、排水后實施，沿岸須設(shè)置若干排泥場，須占用兩岸綠地。

3.2 絞吸式挖泥船方案

絞吸式挖泥船是水力式挖泥船中較普遍的一種，其基本工作原理是利用裝在絞刀架前端的絞刀將水底淤泥絞碎，形成泥水混合物(泥漿)后，通過船上離心式泥漿泵將水底泥漿從鉸刀架前端吸泥頭處吸入，經(jīng)船內(nèi)吸管、泥泵、排泥管線輸送到泥土處理場地，從而完成挖泥作業(yè)。

方案優(yōu)點是：對土質(zhì)適應(yīng)性強，一般不易產(chǎn)生漏挖或者超挖，挖泥效率高，工作流程連續(xù)，環(huán)境污染較少。不足之處是：絞吸淤泥過程會對河道水體造成污染，影響下游河道水質(zhì)；船過橋時須進(jìn)行拆裝吊運作業(yè)，影響市內(nèi)道路交通；排泥場占地多。

3.3 水陸兩棲挖掘機方案

將挖掘機吊放在浮動式平臺(浮船)上，用挖掘機進(jìn)行清淤疏浚開挖，將淤泥卸入放在平板駁船上的儲泥箱，平板駁船以拖輪為動力進(jìn)行運輸，運至轉(zhuǎn)運碼頭，吊車吊儲泥箱至自卸汽車，再倒運至排泥場。

方案優(yōu)點是：施工效率高，工程進(jìn)度快；儲泥箱運輸，不遺撒污染市內(nèi)道路。不足之處是：開挖時對河道擾動大，對河道水質(zhì)影響大；只能在水深1.5～2m范圍作業(yè)施工，深槽開挖受到限制；平板駁船、儲泥箱用量大，制造費用較高。

3.4 施工方案選擇

從上述三種常規(guī)方案的工作原理、優(yōu)點和不足看，選用其中任何一個方案或兩個方案組合都無法滿足施工環(huán)境保護(hù)要求。根據(jù)本工程處于城市核心區(qū)的特殊性，經(jīng)比較論證，確定只有采取清淤疏浚環(huán)境保護(hù)技術(shù)措施，對絞吸式挖泥船進(jìn)行升級改造，引進(jìn)底泥脫水固結(jié)一體化處理技術(shù)，才能最大限度滿足清淤疏浚施工環(huán)境保護(hù)要求，減少臨時占地，避免施工造成水污染、大氣污染和噪聲污染，避免施工影響城市道路交通，保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境。

4 清淤疏浚環(huán)境保護(hù)技術(shù)措施

4.1 河道預(yù)清理

由于河道內(nèi)各類垃圾較多，絞吸船作業(yè)時絞刀容易被損壞、纏繞，泥漿泵容易堵塞，影響設(shè)備正常運行，在河道清淤疏浚前，須先對河道垃圾進(jìn)行預(yù)清理，最大程度清除疏浚斷面內(nèi)的生活垃圾、建筑垃圾等雜物，確保絞吸船能夠連續(xù)作業(yè)。

4.2 排泥管線鋪設(shè)

排泥管線基本形式為：挖泥船→浮管→潛管→多級接力船→岸管→淤泥脫水固化場。浮管采用柔性連接，隨挖泥船在施工區(qū)水域上移動；潛管下潛后呈柔性緊貼河床，每隔3根輸泥鋼管配一節(jié)橡膠管；河岸至淤泥脫水固化場鋪設(shè)陸上岸管。

4.3 絞吸式挖泥船技術(shù)改造和運行控制

絞吸式挖泥船技術(shù)改造主要是對普通絞吸式挖泥船安裝環(huán)保絞刀，通過密封開挖、薄層開挖和開挖速度控制等機械和技術(shù)措施，進(jìn)行低擾動清淤疏浚施工作業(yè)，保證疏浚率，降低浮淤擴散概率，避免淤泥對河水的二次污染超出限制范圍，實現(xiàn)保護(hù)河道水質(zhì)的目標(biāo)。

4.3.1 密封開挖

采用專用環(huán)保絞刀，環(huán)保絞刀裝配有導(dǎo)泥擋板、絞刀密封罩、絞刀水平調(diào)節(jié)器等裝置，無論疏浚深度如何變化，通過絞刀水平調(diào)節(jié)器，使絞刀始終保持水平狀態(tài)，疏浚時絞刀外罩底邊平貼河底，絞刀密封罩將絞刀擾動范圍控制在密封罩內(nèi)，確保環(huán)保絞刀挖掘范圍內(nèi)的淤泥被泥泵充分吸入。與常規(guī)的敞開式絞刀相比，采用專用環(huán)保絞刀有效防止了因絞刀擾動使淤泥顆粒向罩外水體擴散，可使水面擾動引起的污水影響半徑小于5m，避免了施工過程中因挖掘造成二次污染。

4.3.2 薄層開挖

環(huán)保絞刀頭設(shè)計單層開挖厚度在20～50cm之間，此開挖厚度是建立在額定轉(zhuǎn)速、泵吸濃度、絞刀凈深協(xié)調(diào)平衡的基礎(chǔ)上的，避免了出現(xiàn)泥量過大產(chǎn)生逃淤或泥量過小產(chǎn)生效率太低的情況。薄層開挖法可保證河底淤泥被充分吸取，同時也有利于提高開挖精度。如淤泥厚度超出挖泥船單層開挖厚度時，采取分層開挖。

4.3.3 限速控制

通過開工試挖情況，合理設(shè)計絞刀轉(zhuǎn)速、橫擺速度等施工參數(shù)，在河道疏浚施工中嚴(yán)格控制，限速施工，以確保疏浚影響范圍達(dá)到最小，降低對河道水質(zhì)的影響。

4.3.4 擾動監(jiān)測

工程實施之前，對施工河道的水體透明度和懸浮物(SS)值進(jìn)行抽樣檢測，計算其最大值、最小值和平均值。疏浚試挖期間，在挖泥船周圍布設(shè)水質(zhì)監(jiān)測點，定期監(jiān)測水體中的SS值指標(biāo)變化，依據(jù)試驗數(shù)據(jù)，實時反饋和調(diào)整開挖速度。

4.4 疏浚泥漿脫水固結(jié)一體化處理技術(shù)

4.4.1 技術(shù)說明

該技術(shù)是根據(jù)城市河道高有機質(zhì)含量、極細(xì)顆粒淤泥泥漿的特點，結(jié)合采用泥沙聚沉劑以及高強高耐水土體固結(jié)劑進(jìn)行調(diào)理的工藝要求，專門設(shè)計和制造的即時泥水分離處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可將疏浚泥漿即時分離，將疏浚泥漿體積即時減量并可根據(jù)需要完成對重金屬、微生物、細(xì)菌等有害物質(zhì)的消毒、鈍化或固結(jié)，是一套可與常用疏浚設(shè)備直接對接的清淤泥漿處理系統(tǒng)，特別適合于污染重、施工場地小、周邊土地資源稀缺的城市河道(景觀水體)清淤疏浚泥漿的處理。

泥沙聚沉劑為粉末狀固體，是一種新型環(huán)保泥漿調(diào)理脫水產(chǎn)品，可針對不同泥質(zhì)、有機物含量、顆粒粒徑的疏浚泥漿進(jìn)行調(diào)質(zhì)，使之減小比表面積、改善排水性能的多組分復(fù)合材料，是專門針對清淤疏浚、圍海造地、港口水利等工程需要研制的泥水分離產(chǎn)品。高強高耐水土體固結(jié)劑，是一種無機水硬性膠凝材料，其水化產(chǎn)物將被固結(jié)材料基本單元黏結(jié)成為牢固的整體，從而產(chǎn)生較高強度和水穩(wěn)定性，實現(xiàn)對有害物質(zhì)的鈍化和固封。

4.4.2 工藝流程

a.格柵除渣。在處理場修建一小型沉淀池，將疏浚泥漿通過岸管輸送至該沉淀池并進(jìn)行過濾，較大粒徑的碎石、磚塊、漂浮雜物等用格柵攔截，采用機械或者人工清除，晾曬控干后運送至垃圾場。

b.濃度調(diào)節(jié)。將沉淀池的泥漿泵送至調(diào)節(jié)池，根據(jù)淤泥處理進(jìn)度安排，計算確定調(diào)節(jié)池數(shù)量、設(shè)備套數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)有序穩(wěn)定運行。

c.材料添加。通過螺旋輸送機和固液混合器加入高強高耐水土體固結(jié)劑、泥沙聚沉劑等處理劑，加藥量和加料時間按照工藝要求執(zhí)行。

d.調(diào)漿均化。對均化池泥漿進(jìn)行調(diào)理調(diào)質(zhì)均化，使材料充分混合并保持泥漿濃度恒定，均化時間按照工藝要求執(zhí)行。

e.泥水分離。完成調(diào)質(zhì)調(diào)理后的泥漿泵送至泥水分離系統(tǒng)進(jìn)行脫水固結(jié)，尾水懸浮物(SS)值小于150mg/L，pH值6～9，達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。

f.壓縮固化。產(chǎn)生泥餅的即時含水率在40%以下，底泥減量60%以上，遇水不泥化，強度不降低，可用于工程回填，實現(xiàn)資源化利用。

5 結(jié) 語

根據(jù)本工程的特殊性和施工環(huán)境保護(hù)要求，通過對絞吸式挖泥船進(jìn)行技術(shù)改造和作業(yè)控制，實現(xiàn)了低擾動清淤疏浚施工作業(yè)，以減低泥漿擴散，避免水體污染；通過采用疏浚淤泥脫水固結(jié)一體化處理技術(shù)，實現(xiàn)了泥漿輸送、脫水固結(jié)一次完成，大幅減少了施工臨時占地；通過施工強度和作業(yè)時間控制，避免了施工噪聲影響周圍居民正常休息。實踐證明，這些清淤疏浚環(huán)境保護(hù)技術(shù)措施的采用，可有效避免施工過程對河道水質(zhì)、城市道路交通、大氣環(huán)境的污染和影響，避免施工對河道兩岸園林景觀和既有工程的損害，實現(xiàn)了清潔、綠色施工生產(chǎn)。