土工管袋淤泥固化技術(shù)在會昌縣縣城(老城區(qū))疏浚工程中的應(yīng)用

何廉清

(江西省贛農(nóng)投資發(fā)展集團(tuán)有限公司，南昌 330000)

1 工程概況

會昌縣縣城(老城區(qū))防洪工程項(xiàng)目綜合治理河道長度3.2km，其中疏浚河道總長3.2km；堤防總長2.679km，其中新建土堤1.043km，新建C15埋石混凝土防洪墻0.455km，古城墻加固0.939km，已建防洪墻0.306km，跨橋總長0.048km。拋石護(hù)岸堤段總長1.925km。新建富尾排澇站一座。對外交通主要靠公路，現(xiàn)在公路可直達(dá)各施工現(xiàn)場，交通便利。主要施工項(xiàng)目有河道疏浚工程、河岸治理工程、新建堤防工程、建筑物及其它工程等。

2 土工管袋淤泥固化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 技術(shù)原理

會昌縣縣城(老城區(qū))防洪工程項(xiàng)目綜合治理河道疏浚工程所使用的土工管袋為高強(qiáng)度、高韌性聚丙烯材質(zhì)，且具有優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性及抗微生物性能，對于河底淤泥固化清淤過程較為適用。但遺憾的是，該聚丙烯材料降解速度較慢，如不妥善處理會造成環(huán)境二次污染[1]。此外，本工程所采用的土工管袋淤泥固化技術(shù)對作業(yè)場地要求較高，甚至需要在待治理河道旁新建廠房廠站；土工管袋淤泥固化處理脫水系統(tǒng)不存在任何機(jī)械傷害和電氣傷害隱患，淤泥固化處理質(zhì)量較高。從安全性、環(huán)保性、效率性、施工成本、固化質(zhì)量、施工可行性等方面進(jìn)行常見的排泥場脫水、機(jī)械固化、燒結(jié)固化、土工管袋固化等淤泥脫水處理技術(shù)的綜合比較后，本工程選用土工管袋淤泥固化處理技術(shù)(見表1)。

表1 淤泥固化處理技術(shù)的比較

2.2 施工工藝流程

會昌縣縣城(老城區(qū))防洪疏浚工程因增加了淤泥固化處理和余水處理等程序，與普通疏浚工程相比其施工過程更為復(fù)雜，工藝流程詳見圖1。

2.3 固化劑選型

本河道疏浚治理工程固化劑選型主要根據(jù)隨機(jī)減量技術(shù)(random decrement technology，RDT)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行。試驗(yàn)開始前進(jìn)行泥漿樣本配置，試驗(yàn)開始后按照設(shè)計次數(shù)逐量投放不同類型的固化劑，通過比較淤泥固化試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行最佳固化劑類型的選擇及投放量的確定。在RDT試驗(yàn)確定出固化劑摻加量并摻入泥漿反應(yīng)后，將泥漿灌入事先設(shè)計好的土工管袋內(nèi)，進(jìn)行余水水質(zhì)的觀察與檢測，待達(dá)標(biāo)后取出淤泥固化物并進(jìn)行其含水率檢測。

圖1 淤泥固化處理和余水處理工藝流程

2.3.1 RDT試驗(yàn)

為進(jìn)行固化劑選型，本工程在施工前制備出濃度為0.2%的固化劑溶液，并取出5份試樣后按照1#-5#標(biāo)號，對每份試樣均攪拌30-40min后使其熟化備用，再制備2kg泥漿分裝入5個容量500mL的燒杯內(nèi)，并按1#-5#的次序分別編號。試驗(yàn)開始后通過注射器抽取1#固化劑溶液適量并注入1#水泥漿液內(nèi)，再取相同容量的燒杯反復(fù)傾倒數(shù)次，直至固化劑溶液和水泥漿液充分融合后觀察泥漿絮凝過程。再按照設(shè)計要求逐次增加固化劑溶液摻加量，并重復(fù)上述過程直到泥漿內(nèi)出現(xiàn)較為明顯的絮凝及固液相分離現(xiàn)象。其余幾種固化劑溶液也進(jìn)行相同處理，并進(jìn)行固化劑溶液摻加量、絮凝時間及狀態(tài)等的記錄。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，并按照反應(yīng)速度、絮凝團(tuán)大小、絮凝團(tuán)強(qiáng)度、固化劑溶液摻量的次序進(jìn)行固化劑的選擇。其中，反應(yīng)速度能使疏浚河道內(nèi)淤泥泥漿發(fā)生較大波動，促使固化劑作用的快速發(fā)揮；絮凝團(tuán)尺寸過大會引發(fā)包水并增大淤泥含水率，若絮凝團(tuán)尺寸過小則不容易挖除清理；絮凝團(tuán)強(qiáng)度主要影響的是固液相混合物性能的穩(wěn)定性，固化劑強(qiáng)度越大則會降低懸浮顆粒產(chǎn)生的可能性，并增大濾出速度；固化液摻量主要影響固化成本和清淤系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性[2]。

根據(jù)RDT試驗(yàn)結(jié)果，4#固化劑溶液發(fā)生絮凝反應(yīng)的速度最快，固液相分離也最為明顯，絮凝團(tuán)塊蓬松、立體，傾倒13-15次后絮凝團(tuán)破碎，上清液較為清澈，淤泥固化效果最好，故作為最佳方案。1#和3#固化劑溶液絮凝效果較為接近，1#溶液溶解時間短，固化劑摻加量比4#溶液小，故確定為備選方案。

2.3.2 GDT試驗(yàn)

在RDT試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再制備固化劑摻量0.2%的1#-4#溶液各20L，并制備50kg泥漿進(jìn)行GDT試驗(yàn)。試驗(yàn)開始后，將1#固化劑溶液按設(shè)計比例逐量摻加進(jìn)25kg泥漿內(nèi)并反復(fù)傾倒，4#固化劑溶液也進(jìn)行同樣處理。待泥漿與固化劑溶液發(fā)生充分反應(yīng)后通過漏斗逐次灌入小型土工管袋內(nèi)，每條管袋內(nèi)的剩余底泥均為25kg。待完全填充好土工管袋后從管袋外壁取樣并進(jìn)行固化物含水率的檢測。檢測結(jié)果顯示，4#固化劑溶液的試驗(yàn)效果最好，出水速度更快，所以，本次土工管袋淤泥固化應(yīng)采用4#固化劑溶液。

2.4 脫水處理

本工程在進(jìn)行土工管袋淤泥固化施工場地布置時，應(yīng)當(dāng)依據(jù)場地大小及位置合理選擇土工管袋，保證能充分利用固化場地，節(jié)省空間。會昌縣縣城(老城區(qū))防洪工程項(xiàng)目綜合治理疏浚工程所采用的土工管袋最大填充高度設(shè)計值取2.6m，待淤泥處理首次達(dá)到這一設(shè)計高度時應(yīng)當(dāng)暫停泥漿灌注過程，并待泥水徹底分離且大部分清液經(jīng)由管袋濾出后再恢復(fù)填充過程?？紤]到本疏浚工程淤泥固化土工管袋數(shù)量較為充足，管袋只要填充兩次即可滿足設(shè)計要求，根據(jù)土工管袋內(nèi)淤泥含水率水平，全部管袋填充完畢后至少應(yīng)等1個月管袋內(nèi)淤泥才能完全固化。在1個月的固化期內(nèi)應(yīng)安排專人通過專用工具拍打和清理土工管袋外表面的污垢，緩解管袋濾孔可能發(fā)生的堵塞。

3 土工管袋淤泥固化質(zhì)量控制

3.1 確定固化劑溶液和淤泥的最佳配比

本次清淤疏浚工程以普通軸流泵為固化劑水泵，并未采取添加變頻電機(jī)及其他措施控制水泵轉(zhuǎn)速，管道上也沒有安裝流量計，所以很難進(jìn)行淤泥流量的確定，理論上而言，固化劑溶液和淤泥的最佳配比很難達(dá)到[3]。為此，應(yīng)當(dāng)采取措施獲取固化劑溶液與淤泥實(shí)時流量數(shù)據(jù)，并將固化劑水泵更換為可調(diào)節(jié)流量型，在成本允許的情況下可采用PLC系統(tǒng)進(jìn)行固化劑摻加量、淤泥流量等淤泥固化全過程的自動化控制。

3.2 管道堵塞的解決

淤泥的清雜處理主要在泥漿調(diào)節(jié)池內(nèi)完成，但淤泥輸送過程中仍會發(fā)生管道堵塞，一般堵塞都發(fā)生在PVC管的S形部位及其與土工管袋支管相連的球閥外側(cè)，管道堵塞后若通過人工方式切開清淤管并用高壓水槍沖掃，則浪費(fèi)時間、影響進(jìn)度。為有效解決清淤管袋堵塞問題，首先應(yīng)對疏浚河道淤泥完全清雜，并將PVC管S形彎頭更換為三通，將土工管袋支管球閥外側(cè)及其與主管連接的三通更換為四通，一旦發(fā)生堵塞，可迅速打開閥門清除雜質(zhì)，確保淤泥固化施工過程的順利進(jìn)行，具體見圖2。

圖2 管道堵塞的解決

3.3 土工管袋的后續(xù)處理

本次疏浚工程淤泥固化技術(shù)中所使用的土工管袋材料主要為聚丙烯，其降解速度緩慢，處理不當(dāng)很容易造成白色污染，而且不能將其埋入農(nóng)田、綠化帶及河道，以免造成二次污染。出于材料降解和環(huán)境保護(hù)角度考慮，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用降解速度快、對環(huán)境污染小的管袋材料。

4 結(jié) 論

通過分析土工管袋淤泥固化技術(shù)在會昌縣縣城(老城區(qū))防洪工程項(xiàng)目綜合治理疏浚工程中的應(yīng)用表明，在河道清淤脫水減容、工農(nóng)業(yè)污染處理等方面的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛的土工管袋清淤固化技術(shù)在小城鎮(zhèn)河道治理清淤疏浚方面的應(yīng)用還較為罕見。會昌縣縣城(老城區(qū))防洪工程項(xiàng)目綜合治理河道疏浚工程清淤實(shí)踐表明，該技術(shù)對于各種規(guī)模的清淤河道均較為適用，且機(jī)械化程度低，無需配備大規(guī)模的清淤船設(shè)備，工期短，清淤固化效果明顯，但PVC土工管袋不容易降解，若處理不當(dāng)會造成環(huán)境的二次污染，應(yīng)進(jìn)一步尋求較好的替代管材。