山丘區(qū)行洪河道汛期清淤施工方案分析
——以合肥二十埠河為例

王 寧，楊 蕾，張 力，劉邦俊，徐玉亭

（南京市水利規(guī)劃設計院股份有限公司，江蘇 南京210022）

0 引 言

近年來，隨著人民生活水平的提高，對城市水環(huán)境提出了更高的要求。在此背景下，全國各地積極開展黑臭河道治理、河道水環(huán)境整治等相關工程。其中，河道底泥作為河道水體污染的內源，容易富集上覆水體污染物質，并在動態(tài)平衡基礎上再向上覆水體緩慢釋放污染物[1]。另外，河道淤積易導致河床抬高，防洪排澇能力、航運能力和水環(huán)境質量下降，嚴重的會使河道喪失其原有功能[2]。目前來說，清淤疏浚是解決河道底泥淤積最具針對性的措施，也是河道水環(huán)境治理的重要舉措之一[3]。

河道清淤，特別是山丘區(qū)行洪河道的清淤，通常安排在非汛期進行。而當受到工期限制，清淤施工需在汛期進行時，則必須要克服汛期河道流量大、流速快、水位高帶來的困難。二十埠河即為一條需在汛期進行清淤施工的山丘區(qū)行洪河道，并且其情況更為復雜。本文結合二十埠河的實際情況，對工程特點和難點進行分析，通過方案比選，確定清淤施工方案，并通過施工記錄及工后測量、檢測對工程實施效果和施工方案適用性進行評價。

1 工程概況

二十埠河，又名龍?zhí)梁?，位于合肥主城東部，是南淝河的一條主要支流，發(fā)源于長豐縣三十頭鄉(xiāng)南部，于河上口匯入南淝河，河道總長約27 km，流域面積約136 km2，是區(qū)域的主要行洪通道。從行政區(qū)劃上來說，二十埠河沿線涉及合肥市新站區(qū)、瑤海區(qū)及肥東縣。二十埠河流域水系概況見圖1。

圖1 二十埠河流域水系概況圖

2019 年，為清除內源污染、改善河道水質，合肥市啟動了二十埠河清淤工程。根據(jù)測量成果和底泥檢測報告，河道淤泥深度約為0.3～1.3 m，底泥污染物含量較高，設計將污染嚴重的底泥全部清除，總清淤量約20.03 萬m3。

2 工程特點及難點分析

（1）山丘區(qū)行洪河道。二十埠河以老淮南鐵路為界，上游為山丘區(qū)，河底高程40.20～8.60 m，縱坡較大；下游為平原圩區(qū)，河底高程8.60～5.80 m。二十埠河是區(qū)域主要行洪通道，100 a 一遇洪峰流量449 m3/s。

（2）汛期施工。根據(jù)相關要求，二十埠河清淤工期為2019 年6 月～7 月，共60 d。汛期河道流量大、流速快、水位高，保證施工安全的同時，還需考慮工程施工對河道行洪的影響。

（3）沿線有多級溢流堰。為保持一定的生態(tài)需水量和景觀水位，二十埠河沿線建有22 座鋼筋混凝土溢流堰，其中新站區(qū)13 座，瑤海區(qū)9 座，堰高1.0～2.3 m。除最上游5 座外，其余溢流堰均未設放空管。

（4）河道日常水量較大。二十埠河沿線有陶沖污水處理廠（15 萬t/d）和朱磚井污水處理廠（5.5 萬t/d）尾水入河，尚有于灣污水處理廠（5 萬t/d）尾水入小板橋河，則二十埠河日常平均流量約2.95 m3/s，施工需考慮河道日常排水。

（5）對環(huán)保要求高。河道位于主城區(qū)，沿線大部分為住宅、商業(yè)等建成區(qū)，清淤施工需充分考慮對周邊環(huán)境的影響。

3 施工方案分析

目前，國內最典型和實用的清淤方式主要有陸地挖掘機清淤、水力沖挖機組清淤、環(huán)保絞吸式挖泥船清淤及抓斗式挖泥船清淤等[4]。針對本工程日常水量水量較大、對環(huán)保要求高的特點，選取水力沖挖機組清淤法和環(huán)保絞吸式挖泥船清淤法，制定施工方案并進行比選。以瑤海區(qū)段（包公大道～裕溪路段）為典型段進行分析，清淤量約為15.94 萬m3。

3.1 方案一（水力沖挖）

水力沖挖是模擬自然界水流沖刷原理，借助水力作用應用到挖土、輸土、填土上，通過高壓泵水流產(chǎn)生壓力，使用水槍采用高速水柱將土體切割、粉碎后土體將會發(fā)生濕化、崩解現(xiàn)象，使泥漿和泥塊相混合，當達到足夠均勻混合后，采用立式泥漿泵及其輸泥管將其吸送并置入堆填場地[5]。其具有施工方便、無需進行設備改造、可多個工作面同時開工的優(yōu)點[6]。

考慮進出場、管線搭建及其他相關因素，工程有效工期按45 d 計算，日有效工作時間按12 h 進行計算，則每小時清淤量應至少約295 m3/h（水下方），需要配置泥漿泵9 臺（8 用1 備），清水泵20 臺（16 用4 備），72 支高壓水槍（每臺清水泵配備2 支高壓水槍）；水力沖挖施工用水由清水泵從河道上游抽??；擬采用的泥漿泵及清水泵的主要參數(shù)見表1。高壓水槍沖挖下來的泥水混合物用固定在浮桶上的泥漿泵送至位于脫水固結一體化場所前段河道內中設置的沉淀池進行沉淀。

表1 泥漿泵及清水泵主要參數(shù)表

因二十埠河日常來水量較大，即使施工期無降雨，也需要進行施工導流?？紤]對沿線9 座溢流堰進行局部破除，以降低河道水位，施工完成后對溢流堰進行修復。溢流堰修復時需在缺口上、下游設置圍堰形成閉合基坑，圍堰頂高于溢流堰頂，利用溢流堰過流。為保證施工安全并減小對河道行洪的影響，應時刻關注天氣情況，降雨前所有人員、設備從河道內撤離。

3.2 方案二（環(huán)保絞吸式挖泥船）

絞吸式挖船多運用于有通航條件的河道疏浚開挖施工，可一次連續(xù)完成挖泥、運泥、拋泥工作，效率比較高，使用非常廣泛；優(yōu)點是水下施工不影響現(xiàn)有河道的排水、施工方便、施工不受季節(jié)性因素影響[7]。

挖泥船的選型受河道沿線水深的影響，本工程河道水深受沿線溢流堰控制，水深約0.82～2.27 m，據(jù)此選用的環(huán)保絞吸式挖泥船長約14.5 m，寬約3.4 m，最大船高約2.6 m，空載吃水深度約0.74 m，滿載吃水深度約0.88 m，其清淤效率80 m3/h（水下方）。

有效工期及日有效工作時間按與方案一相同考慮，每小時清淤量應至少約295 m3/h（水下方），則需要配置5 艘環(huán)保絞吸式挖泥船（4 用1 備），環(huán)保絞吸式挖泥船清出的泥水混合物用固定在浮桶上的泥漿泵送至位于脫水固結一體化場所前段河道內中設置的沉淀池進行沉淀。

采用環(huán)保絞吸式挖泥船施工則無需進行導流，但本工程河道沿線分布有多座溢流堰，對挖泥船作業(yè)產(chǎn)生一定影響，需考慮轉運措施，具體布置見表2。

3.3 方案確定

根據(jù)本工程實際特點對兩個方案進行比選。

水力沖挖法的優(yōu)點是清淤施工較為方便。缺點是：因工程日常導流需要，需對沿線所有溢流堰進行局部破除，對原有結構造成了破壞；溢流堰修復時需設置圍堰，易對河道行洪造成不利影響；施工受降雨影響大，工期難以保證，且安全風險較大。

環(huán)保絞吸式挖泥船法的優(yōu)點是：施工期間無需進行導流；施工受降雨影響較小，工期更有保障，且安全風險較小。缺點是受沿線溢流堰影響，需進行跨堰轉運。

綜合考慮工期和安全風險以及施工導流等因素，最終選定方案為環(huán)保絞吸式挖泥船清淤。

表2 環(huán)保絞吸式挖泥船施工布置統(tǒng)計表

4 工程實施效果分析

目前，二十埠河清淤工程已竣工驗收，施工期間無安全事故和質量事故，經(jīng)工后測量和檢測，工程施工滿足要求。選定的環(huán)保絞吸式挖泥船清淤方案適應了山丘區(qū)行洪河道汛期流量大、流速快、水位高，日常水量較大，以及對環(huán)保要求高的特點，沿線溢流堰雖對施工有一定影響，但克服其不利影響的代價較小。

5 結 語

本文結合合肥二十埠河清淤工程，對山丘區(qū)行洪河道汛期清淤的特點和難點進行了分析，并有針對性的制定了兩個施工方案進行了比選，最終選定了環(huán)保絞吸式挖泥船清淤方案。工程順利通過了竣工驗收，各項施工指標滿足相關要求，達到了預期效果，可為類似工程提供重要的參考經(jīng)驗。