基于白洋淀試點項目底泥脫水工藝及造價分析

◎ 胡世超 中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司

張春蓮 北京中錦順通建設(shè)工程有限公司

1.項目概況

白洋淀被譽為“華北之腎”，是雄安新區(qū)的核心水系，是新區(qū)的生態(tài)之魂。然而，隨著工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，白洋淀周邊污染物不斷匯入，導(dǎo)致白洋淀水動力不足、內(nèi)源污染高、水生態(tài)凈化功能退化等一系列問題。隨著雄安新區(qū)的成立，2019年國務(wù)院批復(fù)了《白洋淀生態(tài)環(huán)境治理和保護規(guī)劃（2018—2035年）》，規(guī)劃特別提出，對淀區(qū)污染較重的底泥先行開展內(nèi)源污染治理試點，科學(xué)評估清淤對于水環(huán)境和水生態(tài)的影響。實施生態(tài)清淤必然會產(chǎn)生大量高含水率的底泥，而雄安新區(qū)的土地資源十分緊張，因此需要對高含水率底泥進行脫水減容，并進行資源化利用。

2.直排式真空預(yù)壓脫水

2.1 適用范圍和特點

直排式真空預(yù)壓脫水適用于一般軟黏土和超軟黏土，是目前處理軟基工程的主要方法。其特點為國內(nèi)有成熟的工程應(yīng)用經(jīng)驗、能耗低、效果好、時間短、節(jié)省投資，但脫水周期比較長。

2.2 工藝流程

鋪設(shè)兩布一膜→底泥吹填→鋪設(shè)編織布及荊笆片→打設(shè)塑料排水板→鋪設(shè)PVC排水管網(wǎng)→密閉真空管網(wǎng)埋設(shè)→安裝真空設(shè)備→埋設(shè)監(jiān)測設(shè)備→開挖壓膜溝及鋪膜→滿載真空預(yù)壓→卸載。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)要點

（1）直排式真空預(yù)壓脫水為中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司專利技術(shù)，其主要特點在于改善了水平排水通道，利用密閉真空管網(wǎng)直接與排水板相連，減少了對不可再生資源的開采，降低了工程造價。

（2）荊笆片制作大小以鋪設(shè)方便為宜，一般為2m×2m。鋪完每塊后要及時與相鄰荊笆通過鉛絲綁扎牢固，鉛絲綁扎間距≤0.4m，相鄰荊笆搭接寬度為0.2m。

（3）塑料排水板采用雙面連通的高滲透性塑料排水板作為豎向排水通道，排水板板芯采用原生料，正方形布置，間距0.6m～0.8m。排水板打設(shè)深度至疏浚泥層底面且進入不透水層深度應(yīng)＞0.5m，上端露出工作墊層頂面＞0.3m。

（4）真空射流泵功率≥7.5kW，射流泵應(yīng)滿足800m3/臺的布置要求且安裝后的射流泵應(yīng)能形成≥96kPa的真空壓力。

2.4 造價分析

（1）現(xiàn)行定額情況。直排式真空預(yù)壓脫水借用沿海港口水工建筑工程定額（2019），定額編號20900，適用于淤泥質(zhì)土。工作內(nèi)容主要包括人工整平、清理砂墊層、挖、填邊溝和制作、安裝、拆除濾管以及鋪膜、安拆真空設(shè)備、抽真空、觀測（包括沉降觀測與真空度觀測）等，以抽真空時間90天為準(zhǔn)。經(jīng)測算脫水價格為52.83元/m2。

（2）工藝適用情況。實際脫水過程中需增設(shè)300kW柴油發(fā)電機，按100m2增加0.61個臺班計算，脫水價格增加18.0 4元/m2。增加荊笆片，套用水利建筑工程概算定額（2002）中的土工布鋪設(shè)定額，定額編號90 068，并將土工布改為荊笆片，價格為21.92元/m2。增加2層150g/ m2土工布，套用水利建筑工程概算定額（2002）中的土工布鋪設(shè)定額，定額編號90068，價格為14.45元/m2。

綜上，直排式真空預(yù)壓脫水實際價格為107.24元/m2，按脫水厚度1.5m折算，脫水價格為71.49元/m3。

3.土工管袋脫水

3.1 適用范圍和特點

土工管袋脫水適用于含水率較高的底泥，主要應(yīng)用于圍堤工程，近年來隨著科技技術(shù)發(fā)展，在大型環(huán)保清淤工程中逐漸得到應(yīng)用。作為一種新型的脫水減容技術(shù)，具有處理量大、無需特殊設(shè)備、全程封閉、避免二次污染等優(yōu)點，但因疏浚底泥中細顆粒占較大，易造成管袋堵塞，且占地面積較大。

3.2 工藝流程

場地整平與碾壓→鋪設(shè)土工膜及鵝卵石→鋪設(shè)土工管袋→輸送泥漿→投加絮凝劑→混合攪拌→排水→固結(jié)。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)要點

（1）場地平整之后應(yīng)鋪設(shè)500g/m2的復(fù)合土工膜，然后鋪設(shè)0.3m厚鵝卵石，保證尾水順利排出，保證土工管袋的透水效率。

（2）土工管袋采用高韌聚丙烯材質(zhì)，其縱向抗拉強度≥90kN/m，橫向抗拉強度≥90kN/m，單位面積質(zhì)量≥475g，滲透性≥25L/m2/s。

（3）投加絮凝劑（CPAM）時嚴(yán)格控制藥劑投加速率，保證藥劑充分溶解。溶解稀釋絮凝劑時攪拌轉(zhuǎn)速一般應(yīng)控制在50～250轉(zhuǎn)/分；輸送絮凝劑溶液時管路要粗，彎頭和支管要少，不宜選用離心泵輸送。

（4）土工管袋充填到一定程度后，管袋表面被細小泥沙顆粒形成的“濾餅薄層”所覆蓋，阻礙了管袋內(nèi)水分的進一步滲出，降低了管袋利用率及施工效率，為了克服這一弊病，應(yīng)定期對充填管袋進行“敲打”，破碎管袋表面的瀝水阻礙層。

3.4 造價分析

（1）現(xiàn)行定額情況。土工管袋脫水借用沿海港口工程參考定額（2019），定額編號2，適用于吹填沖砂。工作內(nèi)容主要包括平整場地，袋體鋪放，加固、充填砂，土工管袋吹填為一層，高度為0.5m等。經(jīng)測算充填價格為225.48元/m3。

（2）工藝適用情況。實際脫水過程中，充填高度為1.6m，經(jīng)折算，100m3底泥需要的高韌聚丙烯土工管袋由定額含量540.75m2降為150m2，單價為28元/m2，并同步減少其他輔助材料及人工費，充填價格減少155.71元/m3。增加絮凝劑，實際脫水過程中在土工管袋投加絮凝劑為CPAM，投加量為500g/m3，CPAM價格為25元/kg，脫水價格增加為12.5元/ m3。

綜上：土工管袋脫水實際價格為82.27元/m3。

4.板框壓濾機脫水

4.1 適用范圍和特點

板框壓濾機脫水是利用板框壓濾機使泥水分離，并加入一定絮凝劑或固化劑以保證壓濾效果。其處理疏浚底泥效果良好，但是由于能耗大、設(shè)備投入大，相應(yīng)的處理成本較高，通常在疏浚工程附近可利用土地資源緊張的條件下才使用。

4.2 工藝流程

疏浚底泥→底泥篩分→濃縮池→加藥攪拌→板框壓濾機脫水→泥餅成型運輸。

4.3 關(guān)鍵技術(shù)要點

（1）疏浚泥漿通過泥漿管道輸送至脫水區(qū)之后，應(yīng)先進入沉淀池進行除雜，經(jīng)格柵機除渣后泥漿再流入調(diào)節(jié)池進行泥漿濃度調(diào)理。

（2）脫水車間應(yīng)采用C30條基筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下設(shè)0.1m厚C20混凝土墊層，板框壓濾機和廠房基礎(chǔ)安裝于條基之上，脫水車間采用輕鋼結(jié)構(gòu)，便于拆除。

（3）板框壓濾機選型應(yīng)結(jié)合雄安新區(qū)實際情況，采用600型環(huán)保板框壓濾機，確保不產(chǎn)生二次污染。

（4）板框壓濾機循環(huán)一次需50～60分鐘，理論生產(chǎn)泥餅12m3，含水率60%。板框壓濾機數(shù)量確定應(yīng)采用類似工程運行數(shù)據(jù)，根據(jù)需處理的底泥工程量，按24h不間斷作業(yè)計算。

4.4 造價分析

（1）現(xiàn)行定額情況。板框壓濾機脫水無現(xiàn)行定額，其費用應(yīng)根據(jù)實際消耗的人工、材料、機械組價，并考慮冬雨季施工增加費、夜間施工增加費、臨時設(shè)施費、安全生產(chǎn)措施費、間接費、利潤、稅金等。

（2）工藝適用情況。試點項目選定的板框壓濾機型號為環(huán)保600型，單臺設(shè)備價格約180萬元，因項目需要，實際脫水工期為75天，板框壓濾機單臺處理量為273m3/d，處理12萬m3淤泥，24h作業(yè)，需6臺板框壓濾機。經(jīng)設(shè)備攤銷后脫水實際價格為154.19元/m3（不含場地建設(shè)）。

5.結(jié)語

本文主要通過對上述3種底泥脫水方法的分析，綜合對比得出，直排式真空預(yù)壓脫水價格最低，但其工期比較長；土工管袋脫水處理量大，無二次污染，但占地面積較大；板框壓濾機脫水，技術(shù)較簡單，施工工期與排泥場容量大小及投入的施工設(shè)備相關(guān)，且脫水成本較高。經(jīng)過本次實例分析，在底泥脫水方法的選擇上，應(yīng)結(jié)合場地、工期、底泥含水率并綜合預(yù)期處理效果、對周圍環(huán)境影響和造價等因素來考慮，從中選出最佳方案。