章江河口段清淤整治方案研究

肖鑫華

（贛州市天鷹勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,江西 贛州 341000）

河道清淤是減少面源污染、改善水環(huán)境的重要舉措,同時(shí)也是增加河道調(diào)蓄庫容,改善水體流動(dòng)性的必要手段。河道清淤疏浚首先應(yīng)滿足河道行洪需要,同時(shí)兼顧生態(tài)功能,因勢(shì)利導(dǎo),保持河流原有流勢(shì)[1]。河道清淤方案涉及清淤設(shè)備的選擇,輸送設(shè)備選取,護(hù)堤寬度、邊坡設(shè)計(jì)及工程量的計(jì)算、淤泥脫水工藝等后處理措施,文章擬結(jié)合章江河口段清淤設(shè)計(jì)方案,系統(tǒng)梳理清淤疏浚方案。

1 工程概況

章江是贛江上游左岸一級(jí)支流,流域地處羅霄山脈東南面；地貌以低山和丘陵為主,總體為西南高、東北低。章江河道清淤工程位于贛州市章貢區(qū)內(nèi),清淤工程始于章江水輪泵站,工程終點(diǎn)為八鏡湖翻板壩壩址斷面。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和鉆孔柱狀分析,河底上部為淤泥層,下部以細(xì)砂為主,局部含卵礫石,其中淤泥厚度約0.35 m～1.5 m,主要分布在河道轉(zhuǎn)彎處凸岸,上游分布較少,厚度稍薄,中下游淤泥增厚,分布變廣。清淤河段范圍為章江水輪泵站～橡膠壩,總長20.0 km,穿越整個(gè)贛州市城區(qū)。

2 清淤方案設(shè)計(jì)

清淤河段位于贛州市城區(qū)中心,清淤河長20 m,寬220 m～410 m,常年水深3 m～8 m,兩岸防洪設(shè)施及景觀綠化均已成型,沿線橋梁眾多,且沿線建有第一自來水水廠及第三自來水水廠。綜合以上因素考慮,選取清淤方案需工作效率高,精準(zhǔn)度高,輸泥方便且環(huán)保,對(duì)淤泥擾動(dòng)影響較小,因此,設(shè)計(jì)采用鏈斗式挖泥船+泥駁運(yùn)輸方案,待初步脫水后,通過自卸汽車運(yùn)至淤泥填埋場(chǎng)填埋處理。

2.1 清淤設(shè)備選擇

根據(jù)工程的特點(diǎn),清淤設(shè)備通過對(duì)鏈斗式挖泥船、絞吸式挖泥船、耙吸式挖泥船、水上挖掘機(jī)、水陸兩用攪吸泵及移動(dòng)式吸泥泵的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行比較,最終選擇鏈斗式挖泥船。

2.1.1 鏈斗式挖泥船

鏈斗式挖泥船的原理是利用斗鏈,用泥斗在水面以下挖泥并提至水面,同時(shí)借助錨纜系統(tǒng),使船體移動(dòng)。鏈斗式挖泥船能夠挖掘松散沙、淤泥等各種土質(zhì),采挖能力強(qiáng),挖槽截面工整,誤差小。鏈斗式挖泥船適宜長距離輸送泥土或河面較闊的工程。

2.1.2 絞吸式挖泥船

絞吸式清淤主要由絞吸式挖泥船完成,絞吸式挖泥船由浮體、鉸絞刀、上吸管、下吸管泵、動(dòng)力等組成,集挖、運(yùn)、吹一體化。絞吸式挖泥船是利用絞刀絞松河底土壤,與水混合成泥漿,經(jīng)過吸泥管吸入泵體并經(jīng)過排泥管送至排泥區(qū)。絞吸式挖泥船施工時(shí),挖泥、輸泥和卸泥都是一體化,自身完成,生產(chǎn)效率較高。目前,國內(nèi)河道與湖泊清淤多選用裝有絞刀的絞吸挖泥船。

2.1.3 耙吸式挖泥船

耙吸式挖泥船是一種裝有耙頭挖掘機(jī)具和水力吸泥裝置的大型自航、裝倉式挖泥船。挖泥時(shí),利用泵的真空作用,將耙吸管置入河底,吸收河底的泥漿,或者直接將挖出的泥排出船外。部分耙吸式挖泥船還可以將卸載于泥倉的泥土自行吸出進(jìn)行吹填,且具有良好的航行性能,不需要定位裝置。其也適用于無掩護(hù)、狹長的沿海進(jìn)港航道的開挖和維護(hù),以開挖底泥時(shí)效率最高。

2.1.4 清淤設(shè)備的比較及選擇

以上三種清淤設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)比較見表1。

表1 各種底泥疏浚優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

清淤河段位于贛州市城區(qū)中心,清淤河長20 m,寬220 m～410 m,水體擾動(dòng)小,且河道內(nèi)淤泥含沙量大,故本次清淤設(shè)備選用鏈斗式挖泥船。

2.2 底泥輸送方式

2.2.1 輸泥管運(yùn)輸

輸泥管輸送時(shí)可根據(jù)工程量、材料等情況,選擇不同管徑的輸泥管,且施工時(shí)效率高,對(duì)周邊環(huán)境的影響小。

2.2.2 泥駁運(yùn)輸

泥駁運(yùn)輸尤其自航式泥駁運(yùn)輸,設(shè)備簡單、載貨量大,能夠與多種疏浚方式相協(xié)調(diào)共同作業(yè),但會(huì)對(duì)通航產(chǎn)生影響。

2.2.3 皮帶機(jī)運(yùn)輸

皮帶機(jī)運(yùn)輸可靈活移動(dòng),運(yùn)距較短。

2.2.4 自卸汽車運(yùn)輸

自卸汽車只能在陸地上運(yùn)輸脫水后的底泥,并對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。若自卸汽車運(yùn)輸?shù)木嚯x較長,費(fèi)用也會(huì)越貴。

2.2.5 輸送技術(shù)優(yōu)缺對(duì)比及選擇

以上四種輸送技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)比較見表2。

表2 各種底泥輸送優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

由于治理章江河段長20 km,寬220 m～410 m,清淤工程量浩大,考慮臨時(shí)堆場(chǎng)選址、經(jīng)濟(jì)及安全因素,推薦選用泥駁運(yùn)輸,保證連續(xù)輸送,提高生產(chǎn)效率。

2.3 護(hù)堤寬度選擇

根據(jù)規(guī)范,2 級(jí)堤防護(hù)堤地寬度取20 m～60 m,其中城市堤防的護(hù)堤寬度可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適度調(diào)整。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,淤泥均分布在兩岸堤角處,中心區(qū)大部分為深潭,本次清淤護(hù)堤寬度取8 m。

2.4 清淤邊坡設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料分析,河底上層為淤泥,下層為細(xì)砂,松散砂土水下邊坡為1∶5～1∶10,本次選取水下邊坡坡比為1∶5。

2.5 清淤工程量計(jì)算

通過水下測(cè)量地形斷面結(jié)合設(shè)計(jì)邊坡、設(shè)計(jì)清淤底高程計(jì)算出單個(gè)斷面工程量,采用加權(quán)平均法計(jì)算兩斷面之間工程量,逐段累加得清淤總量,可知清淤總量為794.6 萬m3（按施工時(shí)實(shí)際工程量為準(zhǔn)）。由于清淤工程量浩大,先期實(shí)施試驗(yàn)段,試驗(yàn)段（K11+875～K13+400）四個(gè)區(qū)塊,清淤量為13.12 萬m3（試驗(yàn)段工程量包含在清淤總量內(nèi)）。

2.6 脫水工藝選擇

臨時(shí)堆場(chǎng)的選擇首先得考慮淤泥的脫水工藝,然后確定堆場(chǎng)規(guī)模。堆場(chǎng)脫水方法包括底泥焚燒灰制磚技術(shù)、機(jī)械脫水技術(shù)、真空預(yù)壓固結(jié)技術(shù)等,比較見表3。

表3 淤泥處置方案比選表

上述淤泥處置的脫水工藝中,機(jī)械脫水技術(shù)的清淤效率高,并能直接資源化利用,使垃圾分離、砂料減量化,且底泥的體積能夠減少約30%～40%。但項(xiàng)目河段的清淤量大且項(xiàng)目資金受限,故本次設(shè)計(jì)推薦采用自然條件脫水。

2.7 臨時(shí)堆場(chǎng)規(guī)模

項(xiàng)目采用自然條件脫水,臨時(shí)堆場(chǎng)的選取考慮自然脫水允許時(shí)間及場(chǎng)地大小因素。為盡量減小淤泥輸送距離,降低運(yùn)輸成本,提高清淤效率,共沿線選取四個(gè)臨時(shí)堆場(chǎng)。臨時(shí)堆場(chǎng)輻射范圍及處理淤泥量大小見表4。

表4 臨時(shí)堆場(chǎng)分區(qū)

3 結(jié)論

章江河口段清淤后能降低水位0～0.39 m,其中水位在上游降低最大,最大降低水位為0.39 m,清淤后,可降低河床,增加有效過水?dāng)嗝婷娣e,使水流暢通,有利于恢復(fù)該地區(qū)的行洪安全；河道清淤后能改善通航條件,提高通航能力,同時(shí)清淤項(xiàng)目的實(shí)施也將挖除污染的淤泥,提高該地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量?？傊?章江河段清淤工程的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益都非常顯著,將為贛州城區(qū)建設(shè)提供堅(jiān)強(qiáng)的保障,同時(shí)也為當(dāng)?shù)氐娜嗣裉峁└玫臈l件。因此,本次清淤項(xiàng)目的實(shí)施很有必要。