湛楠,王維,汪棋
(中國建筑第二工程局有限公司西南公司,重慶 400023)
近些年,隨著社會與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,河流的污染問題越發(fā)凸顯,其中,河道的淤積是河流污染中最為嚴(yán)峻的問題。河道淤積會降低河流的流速、泄洪及排洪能力等,同時也會抬高河床,使河流水位上升,進(jìn)而提高洪澇災(zāi)害發(fā)生的概率[1]。因此,這就需要加強(qiáng)對河道的清淤疏浚工作,恢復(fù)河道泄洪、防洪等功能,有效預(yù)防洪澇災(zāi)害發(fā)生。河道清淤疏浚工作的高效優(yōu)質(zhì)開展,離不開先進(jìn)技術(shù)的支持,但現(xiàn)實(shí)中,時常會出現(xiàn)因技術(shù)不合理或滯后而影響河道清淤疏浚的順利開展,進(jìn)而河道淤積問題也難以得到有效解決[2]。鑒于此,加強(qiáng)對河道清淤疏浚施工技術(shù)的研究十分有必要,而且對水環(huán)境保護(hù)也有著深遠(yuǎn)的影響。
以某河流河道清淤疏浚項(xiàng)目為例,該河流有兩條干支流,且這兩條干支流呈“Y”字形交叉,河道坡降及水流流速均比較小,河道淤泥污染嚴(yán)重,兩側(cè)的邊坡雜草叢生,且河岸上垃圾及排污口隨處可見,河流排洪、泄洪能力大大減弱。為了恢復(fù)河流功能,擬定對河道淤泥進(jìn)行治理,此次清淤疏浚治理長度為7.23 km。河道治理的同時,也重新修筑防洪堤,長度為5.64 km(漿砌石重力式方防洪堤3.34 km+ 生態(tài)混凝土防洪堤2.3 km)。通過治理后可有效完善該段河道的防洪體系,進(jìn)而可有效保護(hù)周圍約5.69 萬居民的生活安全。
結(jié)合該河道淤積情況及實(shí)際防洪需要,此次清淤疏浚施工擬定采取絞吸式挖泥船+ 接力泵站+ 輸泥管的綜合治理措施。同時,考慮到此次河道清淤疏浚工程條件比較復(fù)雜,擬定針對個別邊角區(qū)域采取水上挖掘機(jī)+ 泥駁船運(yùn)輸為輔的清淤措施,并把挖出的淤泥輸送到污泥處理廠做進(jìn)一步處理。
3.1.1 施工工藝流程
采取絞吸式挖泥船施工技術(shù)進(jìn)行河道清淤疏浚施工的工藝流程如圖1所示。
3.1.2 清淤施工
該清淤段河道的寬度為10~30 m,而絞吸式挖泥船的最大排距為1 km,排高為3~5 m。因此,將該清淤河道段按2 km 一個區(qū)劃分成了4 個施工區(qū)。并為保持排泥距離穩(wěn)定,在遵循“遠(yuǎn)土近吹、近土遠(yuǎn)吹”的原則上,將河道分成兩條進(jìn)行清淤,并自中間向兩側(cè)開挖[2]。清淤施工時,先是利用拖輪將絞吸式挖泥船拖帶到指定地點(diǎn),并下放船尾的定位樁及船首的兩個邊錨,逐步使挖泥船調(diào)整到挖槽中心線起點(diǎn)上。然后挖掘機(jī)系統(tǒng)開始清淤作業(yè),將清理出來的淤泥裝到容積20~30 m3的鐵駁船中,接著用駁船將淤泥運(yùn)送到指定的臨時卸泥點(diǎn)卸掉淤泥,再返回清淤點(diǎn)裝泥。如此反復(fù)施工直至清淤完成。待清淤完工后,及時用小船及探桿對清淤深度進(jìn)行檢測,以防存在漏挖及開挖深度不足的地方。
3.2.1 浮管施工
該項(xiàng)目清淤浮管選用的是鋼管穿設(shè)浮筒的形式,且為保證浮筒排泥管管線足夠平順,在鋼管之間使用橡膠進(jìn)行柔性連接。同時,每間隔100~200 m 拋一個1 t 質(zhì)量的普爾錨對浮管進(jìn)行固定,這樣可以防止浮管受水流及風(fēng)速干擾。另外,為確保挖泥船正常通航,航道通航側(cè)浮管不設(shè)拋錨定位點(diǎn)。
3.2.2 潛管施工
該項(xiàng)目中潛管采取柔性連接方式,一端與浮管相連,一端與岸管相連(見圖2),并且潛管根據(jù)河床地形進(jìn)行敷設(shè),以確保其緊緊貼在河床上。為了防止?jié)摴馨l(fā)生位移,在潛管的兩端加設(shè)了2 個端站點(diǎn),且各端站點(diǎn)配有充氣、排氣閥及水閘閥,每個端站點(diǎn)安裝了4 個人力絞關(guān)及4 個1.5 t 霍爾錨。將潛管的兩端分別與絞吸挖泥浮管、吹填區(qū)的岸管相連接。敷設(shè)潛管的過程中,一定要注意控制好上升段及下降段的坡度。同時,在沉放過程中要先打開端點(diǎn)的排氣閥進(jìn)行放氣,打開出口端將水實(shí)時排出去,兩端要錨定牢固,并樹立明顯的警戒標(biāo)識[4]。
3.2.3 岸管施工
該項(xiàng)目中岸管選用的是φ450 mm 的鋼管,拐彎部位根據(jù)實(shí)際需要選用鋼管彎頭或橡膠軟管利用法蘭進(jìn)行連接。岸管分為兩條管線,且一端與潛管相連,另一端通過水陸接岸,并沿著駁岸一直敷設(shè)到吹填區(qū)。陸上的管線采取人工+ 簡易機(jī)械的方式進(jìn)行架設(shè),人工主要負(fù)責(zé)安裝膠墊及連接法蘭,機(jī)械負(fù)責(zé)敷設(shè)管道。敷設(shè)排泥管線時要確保管線的平直性,拐彎處要平緩過渡,防止出現(xiàn)死彎。出泥管口應(yīng)伸出圍堰坡腳以外至少5 m,并高出排泥面至少0.5 m。水陸排泥管宜采取柔性連接,以便適應(yīng)水流、水位變化。兩條管線均要固定牢固,且不能存在漏漿、漏泥等問題。排泥管敷設(shè)時,若需跨越沿河道路時,應(yīng)采取路面埋管,并于埋管處豎立醒目警示標(biāo)志,提醒過往車輛減速慢行。
為了徹底治理河道的水質(zhì)黑臭問題,該項(xiàng)目按照“減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化”原則對河底淤泥做了進(jìn)一步環(huán)保處理。即在清淤河道西側(cè)岸邊原狀空地上修建了一座淤泥深化處理廠,處理廠中配備有泥砂分離系統(tǒng)、洗砂系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)、改性拌和系統(tǒng)、均化調(diào)理系統(tǒng)、脫水成固系統(tǒng)、余水深度處理系統(tǒng)以及堆場等系統(tǒng),共占地4.2×104m2。
此次清淤疏浚的淤泥含水率及流動均比較大,且數(shù)量多,預(yù)計(jì)需處理淤泥總量約為3.956 4×106m3。為防止治理中對周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染,按照“清淤疏浚、除渣沉淀、調(diào)理改性、脫水固化”的技術(shù)路線對淤泥做科學(xué)的調(diào)理改性及機(jī)械脫水固化處理,即通過絞吸式挖泥船將淤泥清理輸送到淤泥處理廠,通過垃圾分選、沉淀、改性及脫水等一系列環(huán)保處理之后,將淤泥制成無污染且性質(zhì)穩(wěn)定的硬狀壓縮泥餅。具體處理工藝如圖3所示。
3.3.1 除雜、洗砂系統(tǒng)
將絞吸式挖泥船清淤收集到的淤泥利用管道運(yùn)送到泥砂分離系統(tǒng)中,通過系統(tǒng)中的格柵機(jī)將淤泥中的建筑垃圾及生活垃圾過濾掉,然后通過沉砂池將河砂沉淀下來,接著經(jīng)提砂、洗砂及輸砂等進(jìn)一步處理之后,存放到臨時堆場中,以備外運(yùn),實(shí)現(xiàn)河砂再利用。
3.3.2 調(diào)理改性系統(tǒng)
在對淤泥進(jìn)行除雜、洗砂且沉淀至沉淀池之后,上層的清水會自動流入余水池中,然后再利用水泵將余水池中的水抽送到凈水系統(tǒng)中,同時,用小型絞吸船將沉淀池下層的泥漿通過管道轉(zhuǎn)運(yùn)到調(diào)理改性系統(tǒng)內(nèi),然后添加藥劑(絮凝劑、固化劑、穩(wěn)定劑等)與泥漿拌勻,保存好以備后續(xù)工作使用。
3.3.3 脫水固化系統(tǒng)
將加完藥劑的泥漿利用渣漿泵抽送到板框壓濾機(jī)做脫水處理,這個過程可以將濾渣和水分離開,然后生產(chǎn)出泥餅,這些泥餅可以依據(jù)不同需求實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的資源化利用。
3.3.4 余水處理
余水主要是通過超磁凈水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理,即沉淀池中分離出來的水流入余水池中,再利用水泵將余水運(yùn)送到超磁凈化處理系統(tǒng)中,經(jīng)固液分離凈化后得到凈水水質(zhì)達(dá)標(biāo)后排回到河道中,而分離出來的淤泥可以再次輸送回沉淀池中。
3.3.5 資源化利用
資源化利用主要可分為余砂資源利用及余土資源利用兩方面,具體如下。
1)余砂資源利用
余砂利用是將沉砂池中初步分離出的砂用洗砂機(jī)進(jìn)行全面清洗,并檢測沒有污染危害后,形成成品砂,然后應(yīng)用到人工造地、管溝回填及建筑施工等各類工程建設(shè)中。
2)余土資源利用
對淤泥進(jìn)行脫水固化及無害化處理之后,可形成余土,然后根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要,將余土應(yīng)用于工程填筑及基礎(chǔ)回填施工中。同時,也可以將余土進(jìn)行調(diào)理改性、脫水固結(jié)及無害化處理后用作燒制陶粒,或者是探索更多的資源利用新途徑。如該案例項(xiàng)目中,就將處理之后的泥餅制成透水磚及陶粒應(yīng)用于當(dāng)?shù)氐膱@林濕地項(xiàng)目中,最終取得了良好的效果。
本文案例項(xiàng)目中,通過應(yīng)用以絞吸式挖泥船+ 接力泵站+ 輸泥管為主、以水上挖掘機(jī)+ 泥駁船運(yùn)輸為輔的綜合清淤疏浚技術(shù)方案,不僅使河道清淤疏浚達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo),而且也使淤泥實(shí)現(xiàn)了資源化利用,在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面取得了良好的效益。