衛(wèi)河河道清淤方式的比選

趙巧戀

（駐馬店市板橋水庫管理局，河南 駐馬店 463715）

1 引言

清淤工程區(qū)位于新鄉(xiāng)市城區(qū)，治理范圍自西高村橡膠壩至新中大道橡膠壩，長12.63 km，衛(wèi)河公園處至老河道長700 m，人民勝利渠入衛(wèi)河口以上長150 m，治理總長度為13.48 km。主要治理措施：河道清淤疏浚，河道堤防的加高培厚，兩岸堤防防浪墻新建與重建、增設(shè)防浪板等。

2 水文地質(zhì)

2.1 地下水類型及補(bǔ)給徑流排泄條件

主要淺層地下水，是由第四系全新統(tǒng)粉質(zhì)壤土及上更新統(tǒng)粉質(zhì)壤土、細(xì)砂形成的含水層組，其中細(xì)砂為主要含水層，粉質(zhì)壤土為相對隔水層，根據(jù)場區(qū)地形和地層結(jié)構(gòu)，細(xì)砂層中地下水具微承壓性。場區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源是降水入滲補(bǔ)給，其次為側(cè)向徑流補(bǔ)給、河道側(cè)滲補(bǔ)給。場區(qū)地下水的主要排泄方式為側(cè)向逕流（河道排泄）、人工開采和蒸發(fā)。

2.2 土體滲透性

場區(qū)主要揭示地層為第四系輕粉質(zhì)壤土、重粉質(zhì)壤土、細(xì)砂及新近系粘土巖等，結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)成果及相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，第①-1、③-1層輕粉質(zhì)壤土和第④層細(xì)砂一般具中等透水性，第①、②、③、⑤層重粉質(zhì)壤土一般具弱透水性，第⑥層粘土巖一般具微～弱透水性。

2.3 水化學(xué)特性

衛(wèi)河治理段取河水與地下水進(jìn)行水質(zhì)分析，地下水類型為：為淡水；pH 值7.40～8.22，屬中性～弱堿性水，總硬度10.91～40.47 德國度，屬微硬～極硬水；侵蝕性CO2為0。場區(qū)地下水對混凝土不具腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。地表水類型為淡水～微堿性水，pH 值6.76～7.99，屬中性～弱堿性水，總硬度27.48～40.24，屬極硬水；侵蝕性CO2一般為0，場區(qū)地表水對混凝土具碳酸型弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。

3 清淤方案比選

3.1 清淤范圍及清淤量

西高村橡膠壩～東干橋段，長度6.77 km，淤泥量24.21萬m3。具體方案如下：輸泥管線由作業(yè)面沿衛(wèi)河南岸至高村路與衛(wèi)河交叉口，再沿高村路至排泥場，管道直徑100 mm，每1 km加壓1次。東干橋～新中大道橡膠壩段，長度5.86 km，淤泥量66.88萬m3，作為治理段的下半段，分為3個(gè)棄土場，分別為荷寶高速與新中大道交叉口棄土場；新八街與新鴿路交叉口棄土場；榆東路與花園路交叉口棄土場。衛(wèi)河老河道清淤（樁號0+000—0+700）段長度0.70 m，淤泥量0.74萬m3，人民勝利渠入衛(wèi)河口清淤150 m，淤泥量2 600 m3。河道淤泥棄向衛(wèi)河南岸至高村路與衛(wèi)河交叉口。

3.2 河道清淤方式比選分析

目前最常用的中小河道清淤技術(shù)可分為排干清淤和水下清淤2種情況。

3.2.1 排干清淤

對于沒有防洪、排澇、航運(yùn)功能的流量較小的河道，排干清淤指可通過在河道施工段構(gòu)筑臨時(shí)圍堰，將河道水排干后進(jìn)行干挖或者水力沖挖的清淤方法。排干后又可分為干挖清淤和水力沖挖清淤2種工藝。

3.2.1.1 干挖清淤

作業(yè)區(qū)水排干后，大多數(shù)情況下都是采用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，挖出的淤泥直接由渣土車外運(yùn)或者放置于岸上的臨時(shí)堆放點(diǎn)。倘若河塘有一定寬度時(shí)，施工區(qū)域和儲泥堆放點(diǎn)之間出現(xiàn)距離，需要有中轉(zhuǎn)設(shè)備將淤泥轉(zhuǎn)運(yùn)到岸上的儲存堆放點(diǎn)。一般采用擠壓式泥漿泵，也就是混凝土輸送泵將流塑性淤泥進(jìn)行輸送，輸送距離可以達(dá)到200～300 m，利用皮帶機(jī)進(jìn)行短距離的輸送也有工程實(shí)例。干挖清淤其優(yōu)點(diǎn)是清淤徹底，質(zhì)量易于保證而且對于設(shè)備、技術(shù)要求不高；產(chǎn)生的淤泥含水率低，易于后續(xù)處理。

3.2.1.2 水力沖挖清淤

采用水力沖挖機(jī)組的高壓水槍沖刷底泥，將底泥擾動(dòng)成泥漿，流動(dòng)的泥漿匯集到事先設(shè)置好的低洼區(qū)，由泥泵吸取、管 道輸送，將泥漿輸送至岸上的堆場或集漿池內(nèi)。水力沖挖具有機(jī)具簡單，輸送方便，施工成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是這種方法形成的泥漿濃度低，為后續(xù)處理增加了難度，施工環(huán)境也比較惡劣。

一般而言，排干清淤具有施工狀況直觀、質(zhì)量易于保證的優(yōu)點(diǎn)，也容易應(yīng)對清淤對象中含有大型、復(fù)雜垃圾的情況。其缺點(diǎn)是，由于要排干河道中的流水，增加了臨時(shí)圍堰施工的成本；同時(shí)很多河道只能在非汛期進(jìn)行施工，工期受到一定限制，施工過程易受天氣影響，并容易對河道邊坡和生態(tài)系統(tǒng)造成一定影響。

3.2.2 水下清淤

水下清淤一般指將清淤機(jī)具裝備在船上，由清淤船作為施工平臺在水面上操作清淤設(shè)備將淤泥開挖，并通過管道輸送系統(tǒng)輸送到岸上堆場中。水下清淤有以下幾種方法：

3.2.2.1 抓斗式清淤

利用抓斗式挖泥船開挖河底淤泥，通過抓斗式挖泥船前臂抓斗伸入河底，利用油壓驅(qū)動(dòng)抓斗插入底泥并閉斗抓取水下淤泥，之后提升回旋并開啟抓斗，將淤泥直接卸入靠泊在挖泥船舷旁的駁泥船中，開挖、回旋、卸泥循環(huán)作業(yè)。清出的淤泥通過駁泥船運(yùn)輸至淤泥堆場，從駁泥船卸泥仍然需要使用岸邊抓斗，將駁船上的淤泥移至岸上的淤泥堆場中。抓斗式清淤適用于開挖泥層厚度大、施工區(qū)域內(nèi)障礙物多的中、小型河道，多用于擴(kuò)大河道行洪斷面的清淤工程。抓斗式挖泥船靈活機(jī)動(dòng)，不受河道內(nèi)垃圾、石塊等障礙物影響，適合開挖較硬土方或夾帶較多雜質(zhì)垃圾的土方；且施工工藝簡單，設(shè)備容易組織，工程投資較省，施工過程不受天氣影響。但抓斗式挖泥船對極軟弱的底泥敏感度差，開挖中容易產(chǎn)生“掏挖河床下部較硬的地層土方，從而泄露大量表層底泥，尤其是浮泥”的情況；容易造成表層浮泥經(jīng)攪動(dòng)后又重新回到水體之中。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，抓斗式清淤的淤泥清除率只能達(dá)到30%左右，加上抓斗式清淤易產(chǎn)生浮泥遺漏、強(qiáng)烈擾動(dòng)底泥，在以水質(zhì)改善為目標(biāo)的清淤工程中往往無法達(dá)到原有目的。

3.2.2.2 泵吸式清淤

也稱為射吸式清淤，它將水力沖挖的水槍和吸泥泵同時(shí)裝在1 個(gè)圓筒狀罩子里，由水槍射水將底泥攪成泥漿，通過另一側(cè)的泥漿泵將泥漿吸出，再經(jīng)管道送至岸上的堆場，整套機(jī)具都裝備在船只上，一邊移動(dòng)一遍清除。而另一種泵吸法是利用壓縮空氣為動(dòng)力進(jìn)行吸排淤泥的方法，將圓筒狀下端有開口泵筒在重力作用下沉入水底，陷入底泥后，在泵筒內(nèi)施加負(fù)壓，軟泥在水的靜壓和泵筒的真空負(fù)壓下被吸入泵筒。然后通過壓縮空氣將筒內(nèi)淤泥壓入排泥管，淤泥經(jīng)過排泥閥、輸泥管而輸送至運(yùn)泥船上或岸上的堆場中。泵吸式清淤的裝備相對簡單，可以配備小中型的船只和設(shè)備，適合進(jìn)入小型河道施工。一般情況下容易將大量河水吸出，造成后續(xù)泥漿處理工作量的增加。同時(shí)，中國河道內(nèi)垃圾成分復(fù)雜、大小不一，容易造成吸泥口堵塞的情況發(fā)生。

3.2.2.3 普通絞吸式清淤

普通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，它利用裝在船前的橋梁前緣絞刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將河床底泥進(jìn)行切割和攪動(dòng)，并進(jìn)行泥水混合，形成泥漿，通過船上離心泵產(chǎn)生的吸入真空，使泥漿沿著吸泥管進(jìn)入泥泵吸入端，經(jīng)全封閉管道輸送（排距超出挖泥船額定排距后，中途串接接力泵船加壓輸送）至堆場中。普通絞吸式清淤適用于泥層厚度大的中、大型河道清淤。普通絞吸式清淤是一個(gè)挖、運(yùn)、吹一體化施工的過程，采用全封閉管道輸泥，不會產(chǎn)生泥漿散落或泄漏；在清淤過程中不會對河道通航產(chǎn)生影響，施工不受天氣影響，同時(shí)采用GPS 和回聲探測儀進(jìn)行施工控制，可提高施工精度。普通絞吸式清淤由于采用螺旋切片絞刀進(jìn)行開放式開挖，容易造成底泥中污染物的擴(kuò)散，同時(shí)也會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的回淤現(xiàn)象。根據(jù)已有工程的經(jīng)驗(yàn)，底泥清除率一般在70%左右。另外，吹淤泥漿濃度偏低，導(dǎo)致泥漿體積增加，會增大淤泥堆場占地面積。

3.3 河道清淤方式的確定

工程上游修建有合河閘，可以將上游大部分來水排入共產(chǎn)主義渠，此段僅有西孟姜女河匯入河道，流量較小，工程在非汛期施工，流量較小，河道內(nèi)容易排干，所以采用排干清淤方法。

4 結(jié)語

衛(wèi)河是新鄉(xiāng)市重要的防洪排澇河道，也是貫穿市區(qū)的生態(tài)和風(fēng)景廊道，對新鄉(xiāng)市的發(fā)展建設(shè)發(fā)揮著重要的作用。項(xiàng)目清淤治理土方清淤91.09萬m3，老河道清淤7 469.62 m3，人民勝利渠以上清淤2 600 m3，總清淤土方量92.09 萬m3。清淤治理后的衛(wèi)河除澇標(biāo)準(zhǔn)為3年一遇，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，在一定程度上可以緩解衛(wèi)河中下游除澇防洪存在的問題。