中小型河道疏浚工程施工方法对比分析

2014-01-29吴正前

中国水利 2014年14期

关键词：堆土挖泥船河道

吴正前

（江苏省泰兴市水务局黄桥分局，225411，泰兴）

中小型河道疏浚工程施工方法对比分析

吴正前

（江苏省泰兴市水务局黄桥分局，225411，泰兴）

河道疏浚；施工方法；对比

伴随着城市现代化建设以及新农村建设发展，水系环境的美化备受各方重视。各地陆续出台一系列措施，以期对中小型河道进行有效整治，河道疏浚正是其中的重要组成部分。

一、中小型河道疏浚工程主要目的

在当前的社会经济发展作用下，为进一步改善航道航行条件，提高河道通航能力，提升河道通航里程，就需要开展内河河道的治理工作，通过疏浚工程作业，达到提高河道水运经济效益与社会效益的重要目的。

对于中小型河道而言，疏浚工程的主要价值在于：通过水力、机械等方法技术的综合应用，对水下环境中的土石方材料进行挖掘，同时完成对相关土石方的输移工作，从而确保航道建设与维护工作的整体质量。对于本文所研究的中小型河道疏浚工程，主要目的：第一，挖深河流浅滩区，使整个河道通航能力或排洪能力得到可靠的保障与提升；第二，通过对河堤进行开槽处理，为过河水管、油管、通信电缆以及输电电缆的埋设提供可靠环境支持；第三，对河道水下软土土体进行置换，替换为具有较高承载力的砂石，从而确保河道相关区段内水工建筑物基础的可靠与稳固；第四，对河道水下环境进行清淤，改善环境。

二、中小型河道疏浚工程主要施工方法

当前，针对中小型河道展开疏浚作业，比较常见的施工方法有以下几种类型：

1.基于水泥挖泥机组的河道疏浚方案

本方案又为基于水利机械化土方工程的河道疏浚方案。在河道疏浚期间的设备组成包括泥浆泵输泥系统、配电系统、清水泵冲泥系统。在施工过程中，需要预先将配电系统所对应的供电变压器接入本区域的电网受电系统中，或受环境因素影响，无供电网络提供电力支持的情况下，可通过使用自备柴油发电机组的方式加以解决。为确保疏浚作业的实施质量，首先需要在待进行疏浚区域的外围设置拦河围堰，截断来水方向水流。在充分排除拦河围堰内积水后，通过分组、分段、同步的作业方式，开展对区域河道的疏浚作业。高压清水泵在正常运行状态下产生高压水，对本区域内的土体接口进行切割，进一步进行粉碎处理，形成泥浆，以输泥胶管作为载体，排除至堆土区域内。若堆土区与疏浚区之间的间隔距离较远（对于常见22.0 kW单位泥浆泵而言，输泥距离高于300.0m则称之为远距离），此情况下应当通过增设接力泵的方式进行泥沙传输作业。

2.基于搅吸式挖泥船的河道疏浚方案

本方案属于非自航式疏浚处理方案。对于本文所研究的中小型河道而言，所使用的绞吸式挖泥船工作能力多控制在80.0~120.0m3/h，同时所对应的排水量在80.0 t左右，船舶吃水深度在1.2m以内。具体作业过程当中，挖泥船自一端向另一端展开作业，通过定位桩与锚缆相互配合的方式完成对挖泥船的定位与移位处理。为了确保对疏浚作业质量的严格控制，多按照0.5 km间隔的方式，设置水尺，提高施工期间的观测质量。作业过程中，安排专人对水尺刻度进行读取，从而方便船上人员对开挖深度进行合理控制。在船舶定位后，将铰刀架放入水中，启动后将泥沙绞碎并形成泥浆、在离心式泥浆泵的传输作用下，达到吸入泥浆、外排至堆土区的目的。

3.基于“挖”“运”“吹”相结合的河道疏浚方案

该方案主要的特点在于：以挖泥船完成挖泥作业，以泥驳完成运泥作业，以吹泥船完成吹泥作业。此种施工方案对于河道通行能力有一定的影响。结合中小型河道的实际情况来看，对于挖泥船工作能力的要求为0.4~0.8m3/h，对于泥驳工作能力的要求为40.0~80.0m3/h，对于吹泥船工作能力的要求则为80.0~120.0m3/h。在疏浚作业的实施过程当中，需要采用平面分条、断面分层、纵向分段开挖相结合的方法展开施工，以待疏浚河道中心线为参照，分副开挖。需要注意的是：在对同层土体进行开挖作业期间，需要按照自中心至四周的方式，以船舶最大纵向位移作为开挖小段尺寸的限制标准。同时，在本方案施工作业实施期间，土方尽量租赁较近空地堆放。一般工程项目的疏浚土方量较大，需要安排多个堆土区，在堆土区四周构筑好围堰，控制堆土高度一般在2.0m以内，吹泥船就近停泊于堆土区旁的河道岸侧，用2只侧八字锚和地垅定位。吹泥船与吹泥管之间用软管连接，水上用浮管，上岸后伸入泥库内，排泥距离一般控制在1.0 km内。与其他两种施工方法类似，吹泥同样会形成大量尾水，需要有组织地采取相应措施，合理排放，以减少对环境的影响。

三、主要施工方法对比

1.不同施工方法适用范围

对于基于水泥挖泥机组的河道疏浚方案而言，主要可作用于支持断流施工的河道，即通常多将此种河道疏浚方案作用于通航能力较低的河道。此种施工方案对于疏浚区域的土质结构有比较严格的要求，通常适用于粉质黏土、粉质砂土、淤泥质土，且疏浚期间的深度较大。受到这一特性的影响，若疏浚区域内的土层中涉及大量的渗透性土层组织，或河道岸侧设置有防汛墙结构，则应当严禁使用此种方案，避免对河道疏浚质量产生不良影响。

对于基于搅吸式挖泥船的河道疏浚方案而言，疏浚期间对河道排泥距的要求相对严格，通常取值在1.0 km之内。同时需注意：由于部分河道所处区域沟通密切，施工期间断航会对周边经济产生严重影响，或对于无法断流的河道，通常建议使用本法，在对河道进行疏浚的同时，保障所疏浚河道的通航能力。

对于基于“挖”“运”“吹”相结合的河道疏浚方案而言，该方案同样可支持河道疏浚作业与河道通航同步开展的河道。但在河道通航能力的要求方面受一定限制，其主要原因是本疏浚方案下疏浚作业所需的船舶较多。且本方案可作用于疏浚河道与堆土区距离较远的作业环境。

2.施工作业特点

对于基于水泥挖泥机组的河道疏浚方案而言，主要优势在于设备简单、施工操作方便，输泥管线可依据疏浚要求做出灵活的移动。同时，河道疏浚期间的质量控制难度较低。但本方案也存在一定的局限性，即在河道疏浚作业实施的过程中，需要对整个河道进行断流、断航处理，在一定程度上会对河道排水能力以及排涝能力产生不良影响。但由于本疏浚方案对环境条件的严格限制，原则上需要避免在施工区域的雨季、汛期开展作业。

对于基于搅吸式挖泥船的河道疏浚方案而言，本方案实施下的主要优势：基于水下环境完成整个疏浚作业，对河道既有的通航能力无任何不良影响，且水下施工中的排水能力不会受影响，可在任何季节中展开作业，不具有明显的条件限制问题。但也存在一定的局限性，即需要遵循就近原则进行摊土作业，且所疏浚泥浆中的泥含量较低，当中含有大量尾水。疏浚期间对堆土区的尾水含量有明显影响，导致此区域内的排水工作难度较大，且水下环境的质量控制难度较大。

对于基于“挖”“运”“吹”相结合的河道疏浚方案而言，本方案主要优势：原则上堆土区可以灵活设置，不受环境因素的限制，且河道既有的排水能力不会因疏浚作业的开展而受到影响，河道既有的防汛设施受疏浚作业开展的影响较小。但也存在一定的局限性，即疏浚期间对于现场施工组织能力具有较为严格的要求，且河道疏浚质量的控制也存在一定的难度。

3.施工费用

对于基于水泥挖泥机组的河道疏浚方案，由于土方基于就近原则完成对方与处置，因而施工费用相对较低，大致在6~9元/m3范围内。对于基于水泥挖泥机组的河道疏浚方案而言，由于施工调遣存在一定的费用消耗，因而大多的费用在11~15元/m3范围之内。对于基于“挖”“运”“吹”相结合的河道疏浚方案而言，本方案受到所使用船舶数量众多，以及堆土区距离疏浚区距离较远的因素影响，致使费用投入较大，大致在20元/m3以上。