河道疏浚工程的施工技术措施探析

2017-03-03王秀秀

黑龙江水利科技 2017年2期

关键词：泥泵挖泥挖泥船

王秀秀

(海城市水利工程建设质量安全监督站，辽宁海城 114200)

河道疏浚工程的施工技术措施探析

王秀秀

(海城市水利工程建设质量安全监督站，辽宁海城 114200)

在我国，许多地区都存在着水土流失的现象，且随着环境的破坏，水土流失程度进一步加剧。其中的泥沙在水流作用下进入当地的河道，并淤积在河道底部，抬高了河床，对河流沿岸居民的人身财产安全造成威胁。所以，对于河道要定期采取疏浚措施，清除河底的淤泥，保证河道的安全稳定。文章介绍了河道疏浚工程的施工技术，并从淤泥的开挖、淤泥的运输以及后期处理3个部分对疏浚施工的具体方法进行分析，希望能对河道疏浚有所帮助。

河道疏浚；施工技术；开挖；运输；处理

0 引言

河道是集防洪、灌溉、排涝、航运等功能于一体的水路系统。然而，在水土流失等因素的影响下，部分河道的淤泥含量严重超标，河床也有明显程度的抬高，严重影响河道正常作用的发挥，所以必须要及时进行河道的疏浚施工，清除沉积在河底的淤泥。从目前的情况来看，河道淤泥过量的主要影响有几点：淤泥沉积在河道底部，抬高河床，降低河道的防洪排涝能力；影响河道的水质。河水当中泥沙含量较高，附近居民在使用这种河水时对其健康有一定的影响；增加对岸堤的压力，对岸堤的稳定性造成一定影响。对此，必须及时对河道进行疏浚施工，清除河道底部的淤泥，改善河水的水质，加强河道的防洪排涝功能，提高河道的稳定性[1]。

1 河道疏浚工程淤泥开挖方法

1.1 绞吸式挖泥法

绞吸式挖泥法主要采用横挖施工的方法，横挖施工可以分为钢桩定位法与锚线定位法。

1.1.1 钢桩定位法

钢桩定位法指的是在河底打入两根钢桩，作为挖泥船的定位中心，然后在铰刀桥位置设置一套龙须缆，挖泥船在龙须缆当中来回摆动，进行挖泥。

1.1.2 锚线定位法

锚线定位法是指将主锚作为挖泥船的定位中心，首先把挖泥船移动方向上的前后锚线收回，然后把另外一边的前后锚线放下，固定好，随着挖泥的慢慢推进，再随时调整锚线的位置。当移动方向上的挖泥工作结束后，把主锚线收回，再转换方向，并移动一小段距离，从当前所在位置再挖到另一侧。如果河道的流速比较快，锚线定位法运用起来比钢桩定位法更加灵活可变，而且也便于绕开某些障碍物；如果所需要挖泥的长度比较长，那么就根据锚线的长度将挖泥工程分为许多段，每段分别进行开挖；如果淤泥厚度太厚，那么就采用分层的方式进行开挖。选择分段开挖或者分层开挖时一定要注意分段的长度以及分层的厚度，因为两者都会对开挖的效率产生影响，所以需要根据实际情况进行选择。

1.2 耙吸式挖泥法

耙吸式挖泥法当中也有多种淤泥开挖方法，其中包括装舱法、侧通法、泵填法3种。

1.2.1 装舱法

装舱法是目前最为常见的挖泥方法之一，其具有挖泥船头调转速度快、挖泥灵活等优点，对于有抛泥的区域，可以使用装舱法来进行处理。如果需要装泥沙等结构较为松散的物质，那么可以在装之前，先用水泵把挖泥船船舱内的水清理干净，而后等泥浆的浓度达到一定值以后再开始装舱，这样可以有效提高装舱物质的浓度，提高挖泥的效率。

1.2.2 侧通法

侧通法指的是不需要借助泥舱而把泥浆直接排出挖泥船外。虽然这样会引起河道的回淤现象，但是如果挖泥的速度要远远大于回淤的速度，且在水流的辅助冲击作用下挖泥槽的深度增加，那么侧通法也是可以使用的。使用侧通法可以大大减少抛泥所用的时间，将这些时间利用起来加速淤泥的开挖；而且不需要借助泥舱的作用，挖泥船自身的重力大大降低，吃水比较浅，所以在深度比较浅的水域也可以正常进行挖泥工作；特别是在冲蚀淤积变化比较大、水流流速比较快的区域，使用侧通法可以有效提高挖泥工作效率。

1.2.3 泵填法

泵填法就是指先把泥浆装入泥舱当中，然后利用挖泥船自带的泥泵装置将泥浆排到指定地点，用于填筑。

1.3 抓扬式挖泥法

在使用抓扬式挖泥法时，挖泥船通常会设置一个主锚以及四个副锚，作为定位中心。挖泥的方式一般选用顺流纵向槽挖法，如果水流速度比较小，那么也可以使用逆流横向槽挖法。挖槽的宽度由挖泥船抓斗的尺寸来决定，通常都是8-10m；挖槽的深度可以超过20m,但是使用抓斗进行挖槽时，其开挖力度不易掌控，每次抓斗挖槽都深浅不一，所以会使得挖槽的平整度比较差。所以，为了保证挖槽的质量，每一次抓斗的槽挖作业都应该有重叠部分，即每一次抓斗槽挖的横向移动距离占抓斗张开宽度的70%-80%，而挖泥船移动的距离不可以超过抓斗工作的最大长度。

1.4 铲扬式挖泥法

铲扬式挖泥法的挖泥工作原理与地面挖土施工相似，地面的挖土铲土施工就是使用专门的挖土机和铲土机，而在河道疏浚工程中就是使用铲扬式挖泥船。铲扬式挖泥法比较适合处理黏土、卵石、砾石等质地较为坚硬的物质，而且也可用于其他水下杂物的处理[2]。铲扬式挖泥法一般是以钢制桩进行定位，当然在河道水流速度比较快的区域则使用锚线定位法再配合相应的开挖方式，在流速比较大的区域，使用锚线定位法加顺流纵向挖槽法；在流速比较小的区域，使用钢制桩定位法加逆流横向挖槽法。

2 河道疏浚工程中泥浆的运输方法

2.1 泥泵运输

泥泵在河道疏浚工程当中的主要作用就是抽取泥浆与排除泥浆，两种工作是连续进行的。泥泵在抽取泥浆时，叶轮开始旋转，而泥泵里原有的水就会在叶轮的带动之下到达泵壳的槽道之中，然后沿着排出通道排至泥泵外。此时，由于大量水分和气体被强制排出，在叶轮周围，气压会迅速降低，形成低压气。而外界的大气压强远远大于叶轮周围的气压，所以大气压强就会将泥浆压入泵体内部，然后在叶轮的带动之下，泥浆到达泵壳的槽道。在泥浆的相互作用力下，泥浆的运动会放慢，泵壳槽道内部的压力逐渐升高，随后在高压作用下，泥浆会从槽道中经由排出通道排至泥泵外，如此便形成了一个完整的循环，泥泵通过压力作用将泥浆不断吸入，然后又不断地排出，从而达到泥浆输送的目的[3]。

2.2 接力泵站运输

如果泥浆需要运输到较远的地方，光靠单台泥泵可能无法实现，此时就需要用到一种远程运输系统—接力泵站运输系统。接力泵站运输系统是指准备好多台泥泵设备，然后利用运输管道将这些泥泵设备连接在一起形成一个远程运输系统，运输泥浆时，各泥泵依次进行运输，直到泥浆最终到达指定地点[4]。

接力泵站的运输线路连接方式主要有两种：一种是直接串联的方法，将吹泥船和泥泵直接串联在一起，在使用这种串联方式时，如果吹泥船需要换驳，那么泥泵需要停下来并重新吸取清水；另一种则是设置一个中间储存池，作为吹泥船与泥泵之间的过渡装置，使得吹泥船与泥泵的工作互不干扰。中间储存池的方式在实际应用中会比较常见。

3 河道疏浚工程中淤泥的处理

3.1 抛泥处理法

如果受到外界环境影响而使得挖出的泥土不能被很好地利用时，就可以使用抛泥处理法，抛泥处理法在应用时需要注意以下3点：

1)抛泥的地点最好选在水流速度比较小、容量比较大而且在抛泥之后不会对航道、挖槽、码头等产生较大影响的水域。

2)抛泥的地点不要离挖泥地点太远，尽量缩短泥浆运输的距离，降低运输成本。

3)对于抛泥的区域有一定的出入口宽度、面积以及深度的要求，至少能保证抛泥船能够正常地进出该水域，而且能够十分方便地掉头，减少不必要的麻烦。

对于水深的要求，主要有2点：①保证载有大量淤泥的船体吃水达到要求；②抛泥船在抛泥时，泥堆会慢慢升高，此时必须保证在抛泥完成以后抛泥船的吃水依然能达到要求。如果是在有潮汐的区域进行抛泥时，最好是能保证在低潮时期吃水也能达到要求，如果在低潮时期吃水无法满足要求，那么只能等待涨潮使水位抬高或者减轻抛泥船的负载来减小抛泥船吃水的深度。

抛泥处理法的回淤率通常会比较低，对泥土处理的效果也很明显，但是这种处理方法需要挖泥船的等待，延长了挖泥船的工作时间，所以总体疏浚的效率不太高。

3.2 边抛处理法

边抛处理法主要是将泥浆从旁通口直接排出，然后泥浆在强大的动能与重力势能的作用下，迅速沉入到河道底部。在沉入底部以后，泥浆与河道底部发生摩擦，所具有的能量被慢慢消耗，其中所含有的颗粒物也会在摩擦作用与水流冲刷作用之下逐渐变小，并沉积在河道底部，久而久之与河道底部结合在一起，成为河底的一部分。所以，水流的速度越大，泥沙与河底的摩擦力越强，水流的冲刷作用也越强，泥沙也越容易被分散细化，疏浚的效果也就越好。故边抛位置最好选择水流流速较快的水域。

3.3 吹填处理法

吹填处理法是利用泥泵直接将泥浆抽取并排放到指定的填土位置，以便于泥土的回收利用。这种处理方式不会使泥土产生回淤，而且还能充分利用泥土的价值，可行性比较高，是目前河道疏浚工程中一种比较实用的处理方案。