浅谈河湖生态清淤疏浚施工技术

2018-01-23彭晓华帅辉玲

黑龙江水利科技 2017年11期

关键词：挖泥船尾水清淤

彭晓华，帅辉玲

(江西赣禹工程建设有限公司，南昌 330038)

文章介绍一种包含生态清淤、运输、淤泥固化处置和尾水处理等主要环节的生态清淤疏浚工艺方案。经本案处理的淤泥含水率≤50%，承载力≥30kPa，排放的尾水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级标准以上。

1 河道清淤及淤泥固化工艺

本案施工可分为二大类工作：河道清淤疏浚及淤泥固化处理。其工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

2 河道清淤疏浚

河道清淤疏浚采用环保型自吸式挖泥船。普通的绞吸式挖泥船在施工时绞刀会将污泥搅浑，污染河水；环保型自吸式挖泥船采用的是环保式吸头在污泥中自吸，不会对污泥进行搅动，直接将污泥吸走。

挖泥船配备GPS、计算机、专用软件、组成定位系统，可精确定位。全封闭管道输送至缓冲池。管道中途根据输送距离和挖泥船排泥能力可选择是否增设接力泵。挖泥船大小可根据河道宽度及水深程度选择。遇有通航要求的河道可铺设沉管，将排泥管道沉入水底，以保证河道的正常通航[1]。

对河道局部有生活、建筑垃圾的河段，在清淤前采用抓斗船或或水上挖机对垃圾进行清障，以保证挖泥船正常、高效施工。疏浚开工前的准备工作包括挖泥船定位、抛锚、铺设输泥管道等，具体如下：挖泥船采用GPS定位。配备全球定位系统GPS接收装置和装有导挖系统专用软件的计算机，把开挖施工区的设计坐标点输入计算机后利用软件将挖泥船位置、水下地形(包括水下底泥高程)河水流速等以图形、数据的形式以显示器显示。施工时要求主钢桩位于开挖线的中线上，给绞刀定位时，接收挖泥船绞刀门架顶端上GPS天线的信号。施工定位精确，快捷方便[2]。

挖泥船施工横移锚抛设：横移锚(水锚)一般抛出挖槽边线外10-15m，受水域宽度限制时可以适当缩短或直接在陆地用机械抛“岸锚”。

输泥管道设备：输泥管道为两头带法兰的钢管。钢管每根长度为4m、6m、8m等不同型号，以适应上下坡和转弯的不同地形需要。钢管法兰连接处以橡胶垫密封。为适应复杂地形和连接水上浮管水下沉管另需匹配足够数量的橡胶软管。软管两头为自带橡胶垫的法兰，一般每根长度为1.5-3m。水上浮管应配备足够数量的浮箱或浮筒。

输泥管主要包括：岸管(陆上输泥管)、浮管(水上输泥管)及沉管(水下水泥管)三种。

管道铺设：输泥管接头紧固严密，整个管线和接头不允许漏泥漏水。输泥管干线与支线之间用T型或Y型三通管连结。当排距>2.0km时，每2.0km 加一台接力泵。

陆上输泥管道(岸管)的铺设：输泥管道铺设尽量避免穿越障碍物，应平坦顺直，避免死弯，转弯及地形高度有变化时以橡胶软管调整。

水上输泥管道铺设：先将浮箱(浮筒)与钢管管道进行卡接，然后分段将管道拖到预定位置，按顺流、顺风方向逐段连接。水上浮管在每节钢管之间加接软管,每节钢管均需卡接适合钢管尺寸大小和足够浮力的浮箱浮筒。

潜管(沉管)铺设：施工前应对水下潜管铺设预定位置进行测量，摸清水下地形。水下潜管的连接平均24m-30m钢管就需加接一根橡胶软管，以适应水下地形并方便潜管的沉水及拆除施工。如水下地形变化较大，适当增加软管数量进行调节。潜管下沉前，对潜管进行气密试验，各处均无泄露时，方可沉入水下。在岸管及潜管交接处的水面以上部位的钢管加设放气阀。潜管组装下沉应选择在水流流速及风浪较小时进行。潜管的沉放是通过端点用水泵向管内注水，使管道总重力大于所受浮力实现。沉放后，两端应锚固，并设警示标志。在通航区域施工时，应与水上交通管理部门协调，设置相应的警戒标志[3]。

3 淤泥固化处理

管道输送的泥浆含水率约90%，清淤泥浆经脱水固结后淤泥含水率≤50%。采用挖泥船清淤，在河道上带水作业，再通过泵送缓冲池进行垃圾分拣，然后在缓冲池采用多台22kW污泥泵输送至固化场地(输送中途加入絮凝剂)进行脱水处理。淤泥固化处理流程图见图2。

图2 淤泥固化处理流程图

固化场地平整。铺设土工管袋前需对固化场地进行平整，由中心片向四周设泛水坡，坡度≥2.0%，并铺设排水滤层，滤层可采用建筑废料或砂卵石等，厚度≥于30cm，并在场地周边开挖100cm×50cm排水沟，尾水集中排至各尾水收集池。

垃圾分拣，垃圾分拣选用设备是垃圾分拣机，选用一级振动筛作为垃圾分拣机，振动筛是一种固控设备，其振动强度高达7.5G，且可以依据工况进行调节。振动筛可将泥浆中的垃圾和>2 mm粒径的砂石、泥块分离出来，洗净、沥干。分离后的泥浆自流入缓冲池。如振动筛最大处理泥浆的能力为140m3/h，对应于清淤的水下方为70 m3/h。

土工管袋：用于脱水的土工管袋产品采用高韧聚丙烯裂膜丝进行织造作为基布缝制而成，在每两万平m土工管袋基布提供最少一份测试报告。测试报告只能在已取样及测试的基布发出，并达到表1的标准。

表1 土工管袋的特性值

在土工管袋安装前，应提供的土工管袋的质量控制文件：提供的材料质量符合技术说明书所规定的质量要求。所有土工管袋的质量控制证明按期提交，每份证明与相应管袋对号。土工管袋基布材质必须符合相关专用聚丙烯品质要求。土工管袋产品应由技术说明书中要求的高韧聚合物缝合纱线缝制而成。纱线性质：纱线材料：高韧聚酯纱线；强度：缝合强度拉力测试达到母材最高强度的60%以上；抗老化：500h实验室紫外线实验强度>90%以上；土工管袋的纱线要求缝合好的土管没有跳线、断线等问题。土工管袋应有相同的外表及特性，因生产程序问题而有跳线、补片的土工管袋基布不能使用。

每一土工管袋产品应加上标签。标签最少要包括：生产商名字、编号、尺寸及最大充填高度。质量测试将由一个独立场外，并符合技术说明的实验室进行，以确认样本是否达标。样本会取土工管袋基布以及缝接线。如果土工管袋产品未能达到技术说明表内的要求，可能会影响到所有土工管袋(包括已取样的土工管袋及所有在不合格与下一合格土工管袋之间)被拒绝进场。

土工管袋编号系统说明：使用大型土工管袋施工时(如管袋30.6m×15.7m)充填淤泥时根据土工管袋位置由远及近开始施工，即首先铺设堆场离设备房最远处土工管袋，然后充填，后面由远及近依次进行，土工管袋的铺设要与淤泥充填衔接紧促，保证施工期间不因土工管袋铺设而造成充填施工出现窝工现象。土工管袋铺时注意铺设尺寸(如宽7.85m，到1.8m高度时宽度缩减至大约7m)。土工管袋布置两层，见图5。

图5 土工管袋布置

加药药型、用量：

1)药剂选型：采用生态固结剂，利用其中活性成分与淤泥中水分及部分化学物质发生快速胶凝反应，促进胞内水释放及淤泥微颗粒团聚，彻底改变淤泥高持水性的性质，促进泥水分离并提高强度。生态固结剂不含重金属元素，也不含S、Cl元素，可有效控制使用后的二次污染，对改性淤泥的后续资源化利用无不良影响，随尾水排放的少量溶解的固结剂对水体及水生植物也无害影响。固结剂主要为絮凝剂和电性中和药剂。

2)药剂投加量：按水下方(含水率80%)干粉投加量为：240ppm，药剂数量仅供参考，具体以试验为准。

尾水收集：淤泥固化尾水通过堆场周边排水沟收集至尾水收集池，收集池就近下挖成形，表面铺设防渗膜，防渗膜为600g土工布(二布一膜)；尾水收集后需经过水质监测，符合尾水标准方可排入湿地河道，未达标需根据实际进行水质处理。

固化处理的淤泥指标能达到：

1)满足《绿化种植土壤》(CJ/T 340-2016)。

2)固化后的淤泥含水率控制在50%以内。

3)经固化处理后的底泥，其地基承载力≥30kPa。

4)尾水排放标准满足污水综合排放标准二级标准要求及以上。