江苏省园艺博览园工程矿坑清淤技术研究

舒 松，边 辉，沈 凯

（中国建筑第八工程局有限公司总承包公司，上海 200135）

第十一届江苏省园艺博览会将于2021年在江苏省南京市举办，主题为“共建绿水青山新江苏、共创绿色园艺新生活”。园博园内圣湖西路圣知锐矿坑为地铁施工废弃淤泥填充，形成一片环境污染严重、生态条件恶劣的水域。在该背景下，通过对矿坑内淤泥治理，结合周边自然特色，进行生态修复和功能修补，旨在建设一个独具特色的水上观赏景点。

1 工程概况

江苏省园艺博览园工程位于江苏省南京市江宁区汤山街道，矿坑原先为采石宕口，后被地铁施工废弃淤泥填充，形成面积较大的填土区，淤泥的泥浆浓度含量较高，表面种植了部分用来治理水体污染的植物。矿坑长450m，宽130m，清淤深度5m，合计清淤工程量达292 500m3，处理后的淤泥可进行后续资源化利用，用作回填料或绿化土等。

2 清淤技术分类与选择

2.1 清淤技术分类

近年来，随着地铁建设的快速发展，产生大量的废弃淤泥，自然生态环境面临日益严峻的破坏压力，如何找到一个更加经济、环保和有效的方法处理这些淤泥，成为国内外学者重点研究的课题。淤泥的处理方法受到很多因素影响，包括淤泥污染物类型、污染程度、初始含水率、有机物含量、黏粒含量、现场条件等，按照不同处理方式、不同处理地点和不同淤泥去处[1-2]，可将清淤技术分类如图1所示。

2.2 清淤技术选择

水力冲挖属于排干清淤技术的一种，是指采用高压水枪冲刷底浆，将底浆扰动成流动性泥浆，然后由输送设备将泥浆输送至岸上的堆场或集浆池内，该技术具有机具简单、输送方便、施工成本低等优点。

土工管袋脱水固结是一种就地处理清淤技术，该方法通过重力静压对土工管袋（由高分子材料制成具有过滤结构的管状土工袋）内含有添加剂的泥浆进行挤压脱水，其优点是适合处理规模大的清淤工程，而且工艺设备成熟，受环境影响小[3-5]。

根据本工程淤泥泥浆浓度高、清淤工程量大、现场堆场用地充足的特点，确定采用水力冲挖清淤结合土工管袋脱水固结的处理技术进行矿坑内淤泥治理，该技术是将水力冲刷后的泥浆加入絮凝剂处理后，通过泥浆泵加压灌入土工管袋内进行快速脱水固结处理的一种清淤方法，综合了水力冲挖清淤和土工管袋脱水固结2种清淤技术的优点。

3 本工程清淤技术研究

3.1 清淤工艺

水力冲挖清淤结合土工管袋脱水固结处理技术工艺流程如图2所示。

图2 清淤工艺流程

1）水力冲刷清淤 由于矿坑内淤泥浓度高且长有部分植物，采用高压水泵冲刷对泥浆进行稀释，同时清除产生的杂物，处理后的泥浆暂存在泥浆池。

2）药剂拌合 高分子絮凝剂是一种水溶性高聚物，具有架桥、网捕、吸附和电性中和的特点，当其与泥浆混合时，会破坏泥浆的结构稳定性，使土颗粒从水中迅速凝聚、沉降，从而达到水土分离的效果。为充分发挥絮凝剂的功效，先在药剂池中对药剂加清水拌合均匀。

3）絮凝区预处理 采用泵送系统将泥浆池存放泥浆和拌合均匀的药剂输送到絮凝区，对泥浆进行初步水土分离处理，将掺有絮凝剂的泥浆输送至固结区的土工管袋中。

4）土工管袋脱水固结 土工管袋是由土工织物缝合而成的袋状结构物，具有高度的透水性和过滤性，掺有絮凝剂的泥浆高压压入土工管袋后，在重力和管袋袋壁张力作用下使水分从织物空隙中渗出，而泥土颗粒被拦截在袋体内，从而实现快速脱水的固化目的。

5）尾水处理 为加速土工管袋出水同时防止滤出的清水外流，在管袋放置区底部铺设PE材质防渗膜和碎石滤水层。场地四周设置排水沟用于收集尾水，旁边设置一处蓄水池，使排出的尾水沿排水沟流入蓄水池，收集的尾水可再次用于药剂的拌合，以实现清水重复利用，减少资源浪费。

3.2 主要设备

水力冲挖清淤结合土工管袋脱水固结处理技术主要使用设备名称、型号、功率、数量及用途如表1所示。

表1 主要设备参数

3.3 材料选型

1）防渗膜 选定0.3mm厚防渗土工膜，使用前检测的各项参数指标如表2所示，符合规范GB/T 17643—2011《土工合成材料 聚乙烯土工膜》对防渗土工膜技术性能指标的要求。

2）絮凝剂 选定聚丙烯酰胺絮凝剂，使用前检测的各项参数指标如表3所示，此次清淤工程使用的泥浆与药剂配合比为1 000∶1，单位为kg。

3）土工管袋 土工管袋选型时主要考虑2个关键因素：①具有高效的透水性；②具有足够的侧向承压能力。根据现场施工要求，泥浆泵的冲灌压力在50～60kN/m，选定600g/m2型号的PP高韧土工管袋，使用前检测的各项参数指标如表4所示。

表2 防渗膜参数

表3 絮凝剂参数

表4 土工管袋参数

3.4 实际效果

本项目采用水力冲刷结合土工管袋脱水固化清淤技术，根据现场实践效果，经絮凝剂处理后的泥浆在土工管袋中脱水固结周期为15～20d，袋体填灌第1d时含水率降至约90%，10d后含水率约为60%，等达到固结周期后含水率约为40%时可将袋体割开，利用机械设备将固结后的泥块移除。

4 结语

针对江苏省园艺博览园工程矿坑内淤泥泥质情况、工程量规模、现场用地等因素，设计出一种将水力冲挖结合土工管袋脱水固结的清淤技术，实践结果表明该技术清淤效果明显，固结周期仅为15～20d，能够满足本工程清淤要求，可为其他类似工程提供参考。