浅析城市河道疏浚工程施工设备选择

单丽梅 邯郸市水利工程处

单静静 陶野 重庆新田港口物流有限公司

单磊磊 邯郸市水利工程处

滏阳河河道疏浚工程位于邯郸市城市中心，是城市防洪排涝的重要通道，也是重要的城市景观，随着城市建设的发展，使河道成为了藏污纳垢的容器，造成了污染，水环境恶化，严重影响了城市居民生产和生活，河道清淤疏浚迫在眉睫。城市河道清淤施工难度较大,设备选择是疏浚施工正常进行的最关键的因素。为保证经济而有效地完成疏浚工程，以滏阳河清淤疏浚工程为实例，就疏浚设备选择问题进行初步探讨。

1.项目简介

滏阳河清淤疏浚工程本标段起点为北环路桥（不含桥下，桩号15+000）（0+000即张庄桥节制闸），终点为冯村桥（不含桥下，桩号17+114），河道清淤疏浚长度为2.114km。河道按排涝标准5年一遇（114m³/s），本次补水设计流量为13.2m³/s，灌溉水设计流量25m³/s，工程级别为4级。主河槽均采用梯形断面，河底宽度在19.5～20.5m之间，岸坡坡比为1:3；纵向起点北环桥下河底高程48.22m，终点桩号16+200河底高程47.96m，河道设计纵坡为1/4643。

根据地质报告显示，桩号15+000-20+480砂壤土段土层含水率较高，由于开挖对地层扰动，易形成土层的流砂现象，应对砂壤土段采取合理的防护措施，以保证边坡的稳定性。现状河道部分弯道转弯半径较小、角度大、无滩地，本次施工尽量顾及原有河岸线和枯水河槽的弯曲形态，同时适应现有河道的状况，有效地控导主流，稳定河势、固定河槽。治理段经过村庄，开挖边坡如涉及到房屋拆迁，考虑到工期紧，实施难度大，该段只清淤河底；如河道现状滩地窄或无滩地，放坡开挖影响到现状两堤，不具备放坡开挖条件，本次设计也只清淤河底。

经过对施工现场的察看发现以下几点：（1）现有河道水面宽度约在30～40m之间，水深约在2.5m左右。（2）河道内水草丛生，数量较多，且部分区段河底存在一定数量的建筑垃圾、生活杂物和硬塑粘土。（3）现有河道两侧已有建成的防护栏杆，栏杆内侧滩地宽度1～2.5m，不能满足常用挖掘机的通行要求，且局部有新建的亲水平台，机械无法通行；栏杆外侧市政工程正在进行绿化施工，靠近栏杆仅有2m宽人行道，不便车辆通行和施工机械停靠。（4）在桩号16+200右侧有一块空地仅有少量附着物的空地。

按照《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准-堤防工程》（SL634-2012）及其相关规范，河道疏浚质量要求必须达到以下几个方面：（1）河道过水断面面积不小于设计断面面积；（2）宽阔水域平均底高程达到设计规定高程；（3）局部欠挖深度小于0.3m，面积小于5.0m2；（4）开挖横断面每边超宽值不大于1.5m、超深值不大于0.4m；（5）开挖轴线位置符合设计要求；（6）弃土处置符合设计要求。

2.河道疏浚施工设备选择

由于现有施工条件不能满足常规挖掘机开挖空间要求，且不便淤泥运输车辆通行，同时由于现有水面宽度限制长臂挖掘机不能满足长度要求，为保证有效的完成疏浚工程，应尽量选择适合工程任务的疏浚设备，城市河道、湖泊疏浚工程中较为常用的方法有：绞吸式挖泥船和铲斗式挖泥船两种施工方法。初步计划选用挖泥船进行河道疏浚施工。

2.1 技术分析

绞吸式挖泥船施工方法利用吸水管前端围绕吸水管装在船前的绞刀的旋转运动，将河底泥沙进行切割和搅动，在经吸泥管将绞起的泥沙物料进行泥水混合，形成泥浆，借助船上离心泵产生的强大的泵力使泥浆沿着吸泥管进入泥泵吸入端，经全封闭管道将泥沙物料输送至堆积场。绞吸式挖泥船具有挖泥、运泥和卸泥自行独立完成的施工特点，适合土质为沙壤土，淤泥，松散软塑黏土的内河、湖泊航道浚深。

铲斗式挖泥船其工作机构与反向铲、正向铲挖土机类似。是一种非自航的单斗式挖泥船，开挖时，将斗桥的下端放入水下一定的深度，使之与疏浚土层相接触。然后在上导轮驱动下使斗链连续运转，带动斗链上的斗泥，挖泥后装入，再随斗链的转动提升出水面，并传送至塔顶部，经过上导轮改变方向后，斗内的泥沙在自身的重力下，倒入斗塔中的泥井。最后泥沙经过溜泥槽排出挖泥船的船舷外的泥驳船上的泥箱内。泥箱装满后，由泥驳船运输泥箱到汽车吊停放部位卸泥，泥驳船运输泥箱到岸边停放汽车吊部位后，由汽车吊吊运泥箱将泥卸入泥浆车内，由泥浆车在路上运输淤泥到下游弃土场进行堆放，易产生的运输二次污染。可用于狭小水域、港池、码头泊位，清理围垦和排除水下障碍等。适用挖卵石、碎石、大小块石、硬粘土、珊瑚礁、粗砂及胶结紧密的混合物，以及风化岩和炸后的岩石等。

从施工流程比较来说，绞吸式清淤是一个挖泥、运泥、卸泥一体化施工的过程，可以一次连续完成，是一种效率高、成本低的挖泥船，是良好的水下挖掘机械，能有效清除污染源且不破坏何地原状土，对施工区周围水体影响小，输送系统采用长距离全封闭的管道输送技术，杜绝了常规清淤中产生的运输二次污染。而铲斗式清淤成本较高，工效较低，尤其是将淤泥从泥驳船中上船效率较低。比起铲斗式清淤更简单，相对施工环境影响较小。

2.2 工程适应性

通过对河道淤泥土质进行勘查，淤泥为软质塑性淤泥，河床上有少量石块，淤泥中有部分夹质。绞吸式清淤适用于泥层厚度大的中、大型河道清淤，适合开挖杂质垃圾夹带较少的软性淤泥。而铲斗式挖泥船则需要在河道边有场地建设简易码头，将开挖出的淤泥运输至简易码头上岸再外运。在河道周边有荒地构造弃土场，该场景较适宜于绞吸船清淤。

铲斗式挖泥船工艺流程图

2.3 优缺点

严格按照环境管理体系G B/T24001-2016-ISO14001：2015和本工程招标文件对环保和水保方面的要求，防止由于工程施工造成施工区及附近地区的水土流失和环境污染。绞吸式清淤是一个挖泥、运泥、卸泥一体化施工的过程，且全程采用全封闭管道运送，不会产生泥浆散落或泄漏，避免了淤泥的二次污染的问题。在清淤过程中对河道正常功能不会产生影响,阴雨天气不影响正常施工。与铲斗式挖泥船相比，混水范围可控制在绞刀头半径50米之内，清淤对周围水域环境扰动范围小，可有效阻止底泥中氮、磷等污染淤泥的大量扩散，防止水体二次污染，能够保证疏浚效果。缺点:绞吸式清淤易受河道内垃圾、石块等障碍物影响，造成吸泥口堵塞的情况发生，导致工效下降。

铲斗式挖泥船优点:清淤过程中不会对河道通航产生影响，施工不受天气影响。铲斗式清淤不受河道内垃圾、石块等障碍物影响。适应的土质范围较广，尤其对硬土工效较高。对堆场距离无要求，清出的淤泥需要外运场景较适用。缺点:铲斗式挖泥船在施工过程中会产生大量污染物扩散，逃淤、回淤情况严重，清淤对周围水域造成污染。尤其水流具有--定流速的情况下，混水范围较大，对下游水质造成较大影响。因该工程环境保护及水土保持要求较高，相对绞吸式清淤具有明显的优势。

2.4 经济性

绞吸式清淤具有明显的经济性，由于它是挖、运、吹体化施工的过程，工序环节少，与其它挖泥船清淤方式来比，成本相对较低，工期较短，具有明显的优势。而铲斗式清淤成本较高，工效较低，尤其是将淤泥从泥驳船中上船效率较低，造成工期较长。

3.综述

综合分析上述，本工程清淤段位于城区腹地，为防止淤泥洒、漏，并减少对市内环境造成二次污染，同时避免对上下游的生态环境影响。同时，本次河道疏浚以改善水环境为目的，要求把高浓度污染物的淤泥挖除，施工时采用绞吸式挖泥船进行低扰动清淤，运用接力泵系统全封闭管道输送淤泥，有效杜绝了逃淤现象，另外还具有不用施工导流、不影响工业正常供水、综合成本低等特点。为确保居民生活和工业供水不受干扰，最大限度地减少对河道生态环境影响和对交通的影响，即要保证清淤施工质量、安全及进度、成本，又要考虑疏浚设备的适用性、经济性、灵活性，建议采用环保绞吸式挖泥船进行河到清淤疏浚。