防污帘在吹填施工中的应用研究

王俊杰 陈河元 中交广州航道局有限公司

1.前言

在传统的航道整治施工过程中，由于疏浚土抛填、绞吸船搅动和吹填尾水的影响，施工产生的悬浮泥沙往往对周边海水水质容易造成一定的影响，同时，因为疏浚吹填施工往往工程量较大、工期较紧，进行疏浚吹填作业的绞吸船多，排水口通常都处于排水压力比较大的状态，在此状态下工程项目施工难以满足合同履约工程中关于环境保护的要求，为减少悬浮泥沙的排放，降低对周边海洋环境的不利影响，减轻施工过程中受环境保护和排污限制影响所带来的进度压力，有必要采取悬浮泥沙防治措施，降低排水口排污量及施工对周围海域的污染。

2.工程概况

钦州港东航道扩建工程（扩建10万吨级双向航道）二期工程调整Ⅱ标段二次吹填工程量1606.3万m³，其中含一期调整II标段、二期调整I标段覆盖层疏浚土，三个标段需优先供应南中转坑吹填南纳泥区，南纳泥区溢流口位于围堰西侧，共两组16个出水口，吹填过程中泥沙沉积，粒径较小的泥沙难以在短时间沉积，随水从溢流口排出，所以往往溢流水裹挟浓度较高的悬浮泥沙被排出，随即扩散到周围水域，对水环境和水生生物产生一定的影响，因此需要在溢流口出水位置布设防污帘，控制其扩散范围。

根据《广西壮族自治区海洋功能区划（2011—2020年）》《广西壮族自治区近岸海域环境功能区划调整方案》等相关文件要求，南纳泥区位于钦州港大榄坪港口、工业区（GX057DIV），水质保护目标为四类海水水质标准，本项目南纳泥区悬浮泥沙防治目标是通过在南纳泥区溢流口布设防污帘，保证外部水域悬浮泥沙含量（SSmg/L）不劣于四类海水水质标准。

3.制作安装

3.1 防污帘选材

根据项目水流情况（水深、流速、流向）、风况（风速、风向）、波况、潮汐、拦截沉积物类型、粒径，工期安排及绞吸船运动情况等因素，本项目南纳泥区采取PVC浮体式防污帘，防污帘总铺设长度约1900m，防污帘的帘布选取透水性好、抗拉性强的400g/m高强度土工布材料进行制作。

3.2 防污帘制作

为方便安装施工，防污帘由若干个单元拼凑而成，每个单元帘布长20m、宽2.5m，可拆卸单独运输，每块防污帘上均匀设有10个直径0.3米，长1.2米的浮筒，在帘布底部与浮筒相应的位置设有10个沙袋配重。每块防污帘的上下设置有高强度涤纶连接绳，两端设置有相配合连接环扣，以方便两块防污帘通过绳子和钢扣连接成整体，在两块防污帘搭接位置从上至下缝制有魔术贴，更好的使得两块防污帘成为一个整体，保证两节防污帘间无缝隙，起到更好的防污效果，并且每隔20～40m设置一个锚固点抛锚固定，如图1。

图1 防污帘结构示意图

3.3 防污帘的布置

南纳泥区溢流口防污帘布置溢流口所在水域由于围堰的存在，处于半封闭状态，水流较为平缓，不利于悬浮泥沙的扩散，同时对防污帘布设也有利。但溢流口出水流速较高，悬浮泥沙含量较大，所以以往单层防污帘的方式并不适用，为有效控制悬浮泥沙扩散，工程采用双层防污帘的布设模式，如图2。

图2 南纳泥区溢流口防污帘布设示意图

3.3.1 第一层防污帘布设

图4 防污帘布设示意图

首先在溢流口布设第一层防污帘，对溢流口形成半圆形包围形状。溢流口出水速度较高，出水流速约1.5-3m/s，实地勘查后测得出水冲击距离约在50m左右，故出水直接影响范围在半径50m内，50m范围外流速大幅减缓并开始与原水交换混合，形成混合区，悬浮泥沙开始自然沉降。如果防污帘按50m半径布设出水可能直接冲击防污帘，长时间冲击对防污帘会造成损伤，影响防污效果，且形成的冲击浪会直接翻越帘布影响到外围。

考虑以上因素，同时为使悬浮泥沙能有充分的自然沉降时间，第一层防污帘设计半径为100m，理论周长为314m。防污帘每节为20m，且考虑到涨落潮的因素，所以防污帘实际长度为320m+40m=360m（40m主要为防止落潮后部分防污帘搁浅于围堰护岸造成包围范围变小的情况，影响防治效果），共需防污帘18节，为保持半圆形包围形状，需每隔40m放锚固定，需要固定锚17个，如图3。

图3 南纳泥区溢流口防污帘设计示意图

3.3.2 第二层防污帘布设

第一层防污帘可阻挡约60%—70%的悬浮泥沙扩散，在连续吹填作业下，有部分泥沙会从防污帘底部溢出，影响到其外围，所以需要在外围布设第二层防污帘。第一层和第二层防污帘之间区域为缓冲区，该区域的悬浮泥沙基本不受溢流口出水冲击影响，扩散更加缓慢，沉降时间更长，基本不会扩散到第二层防污帘外，所以第二层防污帘外围水域基本不受悬浮泥沙影响。

第二层防污帘将采用半圆形包围形式，半径为150m，理论周长为471m。防污帘每节为20m，且考虑到涨落潮的因素，所以防污帘实际长度为480m+40m=520m（40m主要为防止落潮后部分防污帘搁浅于围堰护岸造成包围范围变小的情况，影响防治效果），共需防污帘26节，为保持半圆形包围形状，需每隔20m放锚固定，需要固定锚25个，如图3。

3.4 防污帘安装

（1）将防污帘及其他防污帘附件运送到利于防污帘下水拖带的位置（使用工作船）；

（2）购置锚及相关配件，将锚坠、锚绳、起锚绳、系拉绳和浮漂等放到小工作船上；

（3）用绳带、U型扣在排水口岸边将防污帘连接成所需长度，按顺序堆叠在指定区域，帘布堆叠时不要划伤防污帘，不要扭绞,然后将防污帘两段于岸上指定位置锚固；

（4）使用锚艇牵引配合岸上吊车吊运将防污帘牵引至水中预定位置，测量人员对预定的锚定位置定位测量，小工作船在预定位置布放配重锚坠，并将防污帘与锚坠链接好，固定防污帘的位置，定位防污帘后，检查防污帘是否有扭结；

（5）防污帘布设后，实际情况（水流、水位等外部环境的影响）往往会出现与理想形状不尽相同之处，例如出现弧形，反向弧形，变化不大位移等都属正常现象，布设情况如图四；

（6）布放完毕后，根据水深及潮位调整防污帘上的锁紧绳，使防污帘的底端与海底保持适当的空间，保证防污帘的正常使用；

（7）防污帘布设完成后定期巡视检査，如出现破损情况及时修补，以免影响防污效果。

4.实施效果

4.1 南纳泥区点位设置

本项目在南纳泥区分别布设悬浮泥沙跟踪监测点，A1、A2、A3站点为第二层防污帘外围，A4、A5站点为缓冲区，A6站点为混合区，A7站点为溢流口出水处，A8站点为导流沟，并设置远离溢流口取参照点A9，点位示意图见图5，监测指标为悬浮物（SS）（mg/L），分别于涨潮时段、落潮时段各进行1次取样，并根据《近岸海域环境监测规范（HJ442-2008）》取海面以下0.1～1m表层样，如图5。

图5 南纳泥区溢流口防污帘监测点位图

4.2 效果观测

从航拍效果图显示，大部分悬浮泥沙被阻挡在第一层防污帘以内，有少量悬浮泥沙外泄到第一层防污帘外的混合区，第二层防污帘外基本没有悬浮泥沙溢出，说明两层防污帘的防治效果较好，如图6。

图6 航拍效果图

4.3 监测结果效果分析

监测结果显示南纳泥区周围海域SS本底值为10.5mg/L。溢流口第一层防污帘内混合区2个点位的SS值为42mg/L、40mg/L，SS增量为31.5mg/L、29.5mg/L。第一层防污帘与第二层防污帘间缓冲区2个点位的SS值为26mg/L、27mg/L，SS增量为15.5mg/L、16.5mg/L；南纳泥区溢流口第二层防污帘外3个点位的SS值为19mg/L、21mg/L、22mg/L，SS增量为8.5mg/L、10.5mg/L、11.5mg/L，见图7。

图7 防污帘内外悬浮物浓度分布图

根据该区域海水水质标准执行四类水标准，悬浮物人为增量应小于100mg/L，监测结果显示防污帘外SS增量远小于海水水质三类标准限制，说明防污帘对溢流口悬浮泥沙防治效果明显。

5.结语

本工程对南纳泥区溢流口布设了两层防污帘，根据航拍观测效果和监测数据显示防污帘对南纳泥区悬浮泥沙防治效果较好，防污帘外海水水质标准满足功能区水质要求，因此，通过在航道整治项目中加强防污帘的应用能够大大减少疏浚吹填作业过程中悬浮物的溢出，减少绞吸船施工对生态环境的影响和破坏，为绿色施工提供更有力的保障，此外，防污帘属于易耗品，长期在水中可能会有破损、脱锚或连接处存在缺口的情况，应定期对防污帘进行观测和维护，保证防污帘能有效拦截悬浮泥沙。