章江河口段清淤整治方案研究

肖鑫华

（赣州市天鹰勘测设计有限公司,江西 赣州 341000）

河道清淤是减少面源污染、改善水环境的重要举措,同时也是增加河道调蓄库容,改善水体流动性的必要手段。河道清淤疏浚首先应满足河道行洪需要,同时兼顾生态功能,因势利导,保持河流原有流势[1]。河道清淤方案涉及清淤设备的选择,输送设备选取,护堤宽度、边坡设计及工程量的计算、淤泥脱水工艺等后处理措施,文章拟结合章江河口段清淤设计方案,系统梳理清淤疏浚方案。

1 工程概况

章江是赣江上游左岸一级支流,流域地处罗霄山脉东南面；地貌以低山和丘陵为主,总体为西南高、东北低。章江河道清淤工程位于赣州市章贡区内,清淤工程始于章江水轮泵站,工程终点为八镜湖翻板坝坝址断面。根据现场调研和钻孔柱状分析,河底上部为淤泥层,下部以细砂为主,局部含卵砾石,其中淤泥厚度约0.35 m～1.5 m,主要分布在河道转弯处凸岸,上游分布较少,厚度稍薄,中下游淤泥增厚,分布变广。清淤河段范围为章江水轮泵站～橡胶坝,总长20.0 km,穿越整个赣州市城区。

2 清淤方案设计

清淤河段位于赣州市城区中心,清淤河长20 m,宽220 m～410 m,常年水深3 m～8 m,两岸防洪设施及景观绿化均已成型,沿线桥梁众多,且沿线建有第一自来水水厂及第三自来水水厂。综合以上因素考虑,选取清淤方案需工作效率高,精准度高,输泥方便且环保,对淤泥扰动影响较小,因此,设计采用链斗式挖泥船+泥驳运输方案,待初步脱水后,通过自卸汽车运至淤泥填埋场填埋处理。

2.1 清淤设备选择

根据工程的特点,清淤设备通过对链斗式挖泥船、绞吸式挖泥船、耙吸式挖泥船、水上挖掘机、水陆两用搅吸泵及移动式吸泥泵的优点和缺点进行比较,最终选择链斗式挖泥船。

2.1.1 链斗式挖泥船

链斗式挖泥船的原理是利用斗链,用泥斗在水面以下挖泥并提至水面,同时借助锚缆系统,使船体移动。链斗式挖泥船能够挖掘松散沙、淤泥等各种土质,采挖能力强,挖槽截面工整,误差小。链斗式挖泥船适宜长距离输送泥土或河面较阔的工程。

2.1.2 绞吸式挖泥船

绞吸式清淤主要由绞吸式挖泥船完成,绞吸式挖泥船由浮体、铰绞刀、上吸管、下吸管泵、动力等组成,集挖、运、吹一体化。绞吸式挖泥船是利用绞刀绞松河底土壤,与水混合成泥浆,经过吸泥管吸入泵体并经过排泥管送至排泥区。绞吸式挖泥船施工时,挖泥、输泥和卸泥都是一体化,自身完成,生产效率较高。目前,国内河道与湖泊清淤多选用装有绞刀的绞吸挖泥船。

2.1.3 耙吸式挖泥船

耙吸式挖泥船是一种装有耙头挖掘机具和水力吸泥装置的大型自航、装仓式挖泥船。挖泥时,利用泵的真空作用,将耙吸管置入河底,吸收河底的泥浆,或者直接将挖出的泥排出船外。部分耙吸式挖泥船还可以将卸载于泥仓的泥土自行吸出进行吹填,且具有良好的航行性能,不需要定位装置。其也适用于无掩护、狭长的沿海进港航道的开挖和维护,以开挖底泥时效率最高。

2.1.4 清淤设备的比较及选择

以上三种清淤设备优缺点比较见表1。

表1 各种底泥疏浚优缺点对比表

清淤河段位于赣州市城区中心,清淤河长20 m,宽220 m～410 m,水体扰动小,且河道内淤泥含沙量大,故本次清淤设备选用链斗式挖泥船。

2.2 底泥输送方式

2.2.1 输泥管运输

输泥管输送时可根据工程量、材料等情况,选择不同管径的输泥管,且施工时效率高,对周边环境的影响小。

2.2.2 泥驳运输

泥驳运输尤其自航式泥驳运输,设备简单、载货量大,能够与多种疏浚方式相协调共同作业,但会对通航产生影响。

2.2.3 皮带机运输

皮带机运输可灵活移动,运距较短。

2.2.4 自卸汽车运输

自卸汽车只能在陆地上运输脱水后的底泥,并对环境产生影响。若自卸汽车运输的距离较长,费用也会越贵。

2.2.5 输送技术优缺对比及选择

以上四种输送技术优缺点比较见表2。

表2 各种底泥输送优缺点对比表

由于治理章江河段长20 km,宽220 m～410 m,清淤工程量浩大,考虑临时堆场选址、经济及安全因素,推荐选用泥驳运输,保证连续输送,提高生产效率。

2.3 护堤宽度选择

根据规范,2 级堤防护堤地宽度取20 m～60 m,其中城市堤防的护堤宽度可根据实际情况进行适度调整。同时根据现场调查,淤泥均分布在两岸堤角处,中心区大部分为深潭,本次清淤护堤宽度取8 m。

2.4 清淤边坡设计

根据地质钻孔资料分析,河底上层为淤泥,下层为细砂,松散砂土水下边坡为1∶5～1∶10,本次选取水下边坡坡比为1∶5。

2.5 清淤工程量计算

通过水下测量地形断面结合设计边坡、设计清淤底高程计算出单个断面工程量,采用加权平均法计算两断面之间工程量,逐段累加得清淤总量,可知清淤总量为794.6 万m3（按施工时实际工程量为准）。由于清淤工程量浩大,先期实施试验段,试验段（K11+875～K13+400）四个区块,清淤量为13.12 万m3（试验段工程量包含在清淤总量内）。

2.6 脱水工艺选择

临时堆场的选择首先得考虑淤泥的脱水工艺,然后确定堆场规模。堆场脱水方法包括底泥焚烧灰制砖技术、机械脱水技术、真空预压固结技术等,比较见表3。

表3 淤泥处置方案比选表

上述淤泥处置的脱水工艺中,机械脱水技术的清淤效率高,并能直接资源化利用,使垃圾分离、砂料减量化,且底泥的体积能够减少约30%～40%。但项目河段的清淤量大且项目资金受限,故本次设计推荐采用自然条件脱水。

2.7 临时堆场规模

项目采用自然条件脱水,临时堆场的选取考虑自然脱水允许时间及场地大小因素。为尽量减小淤泥输送距离,降低运输成本,提高清淤效率,共沿线选取四个临时堆场。临时堆场辐射范围及处理淤泥量大小见表4。

表4 临时堆场分区

3 结论

章江河口段清淤后能降低水位0～0.39 m,其中水位在上游降低最大,最大降低水位为0.39 m,清淤后,可降低河床,增加有效过水断面面积,使水流畅通,有利于恢复该地区的行洪安全；河道清淤后能改善通航条件,提高通航能力,同时清淤项目的实施也将挖除污染的淤泥,提高该地区的环境质量。总之,章江河段清淤工程的经济、社会、环境效益都非常显著,将为赣州城区建设提供坚强的保障,同时也为当地的人民提供更好的条件。因此,本次清淤项目的实施很有必要。