城市建成区箱涵清淤技术探讨

发表时间:2020/1/9   来源:《城镇建设》2019年23期   作者:高贵宾 周平 蒋铁 黄立宝
[导读] 随着深圳市水环境治理的全面开展,各河道治理成为重点
前言
随着深圳市水环境治理的全面开展,各河道治理成为重点,城市建城区河道随着城市建设更新,大多被建设成为箱涵,箱涵整治成为城市河道治理的重中之重,本文主要讨论箱涵清淤技术探讨。
        一、暗涵现状分析
(1)暗涵大部分在深圳市城区,涉及范围广,线路长,沿路重要企业及市政道路等建构筑物密集,周边环境复杂。
(2)暗涵内存在错接乱排,箱涵内不明污水来源多,随机性大,流量大,降水困难,河水污染严重,而且淤泥也受到了严重的污染,成为一项严重的城市问题。受污染的淤泥中含有重金属、生活垃圾、有机质分解物等。
(3)由于淤泥中含有大量的有机质,夏秋高温季节,有机质在细菌的作用下,大量消耗暗涵内氧气,造成缺氧状态。有机质的发酵分解产生了大量H2S和CH4等有毒有害、易燃易爆气体。
(4)大量地表沉积物、生活垃圾和大气粉尘随着雨水冲刷沉积至暗涵内,因暗涵封闭,不便清理,严重压缩暗涵行洪能力。
        二、清淤方式
(1)机械清淤
装载机清淤方案施工效率较高,每台装载机一小时可清淤量约为20m3。一般小型装载机外形尺寸为5450×1960×2520mm,适用于暗涵尺寸较大段,施工时要求暗涵内通风良好,具备小型机械及施工人员入内施工条件。除此之外,还需采用临时围堰,保证干地施工条件,清淤作业时需破开箱涵顶板入内施工。
(2)人工清淤
在施工场地限制较多,施工机械无法到达的情况下,可采用人工清淤,此清淤方式可操作性强,施工方便灵活,清淤不受场地限制,清疏淤泥含水率较低,施工成本较低,但清淤效率相对较低。
(3)水力冲洗清淤
主要原理是模拟自然界水流冲刷原理,借水力作用来进行挖土、输土、填土,即水流经高压泵产生压力,通过水枪喷出一股密实的高速水柱,切割、粉碎土体,使之湿化、崩解,形成泥浆和泥块的混合,再由立式泥浆泵及其输泥管吸送。水力冲挖机组主要由三部分组成:立式泥浆输泥系统,包括立式泥浆泵、浮体、场内输泥硬管和橡胶管;清水冲泥系统,包括清水泵、输水管、冲水枪;配电箱系统,包括配电箱、防水电缆等。
(4)机器人清淤
水下爬行机器人能适应各种工作环境,可以在暗涵内部进行水下连续作业,操作非常方便。相对于人工操作检测判断淤泥堆积情况来说,机器人的利用在精度和准确度上都有较大提高,利用摄像探头,可以直观地观测到暗涵内底部淤泥堆积情况,避免了人为凭经验判断可能出现的偏差。
暗涵清淤工程中常用的小型清淤机器人技术参数:3200×1330×1150mm,控制箱尺寸重量560×480×220mm,重量为15kg,最小工作宽度:1330mm,最小工作高度:1150mm。清淤机器人为不锈钢材料,设备重量共700kg。
清淤效率:一台清淤机器人每小时可清疏淤泥6~10m3。
机器人在水下清淤疏浚过程中不引起环境的二次污染,不需要大面积破路施工,可直接在水下作业,施工期不影响暗涵正常排水,具有安全性高、高效、节能、方便操作、劳动强度小、适应作业范围广等优点。可以直接将垃圾分离并进行污泥无害化、减量化处理。但清淤机器人受限于暗涵尺寸大小,且机器人清淤投资较高。


        三、施工工艺流程
箱涵清淤作业流程如下:

        四、淤泥处置工艺
(1)淤泥运输
从箱涵内清理出来的淤泥,在现场空地晾晒并通过控源分离系统设备单元进行固化处理后,装至淤泥自卸车运至底泥处理厂进行处置,淤泥运输时做好防漏措施,驶离现场清洗车辆,防止污染道路。
(2)淤泥处理
从河道中抽排上来的底泥在这里经过除杂、洗砂、调理改性、脱水固化等工序,实现了底泥的“减量化、无害化、稳定化”处理,并为后续的“资源化”处置奠定了良好的基础。不仅余水得到妥善处理,而且对污染底泥也尽可能做到资源化利用。资源化利用系统分为两部分,一是对底泥中的含沙进行分离、清洗,可用于造地、管道工程沟槽回填等工程;二是对余土进行资源化利用探索,经脱水、固化和无害化处理后形成的余土,未来也可以用于工程建设、烧制陶粒等。
        五、清淤施工中的重难点及对策
城市建城区箱涵清淤施工作业涉及有限空间作业,箱涵多为封闭或者部分封闭,与外界相对隔离,出入口狭窄,自然通风不良,易发生中毒和窒息、淹溺、触电、坍塌、火灾、爆炸等事故,因此安全工作是清淤施工的重难点。
(1)防淹溺
作业前,施工单位应对箱涵现场作业空间、现状挡墙结构及稳定情况、现状通风情况、水深、潮汐、积泥厚度、上游支渠(管)、排放口、水库等来水情况等做好调查,作为制定安全专项施工方案、应急救援预案、防洪度汛方案的依据。
在箱涵作业部位水流下游开孔处或明渠段设置应急拦截救援口(第二逃生口),设置拦截网、爬梯、安全绳、救生圈及救身衣等救援设备。
(2)防中毒和防窒息
箱涵通风应采取自然通风加机械通风,首先箱涵应按设计距离设置开口点,并在合适位置加设通气井,机械通风应将凤送至作业面,禁止采用纯氧通风换气。
箱涵作业前,须进行气体检测,对有毒有害气体进行分析,检测氧气、可燃性气体、有毒有害气体浓度并如实记录,气体检测指标符合国家标准的安全要求后,方可进入。氧气含量应在19.5%以上,23.5%以下。气体检测的时间不得早于作业开始前30分钟,在作业过程中必须进行连续气体检测。
在作业环境条件可能发生变化时,应对作业部位中危害因素进行连续检测。在未准确测定氧气浓度、有毒有害气体、可燃性气体等浓度前,严禁进入作业。
箱涵作业人员应使用隔离式防毒面具,不应使用过滤式防毒面具和半隔离式防毒面具以及氧气呼吸设备,防护设备必须按相关规定定期进行维护检查,严禁使用质量不合格的防毒和防护设备。
(3)防触电
箱涵作业时所用的一切电气设备,必须符合有关用电安全技术操作规程。照明应使用安全矿灯或12伏以下的安全灯,使用超过安全电压的手持电动工具、水泵等设备,应按照规范相关要求执行。
(4)防火灾、防爆炸
箱涵作业部位有可燃性气体或可燃性粉尘存在时,所有的检测仪器、电动工具、照明灯具等,必须使用符合国家标准或行业标准要求的防爆型产品,配备足够的灭火器材。
(5)防高处坠落、防物体打击
施工单位应做好箱涵作业部位井口、洞口、出入口的围挡和临边防护,设置醒目的警示标志标识。
传递作业工具和提升杂物时,应用绳索系牢,下方作业人员应躲避。
高处作业时,作业人员应使用防坠器和全身式安全带。
作业人员应使用合格的安全帽,并按规定正确佩带和使用。
        六、结语
城市箱涵就好比城市的“血管”,定期清理疏浚,是保持城市的活力,促使城市的健康发展重要的一环。
        参考文献:
[1]张磊 , 李泽 , 邓远见 , et al. 机器人在暗涵清淤中的应用[J]. 云南水力发电, 2017.
[2]肖兆剑. 武钢工业港排水箱涵淤积物沉积状况分析研究[D]. 武汉理工大学, 2009.
[3]罗蛟均, 李威, 朱明, et al. 浅谈城区暗涵黑臭水体治理方法[J]. 中国资源综合利用, 2018(8):58-60.
[4]张荣荣. 城市中小河道清淤技术的应用[J]. 山西建筑, 2019, 45(01):189-190.
[5]张应盛 , 杨家全 , 蒋稳坤 , et al. 松岗河河道清淤施工工艺[J]. 云南水力发电, 2017.
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