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孟津河生态清淤及淤泥处理一体化技术探讨

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：陆志鸿徐尘

[导读]

        江苏恒基路桥有限公司江苏常州 213002
        随着社会的高速发展，人口、经济急速增加，河流两岸生活、生产出的大量废水，未经有效处理就直接排放至河流中，污染了孟津河及其支流，污染负荷严重超过了水环境承载能力，河流水体发黑发臭，大量超标氨氮磷和重金属堆积在底泥中，造成底泥严重污染，造成了孟津河水生态系统的严重破坏。
        孟津河清淤工程根据施工现场实际情况，结合现有的淤泥处理技术，有针对性的选择反铲挖泥船开挖法、淤泥转运、淤泥二次筛分、化学改性、板框压滤等多种技术组合的清淤及淤泥处理技术方案，经实际施工应用后，形成一套完整的生态清淤及淤泥处理一体化技术。
        一、工程概况
        孟津河起点为武宜运河（丫河村），由东向西在延政路（扁担河）处转向南，然后在村前再转向西与湟里河共线在村前街东再转向南，终点为武进宜兴交界处（中干河），水流方向由北向南流入宜兴界，途经牛塘镇、西太湖、嘉泽镇、湟里（村前、东安），河道全长27.83km，为通航河道。与河道相交道路较多，沿线还有环湖北路（嘉泽花博会段），其余均为村道通过，全线桥梁主要有年代久远的拱桥和近期改造的桥梁，桥梁净空4～5米，从起点至沿江高速段为石砌挡墙，部分采用砼薄壁墙防洪挡墙（集镇段），其余均为土质河堤。部分河段，地势较低，防洪堤较高。沿江高速北侧为开发区段落，沿江高速以南河道两侧堆场较少，河道西侧村庄密集，东侧为鱼塘养殖户。共处理淤泥约30.4万m3。
        二、环保生态清淤技术工艺
        1、清淤施工工艺流程

        2、反铲挖泥清淤施工方案
        （1）船舶就位
        ①挖泥船
        挖泥船就位时应注意离开护岸一定距离，以免船舶施工中对驳岸碰撞产生影响。
        ②泥驳船
        运泥驳装满后运至水利冲挖机组施工区域期间泥驳船在运泥途中，驾驶人员应加强瞭望，注意过往船只，避免发生水上交通安全。
        ③吹泥船
        吹泥船就位前要在堆土区河道边预留停船位,以便停靠作业。架设排泥管时要注意按以下几点要求：
        a.排泥管线应平坦顺直，避免死弯。出泥管口伸出排泥场围堰坡脚外的距离不小于5M，并应高出排泥面0.5M以上。
        b.排泥管接头应紧固严密，整个管线和接头不得漏水。一旦发现泄漏,及时修补或更换。
        c.支架要牢固，水陆连管处用柔性接头。
        （2）梅花形下斗法
        在挖掘较松软土质或淤泥时，特别是薄泥层情况下，可采取梅花形下斗挖泥，挖后经水流冲刷自然淌平。这种方法能提高充泥量，防止超深。
        （3）移位控制
        ①前移
        将铲斗向船头前方抛出，加力铲斗使其沉入河床并将船头微微上抬，开动定位钢桩卷扬机收起定位钢桩，待桩尖上升至淤顶以上0.5m（安全距离）后，操作挖机收臂移船（该操作可以连续进行）进关，船舶移入下一关后调整好位置下斗固定，开动定位钢桩卷扬机放下定位钢桩并使其插入泥层内（施工时达到约束船舶不移动即可），即船舶前移完成。
        ②斜移
        又称摆动前移，将铲斗往船头一侧抛出后加力沉入河床，收起另一侧面的定位钢桩，操作挖机收臂使船体以另一根定位钢桩为中心旋转，待船舶达到所需的旋转角度后下斗固定，放下移船前收起的钢桩并使其插入淤泥内，即达到斜移的目的。
        ③后退
        当挖完一丝纵向垄沟后，用铲斗撑船后退到起点，再挖一条，后退方法跟前进方法类似，起桩后挖机大臂加力向外推即可使船后退，类似用竹竿撑船，当操作熟练时，移船很是灵活方便。
        ④深度控制
        采用操纵台深度指示器+大臂上刻度进行深度控制。施工前先在挖机大臂上做好刻度，施工中首先应随时掌握潮位变化，根据刻度指示值正确掌握和调整下斗深度，把挖深控制在允许误差界限内。
        ⑤宽度控制
        要控制好挖宽．需及时准确地对标，还要控制好旋回角度，掌握好边线位置，挖齐边线堑口。挖到边线时要合理变化铲挖深度，掌握好挖抛轨迹，确保边线水探。在硬粘土边坡陡的情况下，可以用铲斗向侧面直接挖坡，对缓坡要摆动船位挖坡。本工程投入挖机水平宽度可挖10m。
        ⑥挖掘周期控制
        铲斗挖泥船挖泥操作每挖一斗的周期长短因土质、泥层厚度、斗容及水深等条件不同，运转周期相差很大．其中很大程度取决于水深及土质。应合理确定铲斗下降、起升及旋回速度。若旋回速度过快，铲斗上的土壤会被水流冲掉，造成回溜影响质量，若旋回速度过慢，则影响生产效率。
        为保证岸边结构物在施工中的稳定、安全，两岸堤坡脚下、桥墩、桥台处严格控制挖深，不得超挖，以保证构筑物的安全。
        （4）施工方法
        ①分段清淤
        根据施工船舶的性能，考虑到挖泥船最大工作半径为12米，确定每一施工分条宽度为12m，施工时分段进行挖泥，从上游到下游平行施工，每条施工完成后，采用插竹竿方法作为标识，来划分分条，以防止出现漏挖现象。
        ②分层清淤
        施工时在分条的基础上，还要进行分层开挖。考虑到反铲挖掘机一次挖泥厚度仅为1m，因此泥层较厚区域分层开挖，分层厚度设定为1m，由于施工区域的最大泥层厚度达到1m，故需分一层开挖，以减少污染，满足环保要求，保证工程质量。
        （5）障碍物的处理
        施工区若有沉船或其它障碍物，施工前探清沉船或其它障碍物的尺度、位置、范围和水下的深度，必要时利用侧扫声纳或磁力仪进行探测。
        在疏浚的范围内已查明的沉船或障碍物，首先制定清除方案，并在疏浚之前打捞清除或拆迁。当障碍物在抛泥区或去往抛泥区航线上时，设浮标标示。
        当施工过程中遇到沉船或其它障碍物而不能继续作业时，及时通知工程、监理师和业主，并尽快提出清除方案，报监理工程师批准，清除障碍。
        （6）运输
        采用反铲式挖泥船开挖时，则采用满底自行泥驳进行淤泥运输，由挖斗将开挖的淤泥存放于运泥驳，运泥驳装满后运至抛泥区。
        （7）水力吹填卸泥
        采用高压水枪对驳船中泥土进行稀释、泥浆泵吸走土，以压力管道输送泥浆至作业面，完成作业面上土颗粒沉积淤填;需要配套吊机船清仓作业（保证运输船在吹泥过程中出现的剩余土方全面清除）。
        本工程抛泥区采用吹泥船机组进行，该机组主要由三部分组成：卧式泥浆输泥系统，包括卧式泥浆泵、场内输泥硬管和橡胶管接头；清水冲泥系统，包括清水泵、冲水枪；配电箱系统，包括配电箱、防水电缆等。
        直接用高压清水泵从现河（吹泥船停泊河道以下简称现河）中抽取水，接送高压水枪把泥土进行稀释。高压水枪把驳船上的淤泥图充成泥浆，然后泥浆被固定在吹泥船上的泥浆泵抽出，抽出的泥水混合物排放至河道岸坡边围堰筑成的抛泥区内。
        三、淤泥固化及二次利用
        依据水利工程标准化施工的具体要求，本着安全、便捷、尽可能利用荒滩荒地，尽可能不征或少征用耕地、便于施工管理为目的，项目部最终选择固化站场地位于常州市武进区湟里镇岗角村。
        固化站占地面积大约130亩，其中固化站厂房区位于紧邻湟里河南岸南侧；厂房配套设施区位于固化主厂房区西侧；泥浆池位于干泥堆场南侧地块；干泥堆场位于固化站厂房区南侧。采用2台X10MZGFK800/2000-UB板框压滤机进行淤泥固化，配套设置绞吸船、空气罐、筛分系统、石灰罐、加药设备、搅拌池、均化池、硫酸房等设备。
        1、淤泥固化工艺流程

        2、淤泥固化作业方案
        （1）泥浆输送
        抛泥区采用绞吸船,旋转切割绞松河底的土壤,使淤泥与水混合成泥浆,然后利用泥浆泵，通过泥浆管输送至筛分系统。
        （2）筛分系统
        筛分系统选用的是回转式格栅，它由许多个相同的耙齿机件交错平行组装成一组封闭的耙齿链，在电动机和减速机的驱动下，通过一组槽轮和链条组成连续不断的自上而下的循环运动，达到不断清除格栅的目的。在水力的作用下，垃圾被推到格栅上，从而达到垃圾清理的目的，垃圾堆积到一定程度后，采用机械进行清理外运。
        （3）淤泥石灰干化固化
        筛分后的泥浆进入搅拌池后，在生石灰和搅拌机的作用下，温度和pH升高，进一步脱水，并且杀菌，从而保证在利用或处置过程中的卫生安全性；投加一定量的氧化钙使泥浆成碱性，可以结合泥浆中的部分金属离子形成无害的化合物达到钝化重金属离子的效果；半干化、固化，从而显著降低含水率，便于接下来的作业。
        （4）化学药剂调节
        石灰处理后的泥浆输送至均化池,通过加药设备,投入一定比例的药剂进行调理,改变泥浆的物化性能，破坏清水结构，析出游离水，泥浆中的泥石开始互相凝结，便于后续压滤机处理。
        （5）板框压滤机固化
        携带着凝结泥石的泥浆泵送至板框压滤机，利用液压系统来压榨压缩滤板中的泥浆，同时使用高压气体使泥浆获得再次压榨，泥浆得到进一步脱水，形成含水率40%以下的块状泥饼，排出的压缩水送至清水排放池进行沉淀处理、pH调整，满足相关标准后进行外排。
        （6）二次利用
        经过处理后的泥饼，氨氮磷、重金属含量大大降低，泥质达到淤泥土地利用标准和填埋标准中的泥质要求；既可以当广泛用于各种土方工程,又可以驳岸、绿化所需用土，同时还能当作农田、林地、土地改良的土料。实现淤泥的化害为利、变废为宝、资源化利用。
        四、结语
        生态清淤及淤泥处理一体化技术是符合国家提倡的可持续发展、循环经济要求的、适应新时代新形势下的环保清淤处理技术，较国内传统的淤泥堆放自然风干脱水，具有明显的社会效益与经济效益。
        1、节约土地、环保高效。对周围环境扰动较小，大大节约了土地征收补偿等系列费用,固化效率高,24h工厂化作业,降低了工程项目的管理费用；
        2、资源化利用,经过处理的泥饼可以作建筑施工、耕地、砖窑等场所所需土壤,减少了对现有土地资源的使用,间接效益明显。在当下生态治国、治水的环境下,具有广泛推广应用价值。