(1.中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066；2.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 崇州，611231)

近年來，隨著工業(yè)社會的快速發(fā)展，河渠淤積物也隨之增厚增多，嚴(yán)重污染河渠水體，不僅對原水域的生態(tài)造成破壞，亦對人們的生活品質(zhì)及健康產(chǎn)生了較大影響。城市河渠周邊多為民用建筑物及市政道路，河渠疏浚受機(jī)械可作業(yè)空間的限制、疏浚后淤泥堆存外運(yùn)受場地的限制、不同污染源造成的水體污染處理受方法的限制，諸多問題給城市河渠污染及淤泥的治理帶來了難題。東湖港作為武鋼備用水源及武漢市青山區(qū)污水處理廠尾水排放口，港渠河道受重金屬及城市生活污水的污染較為嚴(yán)重，河渠較為狹窄，淤積物處理后外送擔(dān)心再次污染周邊環(huán)境。因此，確定合理有效的淤泥處理方法，制定經(jīng)濟(jì)可行的清淤技術(shù)方案是非常關(guān)鍵的。

1 東湖港河渠淤泥處理

東湖港是長江大保護(hù)中連接長江與東湖的重要渠道，作為城區(qū)內(nèi)跨主干道的渠道其施工紅線較狹窄。與此同時(shí)，港渠因常年淤積受到了嚴(yán)重束窄，加上作業(yè)條件為線性施工，常規(guī)絞吸方案往往無法實(shí)施。此外，以往的水力沖洗方案吸取后的淤泥需大量淤泥池，抽取上岸后的淤泥黑臭無比且沖洗稀釋后含水率較大，必須及時(shí)清理出城區(qū)。若長時(shí)間內(nèi)淤泥不能固化外運(yùn)將無法為下一輪淤泥沖洗上岸提供堆放場。鑒于以上問題，本文擬探討適合城市狹窄河渠的淤泥疏浚方案。

1.1 施工布置原則

根據(jù)合同文件、施工圖紙、渠道淤泥固化方案調(diào)整報(bào)告等，對本工程淤泥、流砂開挖及固化的機(jī)械設(shè)備、淤泥固化池等進(jìn)行合理布置，擬定本工程的施工布置原則。

(1)針對合同文件要求及建設(shè)單位提供的施工作業(yè)面，進(jìn)行合理規(guī)劃布置淤泥固化池，施工場地內(nèi)淤泥池面積不足時(shí)，可就近在紅線外臨時(shí)租賃土地；

(2)渠道淤泥施工作業(yè)面和淤泥池容量按施工總進(jìn)度及施工強(qiáng)度的需要進(jìn)行組織設(shè)計(jì)，現(xiàn)場布置力求緊湊、合理、方便使用，規(guī)模精簡，管理集中、調(diào)度靈活、運(yùn)行方便、節(jié)約用地及安全可靠；

(3)施工場地及營區(qū)均按要求配置足夠的環(huán)保設(shè)施，按照綠色環(huán)保施工的需要進(jìn)行場地規(guī)劃，所有施工生產(chǎn)設(shè)施的布置均滿足安全生產(chǎn)、文明施工的要求。

1.2 施工道路布置及場地布置

根據(jù)建設(shè)單位提供的施工場地，其中部分施工場地內(nèi)的房屋、樹木等在短時(shí)間內(nèi)無法拆除。針對此問題，場地淤泥固化池的布置根據(jù)現(xiàn)有施工作業(yè)面進(jìn)行布置。地質(zhì)條件較好的地段采用建筑垃圾進(jìn)行道路鋪筑，地質(zhì)條件差的地段采用2cm厚的鋼板進(jìn)行鋪路，施工道路在渠道東西兩側(cè)進(jìn)行布置，沿渠道每500m修建至基坑施工道路。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際施工情況，在場地較寬的部位修建淤泥池，渠道沿線共布置21個(gè)淤泥池，以滿足現(xiàn)場淤泥固化需要。

1.3 主要施工工藝流程

原位處理方法即為淤泥原位攪拌固化，采用固化設(shè)備直接在現(xiàn)狀淤泥上攪拌，同時(shí)摻入固化劑，使淤泥含水率大大降低。該技術(shù)較為成熟，在施工時(shí)采用淤泥固化機(jī)、強(qiáng)力攪拌頭，將粉劑固化材料通過高壓輸送系統(tǒng)輸送至旋轉(zhuǎn)接頭，再利用高壓旋噴攪拌與強(qiáng)制式攪拌雙重作用，確保粉劑固化材料與泥質(zhì)軟土充分混合粘結(jié)，實(shí)現(xiàn)泥質(zhì)軟基的原地固結(jié)。固化劑要求選用環(huán)保產(chǎn)品，其施工程序?yàn)椋河倌喙袒夭贾谩倌喙袒胤艠印倌喙袒亻_挖→渠道淤泥開挖→淤泥固化→池內(nèi)淤泥開挖及外運(yùn)→淤泥池回填。

1.3.1 淤泥固化池布置

根據(jù)本工程的特點(diǎn)，為保障施工工期、場內(nèi)交通運(yùn)輸、渠道擋墻施工，部分淤泥固化池需布置在施工區(qū)域以外(場外征地)。淤泥固化池沿渠道兩側(cè)布置，其固化池面積、深度、施工方式等依據(jù)施工場地情況布置。

1.3.2 淤泥固化池放樣

對淤泥固化池布置位置、面積、現(xiàn)場實(shí)際地形、設(shè)計(jì)渠道邊線等進(jìn)行測量放線，并標(biāo)出控制樁位。在施工區(qū)域外布置的淤泥池，需征得業(yè)主同意后監(jiān)理現(xiàn)場見證，以確定征地面積。

1.3.3 淤泥固化池土方開挖

本工程施工區(qū)域地形情況較為復(fù)雜，需根據(jù)不同地形進(jìn)行淤泥固化池施工，并在池體周圍設(shè)置40cm×40cm排水溝，將雨水及淤泥沉淀后的積水引排至集水坑中，再集中抽排至指定地點(diǎn)。

淤泥固化池開挖前先采用SD22推土機(jī)對現(xiàn)狀地形進(jìn)行平整，池體采用CAT320D反鏟開挖，開挖土方根據(jù)現(xiàn)場情況就近堆放(距離淤泥固化池控制在3m以上)或運(yùn)至集中堆料場，淤泥固化池開挖深度為0.5m，池體四周圍堰高度0.5m，坡比為1∶1。淤泥固化池?cái)嗝嫒鐖D1所示。

圖1 淤泥固化池?cái)嗝媸疽?/p>

1.3.4 渠道淤泥開挖

渠道內(nèi)抽排水完成后，進(jìn)行渠道淤泥開挖。淤泥開挖方式根據(jù)現(xiàn)場淤泥池布置位置及形式確定，主要分為四臺液壓反鏟接力和兩臺長臂液壓反鏟接力一臺液壓反鏟兩種開挖方式。

(1)四臺液壓反鏟接力

因部分施工場地?zé)o法進(jìn)行移交，淤泥固化池設(shè)置在渠道一側(cè)，為了完成渠道另一側(cè)淤泥清理工作，需要在渠道內(nèi)鋪設(shè)鋼板，以方便液壓反鏟施工，鋼板厚度2cm、長度6m、寬度3m。根據(jù)現(xiàn)狀渠道寬度及長度，采用四臺液壓反鏟為一組，并多組同時(shí)施工。施工順序由遠(yuǎn)到近進(jìn)行接力，并將淤泥直接轉(zhuǎn)運(yùn)至固化池內(nèi)。該淤泥開挖方式施工布置見圖2。

圖2 四臺反鏟接力開挖渠道淤泥施工布置(淤泥單側(cè)堆放)

(2)兩臺長臂液壓反鏟接力一臺液壓反鏟

渠道淤泥開挖部位距離淤泥池較遠(yuǎn)，且渠道兩側(cè)可同步進(jìn)行開挖施工，則采用兩臺20m長臂液壓反鏟供料給一臺CAT320D液壓反鏟配合施工，長臂反鏟先將淤泥拔至岸邊，CAT320D反鏟再將淤泥挖運(yùn)裝至20t自卸車，并運(yùn)至淤泥固化池。該淤泥開挖方式施工布置見圖3。

圖3 兩臺長臂液壓反鏟接力一臺液壓反鏟施工布置

1.3.5 淤泥固化

(1)固化劑試驗(yàn)及選用

在渠道完成抽排水后，采用環(huán)刀法在渠道內(nèi)對淤泥取樣，根據(jù)取樣淤泥成分分析，確定適合東湖港渠道淤泥的固化劑為ZYZ325型高效清潔固化劑。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)分析，建議工藝試驗(yàn)固化劑摻量為8%，具體可根據(jù)含水率浮動及現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)行淤泥成分分析的同時(shí)，完成了淤泥樣品的物理參數(shù)檢測，具體數(shù)值見表1。

表1 東湖港淤泥物理性能參數(shù)

為便于檢查和控制固化后淤泥的物理參數(shù)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)增加了兩組物理參數(shù)試驗(yàn)。主要控制參數(shù)為淤泥經(jīng)摻入固化劑后的物理性狀是否改變。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室固化后，兩組淤泥物理特性均發(fā)生變化(試驗(yàn)結(jié)果見表2、表3)，不同摻混固化劑含量下相應(yīng)的泥漿含水率和液限變化曲線見圖4、圖5。

表2 淤泥固化后物理特性變化(一組)

表3 淤泥固化后物理特性變化(二組)

圖4 不同摻混固化劑含量下泥漿含水率和液限變化曲線(一組)

圖5 不同摻混固化劑含量下泥漿含水率和液限變化曲線(二組)

根據(jù)淤泥固化試驗(yàn)，選用的固化劑為ZYZ325型成品環(huán)保固化劑，摻加比例為7%。該固化劑為粉狀產(chǎn)品，必須采用封閉式罐車進(jìn)行運(yùn)輸。

(2)淤泥固化施工方法

根據(jù)每個(gè)淤泥池體積，在淤泥堆放達(dá)到池頂高度后計(jì)算出固化劑摻量。罐車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場前需進(jìn)行過磅稱重，以控制淤泥固化效果及質(zhì)量。先將固化劑平均灑至淤泥表面，固化設(shè)備采用PC300(CAT320D)反鏟，上下翻動攪拌5～6次，并按順序依次進(jìn)行，以滿足固化劑攪拌均勻的要求，達(dá)到固化效果。

2 東湖港河渠清淤方案比較

東湖港渠道全長約4700m，控制走廊寬度100m～140m，設(shè)計(jì)上開口寬度30m，設(shè)計(jì)流量30m3/s。東湖港曾作為武鋼工業(yè)用水水源，也是周邊污水排放點(diǎn)，其常年淤積污染嚴(yán)重，水體黑臭，區(qū)域生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重?fù)p壞。由于東湖港多年淤積未清淤導(dǎo)致淤泥工程量大，平均深度4m～6m不等。同時(shí)，岸坡沼澤地多導(dǎo)致水位較低、過水?dāng)嗝妾M窄，沿線居民的生活垃圾扔入渠道導(dǎo)致淤泥雜質(zhì)較多。東湖港兩側(cè)多為住宅區(qū)及現(xiàn)狀道路，因此，施工紅線范圍較窄不具備設(shè)置大型淤泥堆場的條件。此外，渠道兩岸還需修建擋墻，施工工期僅400d。綜合上述條件及現(xiàn)場調(diào)研，最終選取了兩種清淤方案進(jìn)行比較。

2.1 排干擠淤方案

2.1.1 主要施工流程

首先修筑圍堰，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇合適的長度填筑圍堰；其次設(shè)置排水通道，將圍堰內(nèi)的水抽排完之后，在渠道兩側(cè)每隔50m設(shè)置一個(gè)集水坑，及時(shí)抽排水；再者在擋墻基礎(chǔ)處擠壓塊石，將淤泥擠至渠道中間；最后將渠道的淤泥轉(zhuǎn)運(yùn)至岸邊淤泥固化池內(nèi)進(jìn)行固化、外運(yùn)。

2.1.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)

(1)方案優(yōu)點(diǎn)：施工流程及施工設(shè)備都比較簡單；清淤和擋墻可同時(shí)施工，節(jié)約工期；清淤施工不受淤泥中的雜質(zhì)影響；施工占地小，淤泥處理成本較低。

(2)方案缺點(diǎn)：容易受天氣影響；擋墻施工速度快于清淤速度，擋墻成型后不便于渠道內(nèi)清淤及回填施工。

2.2 干挖清淤方案

2.2.1 主要施工流程

首先修筑圍堰，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇合適的長度填筑圍堰；其次設(shè)置排水通道，將圍堰內(nèi)的水抽排完之后，在渠道兩側(cè)每隔50m設(shè)置一個(gè)集水坑，及時(shí)抽排水。清淤施工采用1臺20m長臂挖掘機(jī)、1臺短臂挖掘機(jī)和2輛20t自卸車為一組，組成階梯隊(duì)列。短臂挖掘機(jī)在河底配合2塊鋼板將河底淤積物向渠道岸邊清理，盡可能的將淤積物放到邊坡底部；長臂挖掘機(jī)在邊坡頂部，將短臂挖掘機(jī)清理的淤積物及邊坡上的草皮樹根等直接運(yùn)至淤泥池內(nèi)，距離淤泥池較遠(yuǎn)的部位需轉(zhuǎn)運(yùn)至20t自卸車內(nèi)，再運(yùn)至淤泥池內(nèi)；利用淤泥固化機(jī)強(qiáng)力攪拌頭進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬蠊探Y(jié)，待24h固結(jié)完成后裝車外運(yùn)。

2.2.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)

(1)方案優(yōu)點(diǎn)：施工流程及施工機(jī)械均簡單易操作；清淤效率高、速度快，清除底泥干凈、徹底；產(chǎn)生的淤泥含水率較低，便于后續(xù)處理。

(2)方案缺點(diǎn)：要將渠道內(nèi)以及外來的水抽干，增加了圍堰和抽排水的成本。

2.3 清淤方案比較確定

從排干擠淤和干挖清淤的施工流程和優(yōu)缺點(diǎn)來看，排干擠淤雖然前期可以同時(shí)進(jìn)行擋墻施工，但影響了后期清淤施工；干挖清淤前期擋墻和清淤施工不能同時(shí)進(jìn)行，但清淤到了一定階段后，則可同步進(jìn)行，既提高了施工效率，又縮短了施工工期，節(jié)約了施工成本。通過經(jīng)濟(jì)和方案可行性分析比較后，最終選擇干挖清淤施工方案。

2.4 池內(nèi)淤泥開挖及外運(yùn)

淤泥固化及清淤施工效果必須滿足市政管理單位及渣土收納場要求，外運(yùn)車輛嚴(yán)格按指定線路行駛，并對車輛進(jìn)行沖洗干凈及車廂頂部加蓋帆布，達(dá)到外運(yùn)條件要求后，再進(jìn)行淤泥外運(yùn)。淤泥外運(yùn)采用的機(jī)械設(shè)備為CAT320D液壓反鏟和20t自卸車，先將淤泥集中收集，再采用CAT320D液壓反鏟給20t自卸汽車裝車。運(yùn)輸至渣場后，采用150kW推土機(jī)推平，20t輪胎式壓路機(jī)壓平。

2.5 淤泥池回填

渠道各段清淤施工完成后，淤泥池應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的回填處理，處理方式如下：

(1)施工區(qū)域以內(nèi)的淤泥池在淤泥外運(yùn)清理完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行地形平整，以便于后續(xù)施工；

(2)施工區(qū)域以外的(臨時(shí)租賃土地)淤泥池在淤泥外運(yùn)清理完成后，根據(jù)原地形進(jìn)行恢復(fù)。

3 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)會越來越重視，越來越多的河流和湖泊等要進(jìn)行清淤和疏浚，在制定清淤施工方案的時(shí)候需要因地制宜，考慮河道的各種條件和干擾因素選取最適合的方案；另外目前清淤工程中的一些新技術(shù)、新方法以及新設(shè)備大多是基于大河流和大湖泊而深入研究的，中小河道尤其是狹窄河渠的淤泥處理方法、清淤設(shè)備及技術(shù)還需要進(jìn)一步的實(shí)踐。