查道平 黃萬(wàn)凌 孫淼焱 周睿哲

上海建工（浙江）水利水電建設(shè)有限公司 上海 200082

當(dāng)前，對(duì)疏浚底泥的傳統(tǒng)處理方法是將底泥露天堆場(chǎng)進(jìn)行脫水處理，但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境的變化，此方案存在眾多不足，如占用大面積的土地資源且需要修建圍埝、脫水減容效果差、時(shí)間久、工期結(jié)束后需要二次運(yùn)輸、露天作業(yè)等，無(wú)法控制污染物的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散。而目前采用的機(jī)械脫水、固化工藝只適合處理量不大的疏浚底泥，由于成本過(guò)高，故不適合大量的底泥脫水處理工藝。針對(duì)以上傳統(tǒng)底泥脫水的缺點(diǎn)，筆者在設(shè)計(jì)與施工中采用了土工管袋的快速脫水技術(shù)，國(guó)內(nèi)外已有的工程實(shí)踐證明，土工管袋對(duì)疏浚底泥脫水的方法既經(jīng)濟(jì)又快速，其具有脫水耗能小、污染底泥完全封閉處理、無(wú)需設(shè)備維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)[1-6]。

1 土工管袋操作要點(diǎn)

1.1 管袋的選擇

土工管袋選用高強(qiáng)度的聚丙烯材質(zhì)，其技術(shù)參數(shù)一般為：橫向抗拉強(qiáng)度大于95 kN/m，延伸率為10%；縱向抗拉強(qiáng)度大于70 kN/m，延伸率為15%；頂破強(qiáng)度超過(guò)7 kN/m，等效孔徑在0.3～1.0 mm之間，滲透率大于12 L/（m2·s）。

1.2 脫水藥劑的選擇及滴定試驗(yàn)

底泥特性的不同，如成分、有機(jī)質(zhì)含量、土壤類(lèi)別等不同，將影響到泥漿脫水的效率及出水水質(zhì)情況。因此，工程實(shí)施前，應(yīng)先進(jìn)行滴定試驗(yàn)，選擇合適的藥劑品種以及加水后的濃度。本工程經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及采集數(shù)據(jù)分析，最終選擇了聚丙酰胺作為脫水藥劑。

1.3 土工管袋脫水場(chǎng)地的建設(shè)

土工管袋的脫水場(chǎng)地必須平坦，任何雜物都有可能會(huì)對(duì)管袋造成破壞，因此像石頭、樹(shù)根等都應(yīng)該被移除。除此之外，還應(yīng)該修建一條排水溝來(lái)容納土工管袋中流出的水并對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)流，排水溝須能容納排水和降雨，以免直接影響環(huán)境。

為了防止土工管袋濾出液進(jìn)入土壤污染地下水，有必要鋪設(shè)土工膜防滲層，土工膜表層要鋪設(shè)無(wú)紡?fù)凉た椢锉Ｗo(hù)層，再在保護(hù)層上鋪設(shè)礫石排水層。礫石排水層可在提高最終出水效果的同時(shí)作為管袋的基礎(chǔ)加固（圖1）。

此外，場(chǎng)地建設(shè)還需考慮后期機(jī)械、設(shè)備及人員交通的需要，在適當(dāng)?shù)奈恢每紤]施工便道。

1.4 土工管袋的展開(kāi)

展開(kāi)土工管袋之前，先將管袋放至指定位置，然后在人工或小型機(jī)械協(xié)助下依次展開(kāi)。第一次土工管袋的充填很重要，可用繩將載重物與土工管袋兩側(cè)的固定處連接并在其兩側(cè)堆疊沙袋來(lái)避免充填過(guò)程中的擺動(dòng)問(wèn)題。

1.5 泥漿管路安裝

由于疏浚船自備的泥漿泵與揚(yáng)程很難將排泥口與管袋的充填口直接連接，因此需設(shè)置若干個(gè)分支充填口，充填口之間應(yīng)有一定的間距。為了控制底泥充入的流量和體積，需在充填口設(shè)置閥門(mén)。分支口的管材宜采用高強(qiáng)度、高耐壓的橡膠軟管，連接內(nèi)管宜采用硬管，并以卡箍的方式連接。

管路安裝時(shí)，應(yīng)考慮讓藥劑在充填之前充分混合，提高脫水效果，其設(shè)計(jì)安裝特意考慮了回路系統(tǒng)，以適當(dāng)延長(zhǎng)藥劑混合時(shí)間（圖2）。

圖1 脫水場(chǎng)地建設(shè)實(shí)景

圖2 泥漿管路布置

1.6 加藥系統(tǒng)設(shè)備安裝

脫水助劑加藥系統(tǒng)根據(jù)底泥處理工程量及工期綜合考慮，本工法共設(shè)置2套工作系統(tǒng)，主要由Geotube?STK蜂窩立體透水結(jié)構(gòu)土工容器（納泥容積1 000 m3/條）、溶藥罐（5 m3＋5 m3）、偏心電機(jī)攪拌系統(tǒng)2套（定制）、干粉振動(dòng)給料系統(tǒng)2套（定制）、螺桿輸送泵2臺(tái)等組成（圖3）。

1.7 底泥造漿施工

為保證泥漿脫水的效果及出水水質(zhì)，泥漿相對(duì)密度及流量需與藥劑工作系統(tǒng)效率相匹配，在工程實(shí)施后，應(yīng)進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，以磨合各個(gè)環(huán)節(jié)。本工法因底泥疏浚采取反鏟挖泥船，船舶運(yùn)輸?shù)墓に?，因此底泥造漿需從泥駁船吹運(yùn)至堆場(chǎng)。底泥造漿采取水力沖挖的方式，過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況，需調(diào)節(jié)泥漿濃度，以達(dá)到最佳試驗(yàn)效果（圖4）。

圖3 加藥系統(tǒng)安裝實(shí)景

圖4 底泥造漿實(shí)景

1.8 泥漿充填

泥漿開(kāi)始充填后，為防止管袋脹破，需在施工現(xiàn)場(chǎng)密切觀察管袋容積變化，一般土工管袋極限充填高度為2.5 m，根據(jù)泵送工作效率，一次充填時(shí)間約需2 h，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行管路切換，待管袋脫水完成后再繼續(xù)施工。一個(gè)容量1 000 m3的土工管袋充填周期約為5 d。

若要進(jìn)行土工管袋的堆放，必須在第1層土工管袋完全固化后才能進(jìn)行第2層管袋的鋪設(shè)與充填。第1層土工管袋相鄰位置的凹槽可選擇相似骨料進(jìn)行填平處理，以保證第2層土工管袋充填的穩(wěn)定性（圖5）。

1.9 尾水處理

土工管袋出水的效果可通過(guò)改變藥劑的添加量來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)管袋自身來(lái)調(diào)節(jié)效果，如采取多次涂刷管袋、適當(dāng)敲打、適當(dāng)荷載預(yù)壓等多種方式來(lái)提高脫水效果。因出水較多，應(yīng)及時(shí)通過(guò)水泵排出集水溝的尾水，提高脫水效率。經(jīng)過(guò)數(shù)次充填及脫水，當(dāng)土工管袋內(nèi)泥漿容量達(dá)到設(shè)計(jì)管袋容量后，即完成充填工作，后續(xù)其自然脫水直至固化完成，約3周時(shí)間即可降低至含水率40%以下。

2 效益分析

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

采用傳統(tǒng)方法處置河道疏浚底泥的材料費(fèi)、人工費(fèi)和機(jī)械費(fèi)需110元/m3，采用生態(tài)環(huán)保土工管袋法處置河道疏浚底泥的費(fèi)用為70元/m3，節(jié)約了40元/m3的成本。

2.2 社會(huì)效益

采用本工藝進(jìn)行河道疏浚底泥處置施工，相比傳統(tǒng)方法，大大減少了場(chǎng)地征地費(fèi)用以及場(chǎng)地建設(shè)費(fèi)用。通過(guò)添加藥劑，土工管袋能最大限度地截留底泥中的固體顆粒，脫水后底泥含水率可降至40%以下，性狀大為改觀，可輸送性強(qiáng)，利用該工藝的集成和優(yōu)化，既可對(duì)各類(lèi)湖庫(kù)疏浚增容，又完成底泥污染的治理和周邊環(huán)境的布局。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 蘇州河四期底泥疏浚中試驗(yàn)工程背景

蘇州河底泥主要分布于祁連山路以東，有底泥區(qū)面積約占整個(gè)工程面積的7.7%，無(wú)底泥區(qū)主要分布于祁連山路以西，受河道疏浚影響，底泥厚度0.05～0.30 m，面積約占92.3%。蘇州河底泥深度在0～0.3 m之間的淤積量為2.6×105m3，約占總底泥量的61%，深度大于1 m的淤積量為1.68×105m3，占總量的39%。本工程底泥疏?？偡搅考s為1 827 900 m3，污染特性主要體現(xiàn)在重金屬、氨氮和總磷的復(fù)合污染。

3.2 實(shí)施結(jié)果分析

1）土工管袋濾出水水質(zhì)分析。通過(guò)對(duì)土工管袋濾出水水樣進(jìn)行常規(guī)物理指標(biāo)（pH、色度、懸浮物）、氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽（氨氮、總氮、總磷）、需氧量（5日生化需氧量、化學(xué)需氧量）、重金屬、石油類(lèi)、有機(jī)農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、酚類(lèi)化合物、硝基苯類(lèi)化合物等檢測(cè)，并對(duì)照DB31 199—2018《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，上述指標(biāo)均能滿(mǎn)足排放限值的要求。

2）土工管袋處理后底泥質(zhì)量分析。土工管袋處理后的試驗(yàn)結(jié)果表明，處理后底泥含水率在29.8%～37.1%之間，pH在7.79～8.62之間，屬于弱堿性。底泥中鎘、鉛、砷、汞、鉻、鋅、銅、鎳8種重金屬和苯并（a）芘、六六六（六氯環(huán)己烷）、滴滴涕（雙對(duì)氯苯基三氯乙烷）3類(lèi)有機(jī)化合物的含量均低于農(nóng)用水田之外其他土的風(fēng)險(xiǎn)篩選值，8種重金屬的含量均能滿(mǎn)足綠化種植用土的Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn) （圖6）。

圖5 土工管袋充填

圖6 脫水固結(jié)完成后土工管袋堆場(chǎng)

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本工藝具有節(jié)約勞動(dòng)力、全過(guò)程封閉、環(huán)境友好、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，今后將更多地應(yīng)用到河流、湖泊疏浚底泥的脫水處理中。該工藝受到了業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位的一致好評(píng)，不但提高了本企業(yè)的施工技術(shù)水平，節(jié)約了大量的人力、機(jī)械投入，降低了施工成本，也為我公司在社會(huì)上樹(shù)立了良好的形象。隨著工程施工的不斷優(yōu)化，土工管袋技術(shù)將在河道疏浚底泥治理領(lǐng)域產(chǎn)生更大的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

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