李 廣 陳 龍 劉興峰

中國(guó)電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司

1 引言

巢湖是全國(guó)五大淡水湖之一，在蓄洪、給水、水產(chǎn)飼養(yǎng)、旅游等方面起到強(qiáng)大作用。同時(shí)也是全國(guó)重點(diǎn)防治的“三河三湖“之一。多年以來(lái)，各類(lèi)污染源進(jìn)入河湖，經(jīng)過(guò)積累，逐步留存了大量污染底泥，成了巢湖主要的污染源頭。整個(gè)巢湖清淤試點(diǎn)區(qū)域面積為5.52km2，清淤深度為20cm～50cm，平均清淤深度基本控制在0.29m，清淤工程量為158.8萬(wàn)立方米。淤泥是由河湖中污染物持續(xù)堆積而成的，是河湖內(nèi)源污染的起點(diǎn)，引發(fā)河湖二次污染，從而導(dǎo)致水污染、富營(yíng)養(yǎng)化和水藻的爆發(fā)；從而造成河湖中水體缺氧，而且嚴(yán)重破壞著周邊水與生態(tài)環(huán)境。

生態(tài)清淤就是在符合環(huán)保的條件下，以利用合適的機(jī)器進(jìn)行淤泥固化等一系列處理工藝，以實(shí)現(xiàn)淤泥的資源再利用，以改進(jìn)河湖水質(zhì)及生物生息環(huán)境，促進(jìn)水生態(tài)體系的恢復(fù)，避免淤泥二次污染。

2 清淤的特點(diǎn)及目的

（1）在河湖清淤過(guò)程中，應(yīng)盡可能地減少泥沙攪拌，防止底泥四處擴(kuò)散、泄漏措施，避免對(duì)河湖產(chǎn)生“二次污染”現(xiàn)象。

（2）在清除沉積已久的污染底泥時(shí)，要注意保護(hù)河湖底原始底泥不被毀壞，以便于水生植被及生物種群的生態(tài)平衡。

（3）對(duì)淤泥輸送上岸后，通過(guò)淤泥干化余水處理分離，經(jīng)脫水分離的底泥進(jìn)入臨時(shí)堆場(chǎng)，余水經(jīng)過(guò)高效截留澄清及水質(zhì)監(jiān)測(cè)，在余水滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)回排至湖區(qū)，避免污染物對(duì)環(huán)境的次生污染。

（4）采用固化劑與底泥充分混合，生成膠凝物質(zhì)，黏結(jié)土顆粒，進(jìn)行水化反應(yīng)將淤泥固化處理，可將含水率較高、強(qiáng)度較低的淤泥轉(zhuǎn)化為工程回填用土進(jìn)行資源再利用。淤泥固化實(shí)施時(shí)產(chǎn)生大量的氨氣殺滅淤泥中滋生的病菌、寄生蟲(chóng)、病毒等，從而使得PH值導(dǎo)致病毒、寄生蟲(chóng)卵、病菌等失活，淤泥中的重金屬穩(wěn)定，滿(mǎn)足《綠化種植土壤》（CJT 340—2011）《園林綠化栽植土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（DGTJ08—231—2013）中對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量要求的指標(biāo)。

3 主要施工方法及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

圖1 工藝流程圖

3.2 施工要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

（1）技術(shù)準(zhǔn)備。項(xiàng)目部施工技術(shù)管理人員熟悉圖紙，編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案，同時(shí)對(duì)各類(lèi)作業(yè)人員的安全技術(shù)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行交底工作。

（2）設(shè)備準(zhǔn)備。根據(jù)清淤工程量和工期要求選擇絞吸船，挖掘機(jī)、壓路機(jī)、帶式壓濾機(jī)等設(shè)備按需求準(zhǔn)備。

3.2.2 絞吸船清淤疏浚

（1）排泥管線布設(shè)。絞吸式挖泥船在清淤前首先要鋪設(shè)一條配套的排泥管，主要以不影響周邊環(huán)境和最小排泥輸送距離為最優(yōu)原則，可以使用潛管并適當(dāng)配以生產(chǎn)必需的浮管連接至水下潛管一端，沿陸地管線一直延伸至堆土圍護(hù)區(qū)，進(jìn)入排泥堆積場(chǎng)內(nèi)。

（2）浮管敷設(shè)。絞吸式挖泥船通常采用長(zhǎng)6m鋼管穿浮筒形式布設(shè)浮管，為使得泵管間有良好的活動(dòng)空間通常采用1.5m橡膠軟管連接，在浮管鋪設(shè)時(shí)要形似流線彎曲，并采取錨定位，防止水流及風(fēng)速造成管道擺動(dòng)，影響施工。

（3）潛管敷設(shè)。水下潛管在鋪設(shè)之前要選擇一塊寬敞、平整的場(chǎng)地進(jìn)行輸泥管的連接，輸泥管在連接時(shí)為確保流線彎曲自由，毎相隔3節(jié)采用柔性橡膠管連接，管線一端采用專(zhuān)用橡膠墊圈封堵，使用絞吸船拖入水中，并在水中潛行至預(yù)定的方位點(diǎn)，連接的兩點(diǎn)通過(guò)配備的水泵及空氣壓縮機(jī)以1.8m3∕min的速度，為使管線下潛可以向潛管內(nèi)注水以及呼吸閥排氣共同實(shí)現(xiàn)。

（4）岸管敷設(shè)。在岸上鋪設(shè)的管道主要有鋼管及不同的彎頭，橡膠墊等構(gòu)成，使用法蘭加橡膠墊，并以螺栓輔助連接。在岸上管道鋪設(shè)時(shí)多為人工挑抬施工，過(guò)程中要保證鋪設(shè)的管道平順，盡量避免出現(xiàn)打的死彎道。

（5）絞吸式挖泥船定位。首先確定河湖的清淤坐標(biāo)定位點(diǎn)并將施工圖中坐標(biāo)輸入清淤監(jiān)測(cè)控制軟件，依據(jù)GPS坐標(biāo)指示及風(fēng)向和水流情況，挖泥船在清淤施工區(qū)域內(nèi)以坐標(biāo)點(diǎn)定位。按照絞吸船的基本停泊順序，基本先拋設(shè)上風(fēng)口、上游錨。在拋錨時(shí)應(yīng)將絞刀移動(dòng)到挖泥邊線上，并下放至淤泥中定住船身，要掌控好拋錨的位置即可停泊，并收緊移纜，待上下游向移拋錨抓住后，聯(lián)系實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)絞刀下放深度經(jīng)過(guò)深度監(jiān)控儀進(jìn)行準(zhǔn)確復(fù)位，并調(diào)整絞刀頭開(kāi)挖傾斜角及防護(hù)罩平行并密封，使其緊靠泥面。

（6）清淤疏浚。利用絞吸式挖泥船在河湖庫(kù)區(qū)淤泥采挖區(qū)內(nèi)，通過(guò)斗輪頭分層切削挖除土方，泥泵吸泥，再經(jīng)過(guò)密封排泥管線和多級(jí)接力泵站層層加壓輸送至排泥場(chǎng)內(nèi)。其余開(kāi)挖上斷面土方由絞吸式挖泥船直接按設(shè)計(jì)斷面開(kāi)挖后輸送至排泥場(chǎng)內(nèi)。一般開(kāi)挖方式分為：①分條開(kāi)挖，即挖泥船移動(dòng)到挖泥邊線上，并將定位樁打設(shè)在河底泥層中，促使船身以船尾定位樁為中心，船身長(zhǎng)度為半徑，斗輪頭以扇形左右擺動(dòng)，促使挖泥船完成扇形橫挖法作業(yè)；②分層開(kāi)挖法，即絞吸式挖泥船在施工條幅內(nèi)開(kāi)挖作業(yè)時(shí)，以適合開(kāi)挖層厚分層開(kāi)挖，能有效減小回淤量，提高開(kāi)挖精度，減少已開(kāi)挖區(qū)在實(shí)施過(guò)程中的再次落淤，為減小污染擴(kuò)散，清淤時(shí)要求絞刀低抬速、低轉(zhuǎn)速運(yùn)行作業(yè)，并保持慢速均速移動(dòng)，將絞刀對(duì)周?chē)w的擾動(dòng)規(guī)模盡可能的限制在較小。

3.2.3 脫水干化處理

一般絞吸船的泥漿泵吸入的底泥含水率在85%～95%，并且在泥漿中含有大量的沙石和垃圾。為了減少沙石和垃圾等物體對(duì)脫水機(jī)械的纏繞和損傷，首先利用垃圾分選機(jī)械對(duì)吸入底泥進(jìn)行篩分，將含在內(nèi)部的石塊及垃圾等篩分出來(lái)，然后由污泥干化設(shè)備將泥漿中含水率控制在30%之內(nèi)。在除去砂石及垃圾后通過(guò)污泥干化設(shè)備的二、三級(jí)精密篩分將0.045mm以上粒徑的泥篩分出來(lái)，剩余部分微小的懸浮膠體顆粒隨大量余水進(jìn)入余水處理系統(tǒng)。

截留的淤泥含水率很高，通過(guò)管道排入污泥調(diào)蓄池，經(jīng)過(guò)絮凝劑的絮凝，凝結(jié)形成大的絮狀物，直接通過(guò)帶式壓濾機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)脫水，淤泥經(jīng)過(guò)濃縮以及被壓形成含水率小于60%的泥餅，濾液澄清回排至湖區(qū)，含水率較低的泥餅將進(jìn)入臨時(shí)堆場(chǎng)。

污泥干化設(shè)備可篩分的底泥粒徑為大于0.045mm，底泥在疏浚前處于相對(duì)的水泥平衡狀態(tài)，依據(jù)《疏浚與吹填工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ 324—2006），整個(gè)巢湖清淤試點(diǎn)區(qū)域清淤深度為20cm～50cm，平均清淤深度基本控制在0.29m，清淤工程量為158.8萬(wàn)立方米，表層浮泥層15cm左右，易擾動(dòng)，糊狀粘稠。絞吸船針對(duì)懸浮層切削面篩分大量懸浮膠體顆粒，通過(guò)余水截留處理回排。第二層開(kāi)始，由于泥漿因壓實(shí)度成團(tuán)塊狀，絞吸船切削制漿經(jīng)輸泥管線進(jìn)入污泥干化設(shè)備，經(jīng)過(guò)機(jī)械三級(jí)分離系統(tǒng)篩分后，90%～95%的底泥篩分出料，剩余5%～10%的微小顆粒經(jīng)過(guò)管道進(jìn)入余水截留處理回排。該設(shè)備處理實(shí)現(xiàn)余水清澈，主要是去除余水中的SS，可有效地消除余水中的有機(jī)物，通過(guò)設(shè)備被物化高效截留后，回排水中的SS達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，然后回排湖區(qū)。

3.2.4 淤泥回填

淤泥經(jīng)過(guò)安全化、穩(wěn)定化處置達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)后，運(yùn)至填埋區(qū)采用鋪設(shè)HDPE膜進(jìn)行安全防滲處理。干泥污染物濃度檢測(cè)值應(yīng)小于《綠化種植土壤》（CJT 340—2011）《園林綠化栽植土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（DGTJ08—231—2013）中對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量要求的指標(biāo)。

防滲工程完成后，將處理合格的淤泥運(yùn)送至回填區(qū)域進(jìn)行回填，主要可適用于礦山修復(fù)、濕地帶建設(shè)。每層回填厚度50cm碾壓密實(shí)；然后上部再填筑一層20cm～30cm厚的原生土，碾壓密實(shí)后上報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一層填筑，如此填筑，直至回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4 傳統(tǒng)挖泥船與絞吸船挖泥船設(shè)備的不同

傳統(tǒng)常規(guī)的清淤設(shè)備一般為抓斗、絞吸式、斗輪式、耙吸式等挖泥船。傳統(tǒng)的挖泥設(shè)備由于未配備防擴(kuò)散裝配，在實(shí)施過(guò)程中易攪拌大量懸浮泥沙、涉及規(guī)模較大，造成實(shí)施以后回淤量過(guò)大，往往無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，則通過(guò)利用超挖的方式，這樣既毀壞了原始土，又不能徹底進(jìn)行污染物的清除，污泥擴(kuò)散將對(duì)水體造成二次污染。

絞吸式挖泥船通過(guò)利用專(zhuān)用絞刀頭清淤，牢固的葉片滾動(dòng)輕削淤泥，使用密封罩裝置防止懸浮與流動(dòng)狀淤泥擴(kuò)散，并使之利用導(dǎo)流槽導(dǎo)向吸入口，泥泵通過(guò)管道將污染物運(yùn)送至淤泥堆放指定地點(diǎn)，可清除河湖中懸浮與流淌狀淤泥，通過(guò)余水截留處理回排。增強(qiáng)密封罩的防擴(kuò)散效果，減小清淤對(duì)周?chē)颦h(huán)境的滋擾影響，但是無(wú)法挖除硬地質(zhì)，對(duì)湖底的原狀土不形成破壞。

5 生態(tài)清淤主要技術(shù)要求

為確保挖泥船在開(kāi)挖區(qū)域平面質(zhì)量精確控制，控制的實(shí)測(cè)定位的方式有經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、全站儀測(cè)放樣坐標(biāo)及GPS跟蹤定位。同時(shí)，為確保工程質(zhì)量精確開(kāi)挖高程的效果，不影響工程質(zhì)量評(píng)定，采取最佳的高程控制方式人工測(cè)桿、測(cè)深儀、人工結(jié)合儀器等。

6 結(jié)束語(yǔ)

絞吸挖泥船在河湖進(jìn)行實(shí)施清淤時(shí)，減少泥沙攪拌，盡可能防止底泥擴(kuò)散、外泄，利用機(jī)械進(jìn)行淤泥固化等一系列處理工藝，以實(shí)現(xiàn)淤泥的資源再利用，避免淤泥二次污染。生態(tài)清淤是改善河湖湖水質(zhì)和底棲環(huán)境的最直接、最有效、最環(huán)保的措施。采用固化劑與底泥充分混合，生成膠凝物質(zhì)，黏結(jié)土顆粒，進(jìn)水化反應(yīng)等，經(jīng)過(guò)對(duì)淤泥固化處理技術(shù)，可將含水率較高、強(qiáng)度較低的淤泥轉(zhuǎn)化為工程回填用土進(jìn)行資源再利用，給工程帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。