肖波 深圳市茅洲工程管理有限公司

1.引言

近年來，深圳市茅洲河水質(zhì)黑臭、河道底泥淤積嚴重，影響了河流供水保障能力與興利效益，削弱了茅洲河的防洪功能，損害了水生態(tài)環(huán)境。對河道底泥進行環(huán)保清淤,消除河道內(nèi)的污染源就顯得迫在眉睫。

2.工程概況

2.1 項目概況

本工程為茅洲河流域水環(huán)境綜合整治項目的子工程，茅洲河河道清淤及底泥處置工程。主要的清淤范圍包括2 條干支流，分別為茅洲河和沙井河。其中茅洲河干流全長41.61km，本次清淤河段（白沙坑～河口）長度約18.06km，茅洲河干流塘下涌～河口段約11.83km，屬于Ⅳ級通航河道。項目總工程量為清淤及脫水處置332.43萬方。

2.2 項目任務(wù)及目標

本工程任務(wù)包括以下2個方面：

（1）為了寶安區(qū)流域兩側(cè)河道截污管網(wǎng)建成后，水質(zhì)達到國家“水十條”和深圳市“水十條”的考核目標，必須對河道底泥進行清淤。

（2）清淤后底泥含水率高、流動性大，可能對周邊環(huán)境造成二次影響，需進行底泥處理。

工程建設(shè)的目標包括以下2點：

（1）采用先進環(huán)保的清淤技術(shù)疏浚河道，消除河道“發(fā)黑發(fā)臭”的問題。

（2）底泥處理后物理力學(xué)參數(shù)較好、環(huán)保指標基本滿足要求，做到底泥“穩(wěn)定化、無害化、減量化、資源化”處理。

3.工程特點與難點

3.1 工程特點分析

（1）本工程時間緊、任務(wù)重，車輛運輸與船舶運輸同時進行，且與深莞兩側(cè)防洪清淤存在交叉作業(yè)，合理安排施工時序，及時調(diào)度人員及設(shè)備，按時保效地完成清淤任務(wù)是本段施工的重中之重。

（2）本項目清淤工程河道里程長，施工影響范圍較大，本工程如需順利實施，對外協(xié)調(diào)關(guān)系是關(guān)鍵因素之一。

（3）由于工序上的限制，河道內(nèi)機械清淤，施工作業(yè)面難以全線展開，工程作業(yè)點多、線長。施工強度大，要在相應(yīng)工期內(nèi)完成施工任務(wù)，需短時間內(nèi)投入機械設(shè)備、人力、資金數(shù)量相當大。

（4）雨季進行河道清淤工作，施工期間，既要考慮雨季暴雨匯集的影響，又要考慮大海潮汐漲潮落潮的影響，施工難度大。水上作業(yè)，施工度汛是本工程要重點關(guān)注的問題。

（5）施工沿線條件較復(fù)雜，河道兩岸地下管線、電纜、燃氣管線等鋪設(shè)密集，為保證施工的安全順利進行，施工前要對沿途管線布設(shè)進行摸查。

3.2 工程重點難點分析

（1）本工程影響生產(chǎn)因素較多，包含潮汐、風浪、雨霧、水位、流速、水下障礙物、船舶避讓及停工檢查等影響因素。其中影響最大最直接的因素為潮汐、通航。

（2）茅洲河和沙井河均屬于趕潮河段，趕潮河段最大的特色就是要考慮潮汐對施工的影響。潮汐是影響茅洲河和沙井河清淤施工最直接、影響最大、持續(xù)時間最長的因素，影響時間從工程開工持續(xù)到工程完工。

（3）茅洲河和沙井河均屬于Ⅳ級通航河道，沙井河匯入口至茅洲河河口通航船舶較多，此段施工需保持半幅航道通行，會減小航道的有效通航寬度，使得航道交通密度變大，絞吸船施工水域與通航船舶發(fā)生交匯，施工側(cè)作業(yè)期間禁止通航，有限的通航空間會增加施工船舶的避讓工作量和使工作船舶機動性能受到限制。在環(huán)保清淤過程中需采取相應(yīng)的避讓措施，保證施工船舶及通航船舶的安全，嚴重降低絞吸船施工的有效工作時間，僅次于潮汐對施工的影響，影響持續(xù)時間也是從工程開持續(xù)到工程完工。

（4）本工程淤泥工程量大，開挖厚度較薄、面積大，淤泥的場內(nèi)運輸和場外轉(zhuǎn)運是本工程的施工難點。施工期間的河道回淤量問題研究難度極大，極為復(fù)雜。

4.方案比選

4.1 清淤方式比選

常用的挖泥船舶主要有絞吸挖泥船清淤、耙吸式挖泥船清淤、抓斗式挖泥船清淤、水上挖掘機清淤、水陸兩用攪吸泵清淤，各船型見圖1-圖5。

圖1 絞吸式挖泥船

圖2 耙吸式挖泥船

圖3 抓斗式挖泥船

圖4 水上挖掘機

圖5 水陸兩用攪吸泵

各個船型底泥疏浚對水質(zhì)的影響不一，耙吸船和抓斗船、吸泥泵、挖掘機等影響大，絞吸船和水陸兩用攪吸泵影響比較小。具體見表1。

表1 各種底泥疏浚對水質(zhì)影響表

各種清淤船型的優(yōu)缺點見表2。

表2 各種底泥疏浚優(yōu)缺點對比表

4.2 淤泥輸送方式比選

4.2.1 泥駁船運輸

自航式泥駁的特點是設(shè)備簡單、吃水淺、載貨量少，可航行于狹窄水道和淺水航道，并且可與多種疏浚方式配合，但對通航有一定影響。

4.2.2 輸泥管運輸

輸泥管輸送方式施工對周邊環(huán)境影響小、施工效率高?？梢圆捎眉訅罕媒恿Φ姆绞竭M行遠距離運輸?？筛鶕?jù)工程項目實際情況，選用不同的輸泥管，也可同時進行多條輸泥管線施工。

4.2.3 皮帶機運輸

通過皮帶機運輸?shù)姆绞骄窒扌员容^大，只能運輸短距離的輸送，優(yōu)點是使用靈活，可以移動。

4.2.4 自卸汽車運輸

自卸汽車應(yīng)用較廣泛，但是也受限制，只能在陸上運輸。缺點是容易對道路兩側(cè)的環(huán)境造成污染，需要增加文明施工措施，采用封閉式汽車運輸，并對汽車車輪進行清洗，避免輪胎帶泥上路。缺點是長距離運輸費用較水上運輸高。

5.施工工藝

5.1 施工方案選定

絞吸式挖泥船是普遍應(yīng)用于清淤施工行業(yè)的施工船舶，它配備定位樁臺車和錨纜，用以移動船位。首先它利用旋轉(zhuǎn)絞刀裝置，對河底淤泥、泥沙和巖土等進行切割和攪動，再經(jīng)吸泥管將絞起的泥沙和巖土等物料，借助離心泵和管道輸送至堆積場，它的挖泥、運泥和卸泥等工作過程，可實現(xiàn)一次連續(xù)完成，是一種效率高、成本較低的挖泥船。

IHC 1200 型絞吸式挖泥船通過串聯(lián)接力泵船（采用絞吸式挖泥船）的方法，具有壓力分散的特點，且避免了輸送過程的二次污染。串聯(lián)施工使得挖泥船和接力泵船（采用絞吸式挖泥船）連成一個完整的輸送系統(tǒng)。

現(xiàn)場施工采用IHC 1200 型絞吸式挖泥船進行挖泥作業(yè)，因IHC1200型絞吸式挖泥船單船最大排距為2km，受排距限制，故通過串聯(lián)接力泵船（采用絞吸式挖泥船）的方法，以滿足超排距輸送的要求。

本工程在排泥管線中途布設(shè)多艘接力泵船（采用絞吸式挖泥船）進行加壓接力輸送。布設(shè)時采用拖輪牽引接力泵船（采用絞吸式挖泥船）至預(yù)定位置，錨艇在船舶兩側(cè)拋錨定位。排泥管線前后相連，扭力扳手卡緊法蘭卡夾，定位固定及相連后形成與排泥管線的串聯(lián)。

茅洲河干流及沙井河環(huán)保清淤采用絞吸式挖泥船進行開挖，管道接力輸送，污染底泥經(jīng)管道輸送至底泥處理廠。

5.2 工程重點及難點的應(yīng)對措施

（1）針對本工程的特點，采用絞吸式挖泥船+輸泥管的施工方案。考慮河道清淤工況復(fù)雜，本工程采用絞吸式挖泥船開挖底泥通過輸泥管送至底泥廠的清淤方案。

（2）采用分段環(huán)保清淤，但考慮到茅洲河和沙井河屬于感潮河段，潮汐水位較高，如上游段未清淤完成，下游段已清淤完成，會造成不可預(yù)估的回淤問題，因此嚴格按照從上游至下游逐段（每段不小于1km）進行清淤后聯(lián)合測量驗收工作。

（3）施工協(xié)調(diào)難度大，合理進行施工組織，避開雨天、臺風天，施工過程需精心組織，制定詳細施工進度計劃，協(xié)調(diào)好各個工序間的組織，提高整個項目的施工效率。

（4）因航道疏浚的施工水域較長，茅洲河清淤的淤泥通過管道輸送距離最長達9.8km，而IHC1200型絞吸式挖泥船單船最大排距為2km，受排距限制，故通過串聯(lián)接力泵船（采用絞吸式挖泥船）的方法，以滿足超排距輸送的要求。

5.3 施工工藝介紹

（1）施工流程。環(huán)保疏浚多泵串聯(lián)施工工藝流程見圖6。

圖6 環(huán)保疏浚多泵串聯(lián)施工工藝流程

（2）進點就位。①首先利用拖輪將絞吸船拖帶至制定施工區(qū)域，利用船舶上的高精度定位系統(tǒng)，進行準確定位，按照電子導(dǎo)航圖標識的航線，到制定挖泥起點進行駐位。②各個船舶定位后，在指定位置放下船上鋼樁，首先將1號接力泵船定位在最佳位置后，然后依次將相應(yīng)的接力泵船進行就位，再將兩端進出排泥管進行對接，最后下錨并將船體進行固定。③挖泥船進點就位后，將自帶水上浮管與絞吸式挖泥船自帶的管線進行串聯(lián)對接。

為確保環(huán)保疏浚多泵串聯(lián)施工的可靠性，本項目調(diào)集多艘公司從荷蘭艾曲麥爾維德有限公司購買的I HC 1200 型絞吸式挖泥船，采用多艘同型號絞吸式挖泥船串聯(lián)施工，施工作業(yè)時性能穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。

6.施工質(zhì)量控制

6.1 絞吸式挖泥船施工質(zhì)量控制

絞吸式挖泥船可分條、分塊開挖。挖掘方式為扇形橫挖法，該方法是以一個定位樁為擺動中心，通過左、右邊錨配合絞刀橫移擺動的方式來進行挖泥。規(guī)范規(guī)定絞吸船分條開挖寬度小于等于船長的1.1倍到1.3倍之間，項目部根據(jù)茅洲河河道斷面寬度，絞吸船船舶性能的參數(shù)，具體確定了分條開挖的寬度。為避免漏挖，各分條重疊寬度按不少于2m控制。挖槽寬度和邊線的控制采用GPS定位。為保證設(shè)備工作效率最大化和最優(yōu)的環(huán)保清淤，分層開挖厚度為 0.5～0.6m。挖泥船開挖深度采用無線遙報潮位儀并結(jié)合挖泥船橋架開挖深度標尺聯(lián)合控制。如圖7所示。

圖7 絞吸挖泥船采用對稱鋼樁橫挖法施工工藝示意圖

圖8 絞吸挖泥船分塊、分條施工及管線布設(shè)示意圖

圖9 茅洲河通航區(qū)域浮管管線敷設(shè)示意圖

絞吸式挖泥船分塊、分條開挖施工時，為保證航道船舶通航安全需預(yù)留足夠的通航寬度，同一分塊航段施工范圍內(nèi)兩側(cè)不能同時進行施工，清淤斷面不同，每塊分條數(shù)目不同，每條單獨進行施工，在一側(cè)施工區(qū)域先依次進行1、2條施工，再通過敷設(shè)潛管在另一側(cè)施工區(qū)域依次進行3、4條施工。

6.2 排泥管線布設(shè)質(zhì)量控制

本工程施工區(qū)域處于通航范圍，河道內(nèi)管線較長，為保證航道通暢，確保管線沿岸邊一側(cè)固定好。水上浮管布設(shè)管線不能過長，避免因為管線過長，影響航道正常通航；亦不能過短，增加管線起錨、移位次數(shù)，降低挖泥船生產(chǎn)時間。在水上浮管及挖泥船河道清淤施工過程中，需配備警戒船，以保證施工船舶及運營船舶安全。

7.結(jié)語

本工程經(jīng)過實踐，取得了良好的效果，有效清除了茅洲河和沙井河段清淤范圍內(nèi)污染源。氨氮濃度從2014年的24mg/L降至2mg/L以下，達到1992年以來最好水平，獲得環(huán)保部門高度認可。環(huán)保清淤實施后，茅洲河和沙井河清淤段水體不再黑臭，水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，基本達到地表Ⅴ類水質(zhì)標準。河道清淤后經(jīng)有關(guān)部門檢測，發(fā)現(xiàn)茅洲河和沙井河清淤段水域已有水草滋生，部分水體發(fā)現(xiàn)沉水植物，魚蝦成群，水質(zhì)清澈。