趙 健，寧 鎵

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，環(huán)保意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)，面對(duì)日益惡化的各種環(huán)境，改善和治理的呼聲越來(lái)越高[2]。但是，城市河道兩岸居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、行政單位建筑密集、綠植密集，沒(méi)有足夠的施工場(chǎng)地和運(yùn)輸條件。

傳統(tǒng)的清淤+固化處理模式，場(chǎng)地建設(shè)周期長(zhǎng)，時(shí)間基本在2～3 個(gè)月，不滿(mǎn)足城市內(nèi)河清淤的工期要求。城市河道窄，沿線(xiàn)橋梁多，且凈高較低，一般的環(huán)保絞吸船難以正常施工；施工線(xiàn)路較長(zhǎng)，且河道環(huán)境較為復(fù)雜，存在水生植物、垃圾等各種雜物，絞吸船施工難度大。因此，采用多功能清淤船+移動(dòng)式脫水固化組合施工能夠很好地解決當(dāng)前城市河道清淤面臨的問(wèn)題。

1 組合施工的原理和優(yōu)勢(shì)

1.1 施工原理

圖1 移動(dòng)式脫水固化站

多功能清淤+移動(dòng)式脫水固化組合施工先由多功能環(huán)保挖泥船進(jìn)行河道底泥疏浚，通過(guò)管線(xiàn)將泥漿輸送至移動(dòng)式脫水固化站的除雜單元，除雜分離后泥漿進(jìn)入泥漿濃縮單元進(jìn)行濃縮沉淀。濃縮后的泥漿經(jīng)加藥單元添加固化劑，輸送進(jìn)入均質(zhì)攪拌單元攪拌混合，最后將泥漿通過(guò)進(jìn)料泵輸送至板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，產(chǎn)生的泥餅通過(guò)傳送帶裝車(chē)外運(yùn)，產(chǎn)生的尾水經(jīng)過(guò)水處理達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)后排放。

1.2 施工優(yōu)勢(shì)

1）多功能環(huán)保挖泥船

城市河道內(nèi)水生植物、生活垃圾等雜物種類(lèi)多、數(shù)量大，傳統(tǒng)的環(huán)保絞吸挖泥船施工困難，而多功能環(huán)保挖泥船施工過(guò)程中能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況切換絞刀頭、鏟斗等設(shè)備，可有效處理兩側(cè)水生植物和生活垃圾等雜物。使用絞刀進(jìn)行疏浚挖泥時(shí)，對(duì)水深0～6 m 的淤泥有良好的疏浚效果。多功能環(huán)保挖泥船主要有以下性能優(yōu)勢(shì)：①適應(yīng)性強(qiáng)：船舶集絞吸、反鏟、抓斗等功能于一艘船上，作業(yè)方式可以切換[3]，以進(jìn)行絞吸、反鏟等疏浚作業(yè)，可滿(mǎn)足多用途的作業(yè)要求，有效針性的對(duì)城市河道水生植物、垃圾、底泥進(jìn)行處理；②機(jī)動(dòng)性強(qiáng)：方便整車(chē)運(yùn)輸，到達(dá)施工場(chǎng)地?zé)o需準(zhǔn)備即可投入施工；具備兩棲能力，基本無(wú)需吊機(jī)等機(jī)械協(xié)助即可自行下水上岸；具備自主航行能力，在施工區(qū)域內(nèi)可自由航行。多功能環(huán)保船見(jiàn)圖2。

圖2 多功能環(huán)保挖泥船

2）移動(dòng)式脫水固化站

①移動(dòng)式脫水固化站占用場(chǎng)地可靈活調(diào)整，能根據(jù)場(chǎng)地情況調(diào)整單元布置位置，也可根據(jù)施工體量和要求，增加相應(yīng)單元；②場(chǎng)地基礎(chǔ)質(zhì)量要求低，僅需要進(jìn)行地面硬化等簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)建設(shè)；③各個(gè)單元設(shè)備集成在集裝箱里，可采用半掛車(chē)運(yùn)輸至施工場(chǎng)地，起重機(jī)吊裝方便，大大節(jié)約建設(shè)工期，且方便拆卸，循環(huán)利用程度高。

2 工程應(yīng)用

在巡司河段清淤工程中采用多功能清淤+移動(dòng)式脫水固化組合施工，對(duì)巡司河河道進(jìn)行清淤、固化，有效恢復(fù)了河道的過(guò)流能力，提升了河道水質(zhì)。

2.1 工藝流程

工程采用多功能清淤+移動(dòng)式脫水固化組合施工，經(jīng)此工藝脫水處理后的泥餅含水率及尾水處理滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求。主要工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 工藝流程

2.2 移動(dòng)式脫水固化站布置

巡司河段清淤工程移動(dòng)式脫水固化站布置在巡司河旁，布置面積不足1 000 m2，難以安裝大型脫水固化設(shè)備，且工程建設(shè)周期長(zhǎng)，固化工程量卻很小，適宜采用移動(dòng)式脫水固化站。具體布置見(jiàn)圖4。

圖4 移動(dòng)式脫水固化站平面布置

在滿(mǎn)足設(shè)備的規(guī)格尺寸、吊裝要求、安全等條件下，移動(dòng)式脫水固化站各單元的設(shè)備分別集成于11.8 m 長(zhǎng)×2.13 m 寬×2.72 m 高及5.9 m 長(zhǎng)×2.13 m寬×2.72 m 高的集裝箱，配置輔助設(shè)備設(shè)施。巡司河段清淤工程脫水固化站由8 個(gè)集裝箱、2 個(gè)儲(chǔ)料罐和其他輔助設(shè)備組成。場(chǎng)地硬化后，各個(gè)單元吊運(yùn)安裝至投入施工用時(shí)僅7 天，快速便捷、布置緊湊合理，有充足的脫水固化空間。

1）泥漿除雜單元由滾筒式除雜機(jī)和傳送帶構(gòu)成。疏浚泥漿通過(guò)滾筒式除雜機(jī)主要目的是有效去除塑料、漁網(wǎng)、貝殼、植物根莖、石塊等雜質(zhì)。篩除的雜質(zhì)通過(guò)傳送帶傳送至堆放點(diǎn)，由運(yùn)輸車(chē)出運(yùn)。主要設(shè)備情況見(jiàn)圖5。

圖5 泥漿除雜機(jī)

2）泥漿濃縮單元由1 個(gè)集裝箱組成。經(jīng)除雜后的泥漿流入泥漿濃縮單元進(jìn)行沉淀，提高濃度，上清液通過(guò)溢流口排出。濃縮后的泥漿濃度穩(wěn)定，可保證后續(xù)摻入固定劑量的固化劑，便于加藥操作。泥漿濃縮單元容積為68.36 m3，多功能環(huán)保挖泥船疏浚能力約70 m3/h，板框壓濾單元每小時(shí)可處理泥漿約30 m3，泥漿濃縮單元容量可滿(mǎn)足疏浚土儲(chǔ)存及脫水固化的需求。

3）加藥單元由1 個(gè)集裝箱和2 個(gè)儲(chǔ)料罐構(gòu)成。集裝箱內(nèi)設(shè)置有絮凝劑加藥房、配電室及控制柜，主要控制固化劑及絮凝劑的添加速率及添加量；儲(chǔ)料罐儲(chǔ)存固化劑，并通過(guò)螺旋輸送機(jī)與泥漿混合，改善淤泥骨架結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)透水性，為板框壓濾機(jī)提供穩(wěn)定濃度的泥漿。

4）均質(zhì)攪拌單元由1 個(gè)集裝箱和輔助設(shè)備構(gòu)成。集裝箱作為泥漿加藥后的攪拌和反應(yīng)容器，輔助設(shè)備主要有3 臺(tái)立式槳式攪拌機(jī)及2 臺(tái)進(jìn)料泵。攪拌機(jī)安裝在集裝箱上面，通過(guò)不間斷攪拌確?；旌瞎袒瘎┖蟮哪酀{達(dá)到均質(zhì)化，再通過(guò)進(jìn)料泵輸出至壓濾固化單元。均質(zhì)攪拌單元容積為68.36 m3，板框壓濾單元每小時(shí)可處理泥漿約30 m3，單元容量滿(mǎn)足板框壓濾單元連續(xù)處理的需求。

5）壓濾固化單元由2 個(gè)集裝箱和1 個(gè)小集裝箱構(gòu)成，2 個(gè)大集裝箱用于放置2 臺(tái)350 m2的板框壓濾機(jī)，1 個(gè)小集裝箱用于放置空壓機(jī)和儲(chǔ)氣罐。泥漿通過(guò)進(jìn)料泵輸送至板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾作業(yè)，壓濾出來(lái)的尾水通過(guò)管道輸送至尾水處理單元，泥餅通過(guò)輸送帶傳送至泥餅堆場(chǎng)。主要設(shè)備情況見(jiàn)圖6。

圖6 板框壓濾機(jī)

壓濾固化單元處理量采用含固量平衡法V1×(1-a)=V2×(1-b)進(jìn)行計(jì)算，原狀土含水率約80 %，壓濾后泥餅含水率約40 %，每臺(tái)壓濾機(jī)每次可處理泥漿約15 m3，處理工程量滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求。

6）尾水處理單元由1 個(gè)集裝箱構(gòu)成，主要對(duì)泥漿濃縮單元溢流的上清液和壓濾固化后的壓濾尾水進(jìn)行處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放至巡司河。

7）集成優(yōu)化控制單元由1 個(gè)集裝箱構(gòu)成，主要布置集成控制平臺(tái)，進(jìn)行工程監(jiān)控、采集施工數(shù)據(jù)和自動(dòng)化管理。

2.3 清淤作業(yè)效果

在巡司河清淤施工過(guò)程中，多功能環(huán)保挖泥船安裝耙頭對(duì)疏浚區(qū)域內(nèi)體積較大諸如樹(shù)枝、塊石等垃圾進(jìn)行耙除、清理上岸，然后換裝絞刀頭進(jìn)行疏浚作業(yè)，疏浚泥漿通過(guò)管道輸送至固化站進(jìn)行脫水固化。疏浚后檢測(cè)結(jié)果顯示，河道兩側(cè)的水生植物、垃圾等雜物已被清理，已清淤區(qū)域較原始河段底泥上翻及冒泡有了很大改觀(guān)，底泥泛臭也得到了有效緩解。本工程投入一艘多功能環(huán)保挖泥船，施工效率為70 m3/h，結(jié)合武漢當(dāng)?shù)貧夂?、天氣及周邊施工環(huán)境因素，每月有效施工天數(shù)按25 天考慮，每天實(shí)際疏浚施工時(shí)間可按10 h 計(jì)，則月施工效率17 500 m3，滿(mǎn)足本工程工期要求。

2.4 脫水固化作業(yè)效果

針對(duì)固化工程量以及施工場(chǎng)地情況，巡司河段清淤采用兩臺(tái)壓濾面積350 m2的板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾。根據(jù)場(chǎng)地形狀，泥漿除雜、泥漿濃縮、加藥、尾水、集成優(yōu)化控制系統(tǒng)單元緊湊布置配合施工。板框壓濾機(jī)的進(jìn)料泥漿濃度為30 %～35 %，所需進(jìn)料時(shí)間約30 min，完成一個(gè)脫水固結(jié)循環(huán)過(guò)程需60～70 min，兩套脫水固化設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，處理時(shí)間短、作業(yè)效率高，可24 h 連續(xù)運(yùn)行，不受天氣影響，處理過(guò)程中不會(huì)造成粉塵、噪聲的污染[4]。每套板框壓濾機(jī)脫水設(shè)備日處理效率可達(dá)300 m3，每月按25 天計(jì)，則每臺(tái)套脫水設(shè)備的月生產(chǎn)產(chǎn)能為7 500 m3，滿(mǎn)足本工程工期要求。板框壓濾主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 板框壓濾主要技術(shù)參數(shù)

脫水固化產(chǎn)生的泥餅，平均含水率約40 %，滿(mǎn)足合同和設(shè)計(jì)要求。尾水回排入巡司河，在尾水處理單元進(jìn)行處理，根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告得到尾水處理滿(mǎn)足城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)一級(jí)B 排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 工程效益

項(xiàng)目實(shí)施后，巡司河段底泥泛臭現(xiàn)象得到很大緩解。清淤過(guò)程中，一并清除淤泥中的塑料、布條等生活垃圾，泛濫的水生植物以及河岸兩側(cè)的垃圾，減少了河涌污染以及淤堵的風(fēng)險(xiǎn)，巡司河的處理帶來(lái)良好的社會(huì)效益，得到當(dāng)?shù)鼐用窀叨日J(rèn)可。

在正常工況條件下，疏浚泥漿濃度除雜率可達(dá)到95 %，整個(gè)工藝設(shè)備故障率低，產(chǎn)生的泥餅平均含水率約40 %，符合深度脫水要求。多功能清淤+移動(dòng)式脫水固化組合施工優(yōu)勢(shì)顯著，精簡(jiǎn)了除雜供漿、調(diào)理和均化、泥餅等單元管理人員，降低了工程成本。

4 結(jié)語(yǔ)

多功能清淤+移動(dòng)式脫水固化組合施工工藝在巡司河清淤工程中得到了很好的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的清淤方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）針對(duì)城市河道狹窄，清淤環(huán)境復(fù)雜的情況（土質(zhì)多樣性、生活垃圾、水生植物、爛樹(shù)根等），多功能清淤船都有很好的適應(yīng)能性，且施工生態(tài)環(huán)保、效率高、噪音小。

2）移動(dòng)固化設(shè)備設(shè)施占地面積小、工藝集成度高、可高度無(wú)人化、智能化施工，便于管理、生產(chǎn)安全，設(shè)備裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)方便，工地適應(yīng)性強(qiáng)，拆裝方便、場(chǎng)地建設(shè)和搬遷迅速。

總之，該組合施工適合城市河道、景區(qū)河湖快速應(yīng)急清淤和定期維護(hù)施工，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。