關于常蓄水城市生態河道疏浚方案的探討

夏成亮 陳 敏 陳曉峰 高 培

（作者單位：1.宿遷市水務勘測設計研究有限公司 223800 2.宿遷市宿城區水利工程建設服務中心 223800 3.宿遷市水利工程建設監理咨詢有限公司 223800）

一、引言

隨著城市的建設和發展，對水生態提出了更高的要求，城市河道作為水生態的載體，其重要性日趨明顯。宿遷市黃河故道穿城而過，宿城區、宿遷市政府坐落于河道南岸；金鷹、寶龍等商業中心散落在河道西岸；印象黃河、水景公園、雄壯河灣等特色公園沿河分布，河道已成為連接城市政治、經濟、文化中心的水生態載體。然而，由于土質為砂性，經多年運行，農博河至迎賓大道段河道淤積嚴重，河槽內水草叢生，水體自凈能力差，導致水生態環境惡化，急需進行清淤。本文結合宿遷市中心城區黃河故道清淤工程中的實踐，對常蓄水的城市生態河道疏浚方案進行分析并提出對策。

二、工程概況

1.流域概況

黃河故道西起河南蘭考東壩頭，流經豫、魯、皖、蘇四省，至江蘇省濱海縣套子口入黃海。江蘇境內黃河故道自豐縣二壩，流經徐州、宿遷、淮安、鹽城，長490km。宿遷市黃河故道西起徐洪河，流經宿城區、湖濱新區、市經濟開發區、洋河新區，止于泗陽縣新袁閘下1.0km，全長114.3km，流域面積296.9km2，主要承擔河道兩岸流域范圍內澇水排除、區域防洪及農田灌溉引水任務。

2.工程概況

黃河故道農博河至迎賓大道段位于宿遷市中心城區，河道長4km，涉及跨河橋梁5 座，沿線為印象黃河景區，現狀岸坡綠化、防護措施良好，現狀河底高程20.0 ～21.5m，平均淤積深度1.5m，總疏浚土方約50 萬m3。其中上游1km 水面較開闊，平均水面寬約200m，疏浚土方約25 萬m3；下游3km水面相對規則，平均水面寬度約80m，疏浚土方約25 萬m3。

3.水文概況

工程段內河道按10年一遇設計流量113m3/s 開挖河槽，按50年一遇設計流量179 m3/s 填筑堤防。工程區域內非汛期5年一遇設計流量為10.57m3/s。

4.地質概況

工程區內地震烈度為Ⅷ度，河道沿線建筑場地類別屬Ⅲ類，場地土類型屬中軟土，開挖土方主要為：②淤泥質粘土、③輕粉質砂壤土、④-1淤泥質粘土、④ 粉砂夾粉土。其中淤泥質粘土（②、④-1），流塑，強度低，力學性能差，為軟弱危害層；輕粉質砂壤土（③），滲透性強，強度低，力學性能差；粉砂夾粉土（④），滲透性強，強度低，力學性能差。

場地內總體土層分布穩定，工程地質條件較差，場地穩定性一般。場地內第③和④層土均是液化土層，場地液化等級為中等液化。

三、施工條件

1.常蓄水深度

工程段內常年蓄水，蓄水主要依靠其下游8.5km 果園橡膠壩蓄水，常蓄水位為22.50m，根據現狀河道斷面，現狀蓄水深度為1.5～2.5m 不等；工程段上、下游均進行過河道疏浚，現狀河底高程為19.00m，正常蓄水深度達3.5m。

2.施工場地

工程段全部位于城市中心區域內，兩岸均為已建成的景觀公園，施工場地較小，無布置棄土區、施工生產生活區空間；同時工段內沿河設置了人行步道、棧橋，且現狀河道兩岸河坡均采用了生態或硬質的護岸，因此亦缺少布置施工車輛交通的必要場地。

3.施工導截流條件

工程段內河道無通航要求，其上游河段長22km，分流通道主要為與其走向相近的西民便河。工程段位于城市公園內，是城市公園的主要水源保障，現狀河道內蓮藕、菖蒲、再力花等水生植物廣泛分布，施工期間采用干法施工，對周邊環境影響較大，且影響周邊市民的正常生活。

4.其他條件

工程段內有交通橋3 座，人行橋5 座，正常蓄水為條件下，交通橋梁底至水面高度約3m，兩橋樁間寬度約20m；人行橋約2m，橋洞寬度約8m；工程段內受城市建設、群眾生產生活影響，河道底部存在部分建筑廢渣、生活垃圾；工程段處于水功能區范圍內，水質要求為IV 類；工程段內地下穿河管線布置較密集，有供水管道、高壓電力管道、通信管道、國防光纜等。

四、疏浚方案

此次主要通過分析干法、濕法兩種常規施工方法的優缺點，同時根據工程段所處區域情況，以及施工現場實際條件，選取更適合的施工方案。

1.干法施工

目前常用的干法施工主要為沖吸施工和干挖施工。

（1）沖吸施工

沖吸施工是通過模擬水流沖刷原理，通過水槍噴射高速水柱，切割、粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿，匯集到事先設置好的低洼區，再由泥漿泵吸取、管道輸送至岸上的堆場和集漿池內。具體的作業流程為：高壓水泵形成高壓水流→水利沖挖土體→泥漿泵吸漿→泥漿管→排泥場。

沖吸施工的特點是施工工藝簡單、機械布置方便、施工成本較低，該方法將形成濃度低的泥漿，需專門設置排泥場，為后續處理增加了難度。由于沖吸施工為干法施工，需填筑圍堰并排除河道積水，對河道水生態、水景觀效果影響較大。

（2）干挖施工

干挖施工是通過在河道上下游填筑臨時圍堰，排除河道積水，利用反鏟式挖掘機挖土、自卸車裝土，將土方運送至棄土區。

干法施工的特點是清淤徹底、易于保證施工質量，且對于設備、技術要求不高，產生的淤泥含水率低，易于后續處理，且排水較徹底，對河槽內現有穿河建筑物影響、破壞較小；但對河道水生態、水景觀效果影響較大。

2.濕法施工

目前常用的濕法施工主要有絞吸式挖泥船和抓斗式挖泥船施工兩種施工方案。

（1）絞吸式挖泥船施工

①水域要求

要求水域寬闊，以保證水上浮管有充分的活動空間，利于施工錨位固定。錨位不能滿足水域要求時，陸上有足夠的空間位置，以保證左右錨位固定實施疏浚作業。挖泥船左右橫移錨位滿足開挖邊線以外每側各30m。該工程水域寬度滿足要求。

②水深要求

要求有足夠的水深，以保證挖泥船能順利進場施工。水深要求包括挖泥船最小吃水深度要求，定位樁豎樁最小水深要求等。200m3/h 絞吸式挖泥船最小吃水深度要求為2.0m，豎樁最小水深要求不低于3m。該工程水深滿足要求。

③適宜土質要求

采用絞吸式挖泥船對河道實施疏浚，河道內必須無任何隱蔽障礙物，包括各類軟硬生活垃圾與建筑垃圾、植物根莖、爆炸物等，否則將降低施工效率。

④其他特點

由于船體相對較大，要求場地道路優越，拼裝場地開闊（包括水域開闊），便于大型安裝與起吊設備進場組裝，并滿足陸上拼裝與入水條件。根據其機械特點，施工受土體內雜質影響較大，同時由于其為鉸刀旋轉開挖，不利于河道內現有管線等穿河建筑物保護。施工形成濃度低的泥漿需專門設置排泥場。

（2）抓斗式挖泥船施工

①水域要求

滿足挖泥船船寬要求即可，一般要求不小于10m。

②水深要求

由于挖泥船冷卻水為舷上供排水（內循環），水深只要滿足船體吃水深度即可，一般要求不小于1.5m。

③適宜土質要求

土質要求為非流動性淤泥質土，其他土質皆可實施疏浚。

④其他特點

由于船體相對較小，對場地道路、拼裝空間、吃水深度要求相對較低。根據其機械特點，施工受土體內雜質影響較小；施工形成濃度較高的泥漿，需專門設置排泥場。

3.方案比選

根據上述施工方案的特點，結合該工程所處環境的實際情況，從施工難易、生態環境影響、棄土區布置、社會影響、建設工期、工程投資等多方面進行方案比選。

通過比選發現，干法施工雖然具有施工工期短、投資較少的優點，但根據工程實際，受區域條件限制，為盡量減少工程施工對水生態環境、河岸沿線設施的影響，本次工程施工建議采用濕法施工。同時根據其上游1km 河道水面較寬，單位長度土方量較大的特點，建議采用出泥效率較高的絞吸式挖泥船；針對下游3km 河道水面相對較窄，且跨河橋梁較多的特點，建議采用抓斗式挖泥船施工。

4.棄土場布置建議

疏浚土方量共50 萬m3，按照平均堆高3.0m 考慮，棄土占地面積約550 畝。由于工程處于城區，工程段下游10km 范圍內均為城市建設區，工段上游1km 為農區，因此在工段上1～3km 內選擇較為平坦、水系發達的低洼農田或水塘作為棄土區，以便于工程棄土、沉淀、濾清、排水。

五、結論

根據對宿遷市中心城區黃河故道清淤方案的分析，通過對干法、濕法兩類四種施工方式的比選，得出以下主要結論：

（1）常蓄水城市生態河道由于承擔城市生態景觀功能，一般河底疏浚不適宜采用干法施工。

（2）根據河道水面寬度、淤積深度、土質類型、工期要求的不同，可靈活采用絞吸式挖泥船或抓斗式挖泥船施工。

（3）棄土場（排泥場）宜布置在遠離城市的農區，建議集中布置■