江蘇省園藝博覽園工程礦坑清淤技術研究

舒 松，邊 輝，沈 凱

（中國建筑第八工程局有限公司總承包公司，上海 200135）

第十一屆江蘇省園藝博覽會將于2021年在江蘇省南京市舉辦，主題為“共建綠水青山新江蘇、共創綠色園藝新生活”。園博園內圣湖西路圣知銳礦坑為地鐵施工廢棄淤泥填充，形成一片環境污染嚴重、生態條件惡劣的水域。在該背景下，通過對礦坑內淤泥治理，結合周邊自然特色，進行生態修復和功能修補，旨在建設一個獨具特色的水上觀賞景點。

1 工程概況

江蘇省園藝博覽園工程位于江蘇省南京市江寧區湯山街道，礦坑原先為采石宕口，后被地鐵施工廢棄淤泥填充，形成面積較大的填土區，淤泥的泥漿濃度含量較高，表面種植了部分用來治理水體污染的植物。礦坑長450m，寬130m，清淤深度5m，合計清淤工程量達292 500m3，處理后的淤泥可進行后續資源化利用，用作回填料或綠化土等。

2 清淤技術分類與選擇

2.1 清淤技術分類

近年來，隨著地鐵建設的快速發展，產生大量的廢棄淤泥，自然生態環境面臨日益嚴峻的破壞壓力，如何找到一個更加經濟、環保和有效的方法處理這些淤泥，成為國內外學者重點研究的課題。淤泥的處理方法受到很多因素影響，包括淤泥污染物類型、污染程度、初始含水率、有機物含量、黏粒含量、現場條件等，按照不同處理方式、不同處理地點和不同淤泥去處[1-2]，可將清淤技術分類如圖1所示。

2.2 清淤技術選擇

水力沖挖屬于排干清淤技術的一種，是指采用高壓水槍沖刷底漿，將底漿擾動成流動性泥漿，然后由輸送設備將泥漿輸送至岸上的堆場或集漿池內，該技術具有機具簡單、輸送方便、施工成本低等優點。

土工管袋脫水固結是一種就地處理清淤技術，該方法通過重力靜壓對土工管袋（由高分子材料制成具有過濾結構的管狀土工袋）內含有添加劑的泥漿進行擠壓脫水，其優點是適合處理規模大的清淤工程，而且工藝設備成熟，受環境影響小[3-5]。

根據本工程淤泥泥漿濃度高、清淤工程量大、現場堆場用地充足的特點，確定采用水力沖挖清淤結合土工管袋脫水固結的處理技術進行礦坑內淤泥治理，該技術是將水力沖刷后的泥漿加入絮凝劑處理后，通過泥漿泵加壓灌入土工管袋內進行快速脫水固結處理的一種清淤方法，綜合了水力沖挖清淤和土工管袋脫水固結2種清淤技術的優點。

3 本工程清淤技術研究

3.1 清淤工藝

水力沖挖清淤結合土工管袋脫水固結處理技術工藝流程如圖2所示。

圖2 清淤工藝流程

1）水力沖刷清淤 由于礦坑內淤泥濃度高且長有部分植物，采用高壓水泵沖刷對泥漿進行稀釋，同時清除產生的雜物，處理后的泥漿暫存在泥漿池。

2）藥劑拌合 高分子絮凝劑是一種水溶性高聚物，具有架橋、網捕、吸附和電性中和的特點，當其與泥漿混合時，會破壞泥漿的結構穩定性，使土顆粒從水中迅速凝聚、沉降，從而達到水土分離的效果。為充分發揮絮凝劑的功效，先在藥劑池中對藥劑加清水拌合均勻。

3）絮凝區預處理 采用泵送系統將泥漿池存放泥漿和拌合均勻的藥劑輸送到絮凝區，對泥漿進行初步水土分離處理，將摻有絮凝劑的泥漿輸送至固結區的土工管袋中。

4）土工管袋脫水固結 土工管袋是由土工織物縫合而成的袋狀結構物，具有高度的透水性和過濾性，摻有絮凝劑的泥漿高壓壓入土工管袋后，在重力和管袋袋壁張力作用下使水分從織物空隙中滲出，而泥土顆粒被攔截在袋體內，從而實現快速脫水的固化目的。

5）尾水處理 為加速土工管袋出水同時防止濾出的清水外流，在管袋放置區底部鋪設PE材質防滲膜和碎石濾水層。場地四周設置排水溝用于收集尾水，旁邊設置一處蓄水池，使排出的尾水沿排水溝流入蓄水池，收集的尾水可再次用于藥劑的拌合，以實現清水重復利用，減少資源浪費。

3.2 主要設備

水力沖挖清淤結合土工管袋脫水固結處理技術主要使用設備名稱、型號、功率、數量及用途如表1所示。

表1 主要設備參數

3.3 材料選型

1）防滲膜 選定0.3mm厚防滲土工膜，使用前檢測的各項參數指標如表2所示，符合規范GB/T 17643—2011《土工合成材料 聚乙烯土工膜》對防滲土工膜技術性能指標的要求。

2）絮凝劑 選定聚丙烯酰胺絮凝劑，使用前檢測的各項參數指標如表3所示，此次清淤工程使用的泥漿與藥劑配合比為1 000∶1，單位為kg。

3）土工管袋 土工管袋選型時主要考慮2個關鍵因素：①具有高效的透水性；②具有足夠的側向承壓能力。根據現場施工要求，泥漿泵的沖灌壓力在50～60kN/m，選定600g/m2型號的PP高韌土工管袋，使用前檢測的各項參數指標如表4所示。

表2 防滲膜參數

表3 絮凝劑參數

表4 土工管袋參數

3.4 實際效果

本項目采用水力沖刷結合土工管袋脫水固化清淤技術，根據現場實踐效果，經絮凝劑處理后的泥漿在土工管袋中脫水固結周期為15～20d，袋體填灌第1d時含水率降至約90%，10d后含水率約為60%，等達到固結周期后含水率約為40%時可將袋體割開，利用機械設備將固結后的泥塊移除。

4 結語

針對江蘇省園藝博覽園工程礦坑內淤泥泥質情況、工程量規模、現場用地等因素，設計出一種將水力沖挖結合土工管袋脫水固結的清淤技術，實踐結果表明該技術清淤效果明顯，固結周期僅為15～20d，能夠滿足本工程清淤要求，可為其他類似工程提供參考。