城市暗涵清淤技術的相關分析

摘 要：城市暗涵的施工作業面小，空氣流動性較差，可造成城區黑臭水體，治理難度較大，危險性較高，亟需采用有效的清淤技術，同時加強安全管理。對此，本文首先對城市暗涵清淤要求進行介紹，然后對幾種常見的暗涵清淤施工技術進行分析，并對城市暗涵清淤施工中的安全管理要點進行詳細探究。

關鍵詞：暗涵清淤;要求;清淤技術

1 引言

很多城市河道空間被侵占以及擠壓，或者被改造為暗涵，可對河道排澇、蓄水等功能造成較大影響。另外，城市地上建筑部分污水排入至暗涵中，由于暗涵長期處于黑暗以及密封空間中，當淤泥沉積后發臭，污染問題嚴重。為了避免暗涵對河道生態環境造成不良影響，要求采用有效的暗涵清淤施工技術。因此，對暗涵清淤技術進行深入研究意義重大。

2 城市暗涵清淤要求

現如今，城市化建設進程不斷加快，很多河道空間被侵占，并被改造為暗涵，可造成嚴重的污染問題。在城市暗涵清淤施工中，應采取有效措施打開暗涵，然后排污。部分暗涵上覆有建筑工程，很難將暗涵恢復至明河，對此，需對暗涵進行截污、清淤以及維護管理，及時恢復河道生態環境。

3 幾種清淤技術在暗涵整治中的運用

3.1 機器人清淤

水下爬行機器人可以在暗涵內部進行水下連續作業，操作較方便，可消除人工入涵作業各種安全風險，機器人作業原理如圖1。相對于人工操作檢測判斷淤泥堆積情況來說，機器人的利用在精度和準確度上都有較大提高，利用攝像探頭，可以直觀地觀測到暗涵內底部淤泥堆積情況，避免了人為憑經驗判斷可能出現的偏差，作業流程如圖2所示。

機器人在水下清淤疏浚過程中不引起環境的二次污染，不需要大面積破路施工，可直接在水下作業，施工期不影響暗涵正常排水，具有安全性高、高效、節能、方便操作、勞動強度小、適應作業范圍廣等優點。但清淤機器人清淤能力有限，目前既有產品清淤能力僅150m3/d（含水），剔除含水率只有約70m3/d～80m3/d（實測），無法滿足平均每天清淤量1500～2000m3要求，且費用高昂;另外，清淤機器人遇大塊石、鋼筋、鋼管等堅硬物，無法處理、容易損壞，且維修不便（需專業潛水工下水檢修），不適合高強度的清淤作業。

3.2 絞吸式挖泥船清淤

絞吸式清淤主要由絞吸式挖泥船完成，絞吸式挖泥船由浮體、鉸絞刀、上吸管、下吸管泵、動力等組成，集挖、運、吹一體化。絞吸式挖泥船是利用絞刀絞松河底土壤，與水充分混合并形成泥漿，通過泥漿管吸入泵體，然后再經排泥管排放至排泥區。在絞吸式挖泥船的實際應用中，鋼樁布置及定位原形式如圖1所示。在實際施工中，挖泥、運輸以及卸泥可實現一體化，自動化水平比較高。但是，城市暗涵清淤中，一般采用帶有鉸刀絞刀的絞吸挖泥船。需要注意，部分城市暗涵箱涵尺寸比較小，以皇崗河為例，斷面僅6m*5.5m，絞吸式挖泥船無法施展。

3.3 挖機+鏟車清淤

挖機+裝載機清淤方案施工效率較高，每處開口作業面，挖機+裝載機+吊車或挖機+裝載機+吸污車每小時可清淤約20m3。一般小型挖機（PC40）外型尺寸為5440×2000×2545mm，小型裝載機外形尺寸為5450×1960×2520mm，完全適用于暗涵尺寸較大段（如本工程暗涵尺寸6m×5.5m），施工時要求暗涵內通風良好，具備小型機械及施工人員入內施工條件。除此之外，還需采用臨時圍堰，保證干地施工條件，清淤作業時需破開箱涵頂板入內施工。

箱涵開口、圍堰、導流，形成干地施工條件后，可以考慮挖機+裝載機入涵清淤。挖機負責前面開道、松動沉積淤泥，裝載機負責將淤泥從作業面轉運至開口處，再用吊車或吸污車轉運至地面。為提高工效，一般每條涵配置1臺挖機+4臺鏟車，每2臺鏟車為一組，前后相距10m，采用接力方式將淤泥從開挖面倒運至開口處。

開口處淤泥出涵方式（即垂直運輸）主要有：

3.3.1 吊車+渣斗。渣斗容量約4m3，載重約8～9t（含自重），配置50t吊車，每小時出渣4～6斗約16～24m3，每天約400m3，滿足清淤強度要求。

3.3.2 吸污車。涵內挖機+鏟車將淤泥從開挖面轉運至開口點，地面上選用22m3吸污車，每小時可裝滿1車（含準備工作），剔除含水量，每小時約可裝運10m3淤泥，同時布置2臺吸污車，每小時可裝運20m3淤泥，滿足清淤強度要求。

3.3.3 拖泵。從開口點吊一臺60拖泵下涵，受料點接受挖機+鏟車從開挖面轉運出來的淤泥，利用拖泵+泵管將淤泥泵到地面，每小時可超過30m3，滿足清淤強度要求。

當利用吊車+渣斗或拖泵出渣時，地面上還需建相應沉淀池，用于臨時堆放從箱涵轉運上來的淤泥，采用自然脫水或添加生石灰等方式加速脫水，以便及時清運出場。

4 暗涵清淤的安全管控措施

4.1 通風設施

暗涵施工屬有限空間作業，涵內空氣質量差，富含有毒有害氣體，因此通風至關重要。采取自然通風和機械通風模式。

4.1.1 自然通風

作業前，通過暗涵各開口點、出入口、作業區及上下游檢查井等進行自然通風。現場1780m箱涵只有3個開口點，每個開口點負責約450m作業區域。

要求通風口必須保證50m一個，達不到要求的要想辦法開挖造井，保證通風。

4.1.2 機械通風

縱向通風，組織專業技術人員佩戴供氧式防毒面罩，同時還需攜帶便攜式有毒氣體檢測報警儀，然后劃船進入暗涵中進行監測，判斷暗涵中是否有有毒氣體或者可燃氣體，同時還應判斷暗涵頂部氣體在火花影響下是否會發生爆炸事故，采用低壓風，由軸流通風機生產，大風機設置在開孔處，工作段內的檢查井要設置抽風機，作為暗涵施工循環通風，驅出廢氣，補充新鮮空氣，改善作業條件。

兩個檢查井之間，從進口采用壓入式通風，風機安裝在暗涵檢查井處，在上下游2個相鄰檢查井處采用大功率排氣扇向外抽風。壓入式風機與排氣扇交叉布置到整條暗涵;暗涵內設置空氣檢測報警器隨時監測暗涵內空氣濃度。清淤工作面的進風流中，氧氣濃度不低于20%，二氧化碳濃度不超過0.5%。并用固定圍欄維護、專人監管，防止人員墜落。有害氣體濃度較大時，在兩個工作井處各增設一臺鼓風機，加強管涵內空氣流通。

橫向通風，在施工進出入口、頂板開口處分別布置SDS-5.6/30送風機，通過應用三條送風管，持續向暗渠中送風。對于通風管，可應用直徑為為0.8m的拉鏈式軟管，可將其設置在暗涵頂板下放，風管每間隔50m設置一個送風閘口，對各段送風量進行控制，然后根據施工進度，風管自開口處往工作面逐段安裝。作業區橫斷面平均風速不小于0.8m/s或通風換氣次數不小于20次/h。

主涵箱涵單孔結構空間斷面積約為33平方米，按照《地下有限空間作業安全技術規范第2部分：氣體檢測與通風》（DB11/852.2-2013）要求，作業區橫斷面平均風速不小于0.8m/s或通風換氣次數不小于20次/h，現SDS5.6/30風機流量為15000～23700m3/h。

計算公式：N=V×n/Q其中：N指的是風機數量（臺）;V指的是場地體積（m3）;n指的是換氣次數（次/時）;Q指的是所選風機型號的單臺風量（m3/h）。

Q=V×n/N=33×425×20/16=17531m3/h，所以主涵單孔應布置該軸流式風機16臺，開口上下游單口各8臺，可達到通風要求。

計算公式：Q（m3/h）=3600×S×V其中：S—橫斷面面積，V—橫斷面平均風速，Q-所需風量。

Q=3600×33×0.8=95040m4/h，單孔主涵布置16臺該軸流風機可滿足要求。

按照《公路隧道施工技術規范》（JTGF60-2009）要求，每人應供應新鮮空氣3m3/min，全斷面開挖時風速不應小于0.15m/s，但均不應大于6m/s。

采用該規范進行校核，每人供應新鮮空氣180m3/h，主涵16臺風機可同時供500人使用，完全可滿足要求;風速0.15m/s小于0.8m/s，也可滿足要求。

4.2 氣體檢測與隔離式作業

在有限空間中進行作業時，首先需進行氣體檢測，在暗涵清淤施工中，有害氣體濃度可能會發生變化，因此需采用專業設備對有害氣體進行監測，當監測設備發出報警時，應立即組織技術人員撤離。在氣體檢測過程中，每15min記錄1次，判斷氣體濃度變化情況，結合檢測結果制定安全防護措施，保障現場工作人員生命安全。由于暗涵清淤作業空間中的氣體濃度變化比較大，因此，清淤技術人員應佩戴專業隔離式呼吸設備，避免受到有毒有害氣體影響，保障作業人員安全。

4.3 施工用電安全措施

（1）對于暗涵清淤現場臨時用電，必須確保符合《施工現場臨時用電安全技術規范》相關規定。（2）在清淤現場設備安裝和維修中，必須由專業技術人員負責，對于現場用電設備，應合理分級配電。（3）對于總配電箱、分配電箱，需進行重復接地，并采用焊接或者壓接方式進行連接。（4）對于所有電氣材料以及元件，均應通過正規渠道以及廠家選購。（5）在清淤施工現場，值班電工必須嚴格值守自身崗位，并經常對施工現場線路和設施進行巡視檢查，及時發現問題，并通知專業技術人員妥善解決。（6）對于配電房、庫房、重要電氣設備庫房等，需配備滅火器，同時配電房房門應向外開啟，并做好防雨措施，對于配電箱外殼，需采用鐵制，并且確保符合安全用電標準，各類電箱必須設置短路以及漏電保護裝置。（7）對于現場電氣設備，不僅需作保護零線，同時還應在負荷前端安裝短路和漏電保護裝置，加強導線保護。在各類設備使用管理中，應保證責任到人，組織專人懸掛標志牌，當發現故障后，及時通知主管人員，并安排專業人員及時處理。

4.4 機械設備安全

（1）在各類機械設備和機具使用前，必須組織專職人員進行全面檢查，同時還應做好必要的試驗檢測以及維修保養，保證處于良好使用狀態。各個技術工種必須經過專業培訓，并通過考核，保證持證上崗，避免違章作業。大型機械設備保險、限位裝置防護指示器必須保證安全性和可靠性。（2）各類機械設備與輸電線路之間應保持安全距離。（3）在機械設備運行過程中，必須保證停放穩固，同時桿幅度指示器應靈敏可靠。（4）對電纜線絕緣性能進行監測，避免有接頭，同時避免在使用過程中亂拖亂拉。（5）制定完善的機械設備保養制度，在機械設備使用全過程中，都應結合實際情況使用清潔潤滑、緊固、調整等措施。（6）如果需進行夜間施工，應保證良好的照明條件。

4.5 施工現場安全管理措施

（1）在每日施工前，對機械設備使用安全性進行檢查，施工現場工作人員必須嚴格依據安全操作規程進行施工。（2）對于施工現場運輸車，必須服從指揮，保證信號齊全，在過岔口時，如果遇障礙物，應減速鳴笛，并由專人負責指揮。（3）在暗涵清淤施工現場，懸掛安全標語，當作業人員以及管理人員進入施工現場后，必須佩戴安全帽，對于危險施工區域，不僅需設置警示標牌，同時還應采取安全防護措施。特殊工種必須持證上崗，現場管理人員嚴格履行自身工作職責，加強施工現場監督管理。（4）如果施工現場采用封閉施工方式，則門衛、環保人員等不能進入施工現場，如果有事必須進入施工現場，則應在門衛處做好記錄，并由管理人員為其介紹安全注意事項。（5）施工現場道路必須保證通暢性，對于施工現場臨時設施、水、電等，應根據施工組織設計要求合理布置，對于配電房以及發電機房，需由專人負責管理，無關人員禁止入內。（6）在施工現場周邊，需設置安全防護板，并懸掛警示牌，設置警示燈。

5 結語

綜上所述，本文主要對城市暗涵清淤施工技術以及現場安全管理要點進行了詳細探究。城市暗涵對于生態環境的影響比較大，要求采用適宜的清淤施工技術。暗涵清淤施工技術類型較多，不同清淤技術均有一定的應用優勢，要求結合實際情況選擇適宜的技術類型。另外，在暗涵清淤施工中，施工現場環境復雜，現場作業人員可能會受到有毒、有害氣體的影響，因此，必須加強施工現場安全管理，盡量采用機械設備進行暗涵清淤，加強暗涵通風管理，對施工現場機械設備、水、電等進行安全管理，確保各類設備處于正常運行狀態，保證施工人員能夠掌握安全施工規范。

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作者簡介：吳東海（1973-），男，湖南懷化人，侗族，工程師，一級建造師（市政），本科，工作方向：市政工程。