城市河道清淤疏浚環境保護技術措施探索與實踐

徐曉敏 王俊廣

(1.邯鄲市水利工程處，河北 邯鄲 056002；2.邯鄲市漳滏河灌溉供水管理處，河北 邯鄲 056002)

1 工程概況

滏陽河是邯鄲市唯一一條常年有水河道，具有行洪、農業灌溉、發電、城市供水等多種功能。滏陽河發源于太行山南段東麓邯鄲市峰峰礦區和村鎮，至臨水鎮有黑龍洞泉群匯入，而后進東武仕水庫，經調蓄后下泄，穿越京廣鐵路，流經磁縣、冀南新區、邯山區、叢臺區、永年區、曲周縣、雞澤縣、峰峰礦區共8個縣(區)，于雞澤縣吳官營鄉東于口村出境進入邢臺。邯鄲市境內流域面積2747.7km2，河道長度185km。

滏陽河邯鄲市城區段清淤疏浚工程的范圍是賀莊橡膠壩至蘇曹游園，全長6553m；該段現有橋梁15座，正常水位時橋下凈空1.2～2.79m；河道為復式斷面，兩側為漿砌石護岸，河口寬30～32.4m，水面寬17～27m，深槽底寬約10m。根據現場勘查和測量成果分析，淤積總量約25萬m3，上游淤泥厚度50～70cm，向下游逐漸增加，最末1000m淤泥厚度達到200cm；河道分布的淤泥性狀基本一致，有機質含量約為13.06%，含水率約57.78%，淤泥顆粒極細，絕大部分粒徑小于0.075mm。

2 施工環境保護要求

施工段處于城市核心區，兩岸人口稠密，街道縱橫，屬于居住、商務、辦公、園林景觀集中區，必須做好施工環境保護工作。

2.1 水體污染控制

清淤疏浚不得對河道水質造成污染，不能影響下游距施工段2km的邯鄲電廠冷卻用水取水口水質，不能降低或惡化施工段下游河道水體水質。

2.2 噪聲污染控制

施工噪聲控制應達到相應的國家標準，不能影響河道沿岸居民正常休息，不能影響學校、醫院、機關、科研單位等噪聲敏感點的正常運行。

2.3 大氣污染控制

清淤疏浚機械設備作業不得阻塞道路，不能影響城市道路交通正常運轉秩序；淤泥運輸排放不得遺撒，不能污染城市道路環境，不能降低或惡化區域空氣質量。

2.4 生態環境保護

清淤疏浚施工不得破壞河道兩岸園林和綠化現狀，不能損壞已有護岸和建筑；施工垃圾處理不得污染城市環境。

3 清淤疏浚施工方案比選

3.1 泥漿泵清淤方案

泥漿泵清淤法施工機械由高壓泵沖泥系統、立式泥漿泵輸泥系統、配電系統或柴油發電機系統、簡易浮船組成。施工原理是模擬自然界水流沖刷原理，借水力作用來進行挖土、輸土、填土，即水流經高壓泵產生壓力，通過水槍噴出一股密實的高速水柱，切割、粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿和泥塊的混合，再由立式泥漿泵及其輸泥管吸送到堆土場。

方案優點是：設備組成簡單，使用方便，工效高，施工不受天氣影響。不足之處是：須對河道分段截流、排水后實施，沿岸須設置若干排泥場，須占用兩岸綠地。

3.2 絞吸式挖泥船方案

絞吸式挖泥船是水力式挖泥船中較普遍的一種，其基本工作原理是利用裝在絞刀架前端的絞刀將水底淤泥絞碎，形成泥水混合物(泥漿)后，通過船上離心式泥漿泵將水底泥漿從鉸刀架前端吸泥頭處吸入，經船內吸管、泥泵、排泥管線輸送到泥土處理場地，從而完成挖泥作業。

方案優點是：對土質適應性強，一般不易產生漏挖或者超挖，挖泥效率高，工作流程連續，環境污染較少。不足之處是：絞吸淤泥過程會對河道水體造成污染，影響下游河道水質；船過橋時須進行拆裝吊運作業，影響市內道路交通；排泥場占地多。

3.3 水陸兩棲挖掘機方案

將挖掘機吊放在浮動式平臺(浮船)上，用挖掘機進行清淤疏浚開挖，將淤泥卸入放在平板駁船上的儲泥箱，平板駁船以拖輪為動力進行運輸，運至轉運碼頭，吊車吊儲泥箱至自卸汽車，再倒運至排泥場。

方案優點是：施工效率高，工程進度快；儲泥箱運輸，不遺撒污染市內道路。不足之處是：開挖時對河道擾動大，對河道水質影響大；只能在水深1.5～2m范圍作業施工，深槽開挖受到限制；平板駁船、儲泥箱用量大，制造費用較高。

3.4 施工方案選擇

從上述三種常規方案的工作原理、優點和不足看，選用其中任何一個方案或兩個方案組合都無法滿足施工環境保護要求。根據本工程處于城市核心區的特殊性，經比較論證，確定只有采取清淤疏浚環境保護技術措施，對絞吸式挖泥船進行升級改造，引進底泥脫水固結一體化處理技術，才能最大限度滿足清淤疏浚施工環境保護要求，減少臨時占地，避免施工造成水污染、大氣污染和噪聲污染，避免施工影響城市道路交通，保護城市生態環境。

4 清淤疏浚環境保護技術措施

4.1 河道預清理

由于河道內各類垃圾較多，絞吸船作業時絞刀容易被損壞、纏繞，泥漿泵容易堵塞，影響設備正常運行，在河道清淤疏浚前，須先對河道垃圾進行預清理，最大程度清除疏浚斷面內的生活垃圾、建筑垃圾等雜物，確保絞吸船能夠連續作業。

4.2 排泥管線鋪設

排泥管線基本形式為：挖泥船→浮管→潛管→多級接力船→岸管→淤泥脫水固化場。浮管采用柔性連接，隨挖泥船在施工區水域上移動；潛管下潛后呈柔性緊貼河床，每隔3根輸泥鋼管配一節橡膠管；河岸至淤泥脫水固化場鋪設陸上岸管。

4.3 絞吸式挖泥船技術改造和運行控制

絞吸式挖泥船技術改造主要是對普通絞吸式挖泥船安裝環保絞刀，通過密封開挖、薄層開挖和開挖速度控制等機械和技術措施，進行低擾動清淤疏浚施工作業，保證疏浚率，降低浮淤擴散概率，避免淤泥對河水的二次污染超出限制范圍，實現保護河道水質的目標。

4.3.1 密封開挖

采用專用環保絞刀，環保絞刀裝配有導泥擋板、絞刀密封罩、絞刀水平調節器等裝置，無論疏浚深度如何變化，通過絞刀水平調節器，使絞刀始終保持水平狀態，疏浚時絞刀外罩底邊平貼河底，絞刀密封罩將絞刀擾動范圍控制在密封罩內，確保環保絞刀挖掘范圍內的淤泥被泥泵充分吸入。與常規的敞開式絞刀相比，采用專用環保絞刀有效防止了因絞刀擾動使淤泥顆粒向罩外水體擴散，可使水面擾動引起的污水影響半徑小于5m，避免了施工過程中因挖掘造成二次污染。

4.3.2 薄層開挖

環保絞刀頭設計單層開挖厚度在20～50cm之間，此開挖厚度是建立在額定轉速、泵吸濃度、絞刀凈深協調平衡的基礎上的，避免了出現泥量過大產生逃淤或泥量過小產生效率太低的情況。薄層開挖法可保證河底淤泥被充分吸取，同時也有利于提高開挖精度。如淤泥厚度超出挖泥船單層開挖厚度時，采取分層開挖。

4.3.3 限速控制

通過開工試挖情況，合理設計絞刀轉速、橫擺速度等施工參數，在河道疏浚施工中嚴格控制，限速施工，以確保疏浚影響范圍達到最小，降低對河道水質的影響。

4.3.4 擾動監測

工程實施之前，對施工河道的水體透明度和懸浮物(SS)值進行抽樣檢測，計算其最大值、最小值和平均值。疏浚試挖期間，在挖泥船周圍布設水質監測點，定期監測水體中的SS值指標變化，依據試驗數據，實時反饋和調整開挖速度。

4.4 疏浚泥漿脫水固結一體化處理技術

4.4.1 技術說明

該技術是根據城市河道高有機質含量、極細顆粒淤泥泥漿的特點，結合采用泥沙聚沉劑以及高強高耐水土體固結劑進行調理的工藝要求，專門設計和制造的即時泥水分離處理系統。該系統可將疏浚泥漿即時分離，將疏浚泥漿體積即時減量并可根據需要完成對重金屬、微生物、細菌等有害物質的消毒、鈍化或固結，是一套可與常用疏浚設備直接對接的清淤泥漿處理系統，特別適合于污染重、施工場地小、周邊土地資源稀缺的城市河道(景觀水體)清淤疏浚泥漿的處理。

泥沙聚沉劑為粉末狀固體，是一種新型環保泥漿調理脫水產品，可針對不同泥質、有機物含量、顆粒粒徑的疏浚泥漿進行調質，使之減小比表面積、改善排水性能的多組分復合材料，是專門針對清淤疏浚、圍海造地、港口水利等工程需要研制的泥水分離產品。高強高耐水土體固結劑，是一種無機水硬性膠凝材料，其水化產物將被固結材料基本單元黏結成為牢固的整體，從而產生較高強度和水穩定性，實現對有害物質的鈍化和固封。

4.4.2 工藝流程

a.格柵除渣。在處理場修建一小型沉淀池，將疏浚泥漿通過岸管輸送至該沉淀池并進行過濾，較大粒徑的碎石、磚塊、漂浮雜物等用格柵攔截，采用機械或者人工清除，晾曬控干后運送至垃圾場。

b.濃度調節。將沉淀池的泥漿泵送至調節池，根據淤泥處理進度安排，計算確定調節池數量、設備套數，實現系統有序穩定運行。

c.材料添加。通過螺旋輸送機和固液混合器加入高強高耐水土體固結劑、泥沙聚沉劑等處理劑，加藥量和加料時間按照工藝要求執行。

d.調漿均化。對均化池泥漿進行調理調質均化，使材料充分混合并保持泥漿濃度恒定，均化時間按照工藝要求執行。

e.泥水分離。完成調質調理后的泥漿泵送至泥水分離系統進行脫水固結，尾水懸浮物(SS)值小于150mg/L，pH值6～9，達到國家《污水綜合排放標準》。

f.壓縮固化。產生泥餅的即時含水率在40%以下，底泥減量60%以上，遇水不泥化，強度不降低，可用于工程回填，實現資源化利用。

5 結 語

根據本工程的特殊性和施工環境保護要求，通過對絞吸式挖泥船進行技術改造和作業控制，實現了低擾動清淤疏浚施工作業，以減低泥漿擴散，避免水體污染；通過采用疏浚淤泥脫水固結一體化處理技術，實現了泥漿輸送、脫水固結一次完成，大幅減少了施工臨時占地；通過施工強度和作業時間控制，避免了施工噪聲影響周圍居民正常休息。實踐證明，這些清淤疏浚環境保護技術措施的采用，可有效避免施工過程對河道水質、城市道路交通、大氣環境的污染和影響，避免施工對河道兩岸園林景觀和既有工程的損害，實現了清潔、綠色施工生產。