土工管袋淤泥固化技術在會昌縣縣城(老城區)疏浚工程中的應用

何廉清

(江西省贛農投資發展集團有限公司，南昌 330000)

1 工程概況

會昌縣縣城(老城區)防洪工程項目綜合治理河道長度3.2km，其中疏浚河道總長3.2km；堤防總長2.679km，其中新建土堤1.043km，新建C15埋石混凝土防洪墻0.455km，古城墻加固0.939km，已建防洪墻0.306km，跨橋總長0.048km。拋石護岸堤段總長1.925km。新建富尾排澇站一座。對外交通主要靠公路，現在公路可直達各施工現場，交通便利。主要施工項目有河道疏浚工程、河岸治理工程、新建堤防工程、建筑物及其它工程等。

2 土工管袋淤泥固化技術的應用

2.1 技術原理

會昌縣縣城(老城區)防洪工程項目綜合治理河道疏浚工程所使用的土工管袋為高強度、高韌性聚丙烯材質，且具有優良的抗化學腐蝕性及抗微生物性能，對于河底淤泥固化清淤過程較為適用。但遺憾的是，該聚丙烯材料降解速度較慢，如不妥善處理會造成環境二次污染[1]。此外，本工程所采用的土工管袋淤泥固化技術對作業場地要求較高，甚至需要在待治理河道旁新建廠房廠站；土工管袋淤泥固化處理脫水系統不存在任何機械傷害和電氣傷害隱患，淤泥固化處理質量較高。從安全性、環保性、效率性、施工成本、固化質量、施工可行性等方面進行常見的排泥場脫水、機械固化、燒結固化、土工管袋固化等淤泥脫水處理技術的綜合比較后，本工程選用土工管袋淤泥固化處理技術(見表1)。

表1 淤泥固化處理技術的比較

2.2 施工工藝流程

會昌縣縣城(老城區)防洪疏浚工程因增加了淤泥固化處理和余水處理等程序，與普通疏浚工程相比其施工過程更為復雜，工藝流程詳見圖1。

2.3 固化劑選型

本河道疏浚治理工程固化劑選型主要根據隨機減量技術(random decrement technology，RDT)試驗結果進行。試驗開始前進行泥漿樣本配置，試驗開始后按照設計次數逐量投放不同類型的固化劑，通過比較淤泥固化試驗結果進行最佳固化劑類型的選擇及投放量的確定。在RDT試驗確定出固化劑摻加量并摻入泥漿反應后，將泥漿灌入事先設計好的土工管袋內，進行余水水質的觀察與檢測，待達標后取出淤泥固化物并進行其含水率檢測。

圖1 淤泥固化處理和余水處理工藝流程

2.3.1 RDT試驗

為進行固化劑選型，本工程在施工前制備出濃度為0.2%的固化劑溶液，并取出5份試樣后按照1#-5#標號，對每份試樣均攪拌30-40min后使其熟化備用，再制備2kg泥漿分裝入5個容量500mL的燒杯內，并按1#-5#的次序分別編號。試驗開始后通過注射器抽取1#固化劑溶液適量并注入1#水泥漿液內，再取相同容量的燒杯反復傾倒數次，直至固化劑溶液和水泥漿液充分融合后觀察泥漿絮凝過程。再按照設計要求逐次增加固化劑溶液摻加量，并重復上述過程直到泥漿內出現較為明顯的絮凝及固液相分離現象。其余幾種固化劑溶液也進行相同處理，并進行固化劑溶液摻加量、絮凝時間及狀態等的記錄。

根據試驗結果，并按照反應速度、絮凝團大小、絮凝團強度、固化劑溶液摻量的次序進行固化劑的選擇。其中，反應速度能使疏浚河道內淤泥泥漿發生較大波動，促使固化劑作用的快速發揮；絮凝團尺寸過大會引發包水并增大淤泥含水率，若絮凝團尺寸過小則不容易挖除清理；絮凝團強度主要影響的是固液相混合物性能的穩定性，固化劑強度越大則會降低懸浮顆粒產生的可能性，并增大濾出速度；固化液摻量主要影響固化成本和清淤系統性能的穩定性[2]。

根據RDT試驗結果，4#固化劑溶液發生絮凝反應的速度最快，固液相分離也最為明顯，絮凝團塊蓬松、立體，傾倒13-15次后絮凝團破碎，上清液較為清澈，淤泥固化效果最好，故作為最佳方案。1#和3#固化劑溶液絮凝效果較為接近，1#溶液溶解時間短，固化劑摻加量比4#溶液小，故確定為備選方案。

2.3.2 GDT試驗

在RDT試驗的基礎上，再制備固化劑摻量0.2%的1#-4#溶液各20L，并制備50kg泥漿進行GDT試驗。試驗開始后，將1#固化劑溶液按設計比例逐量摻加進25kg泥漿內并反復傾倒，4#固化劑溶液也進行同樣處理。待泥漿與固化劑溶液發生充分反應后通過漏斗逐次灌入小型土工管袋內，每條管袋內的剩余底泥均為25kg。待完全填充好土工管袋后從管袋外壁取樣并進行固化物含水率的檢測。檢測結果顯示，4#固化劑溶液的試驗效果最好，出水速度更快，所以，本次土工管袋淤泥固化應采用4#固化劑溶液。

2.4 脫水處理

本工程在進行土工管袋淤泥固化施工場地布置時，應當依據場地大小及位置合理選擇土工管袋，保證能充分利用固化場地，節省空間。會昌縣縣城(老城區)防洪工程項目綜合治理疏浚工程所采用的土工管袋最大填充高度設計值取2.6m，待淤泥處理首次達到這一設計高度時應當暫停泥漿灌注過程，并待泥水徹底分離且大部分清液經由管袋濾出后再恢復填充過程。考慮到本疏浚工程淤泥固化土工管袋數量較為充足，管袋只要填充兩次即可滿足設計要求，根據土工管袋內淤泥含水率水平，全部管袋填充完畢后至少應等1個月管袋內淤泥才能完全固化。在1個月的固化期內應安排專人通過專用工具拍打和清理土工管袋外表面的污垢，緩解管袋濾孔可能發生的堵塞。

3 土工管袋淤泥固化質量控制

3.1 確定固化劑溶液和淤泥的最佳配比

本次清淤疏浚工程以普通軸流泵為固化劑水泵，并未采取添加變頻電機及其他措施控制水泵轉速，管道上也沒有安裝流量計，所以很難進行淤泥流量的確定，理論上而言，固化劑溶液和淤泥的最佳配比很難達到[3]。為此，應當采取措施獲取固化劑溶液與淤泥實時流量數據，并將固化劑水泵更換為可調節流量型，在成本允許的情況下可采用PLC系統進行固化劑摻加量、淤泥流量等淤泥固化全過程的自動化控制。

3.2 管道堵塞的解決

淤泥的清雜處理主要在泥漿調節池內完成，但淤泥輸送過程中仍會發生管道堵塞，一般堵塞都發生在PVC管的S形部位及其與土工管袋支管相連的球閥外側，管道堵塞后若通過人工方式切開清淤管并用高壓水槍沖掃，則浪費時間、影響進度。為有效解決清淤管袋堵塞問題，首先應對疏浚河道淤泥完全清雜，并將PVC管S形彎頭更換為三通，將土工管袋支管球閥外側及其與主管連接的三通更換為四通，一旦發生堵塞，可迅速打開閥門清除雜質，確保淤泥固化施工過程的順利進行，具體見圖2。

圖2 管道堵塞的解決

3.3 土工管袋的后續處理

本次疏浚工程淤泥固化技術中所使用的土工管袋材料主要為聚丙烯，其降解速度緩慢，處理不當很容易造成白色污染，而且不能將其埋入農田、綠化帶及河道，以免造成二次污染。出于材料降解和環境保護角度考慮，應當優先選用降解速度快、對環境污染小的管袋材料。

4 結 論

通過分析土工管袋淤泥固化技術在會昌縣縣城(老城區)防洪工程項目綜合治理疏浚工程中的應用表明，在河道清淤脫水減容、工農業污染處理等方面的應用已經十分廣泛的土工管袋清淤固化技術在小城鎮河道治理清淤疏浚方面的應用還較為罕見。會昌縣縣城(老城區)防洪工程項目綜合治理河道疏浚工程清淤實踐表明，該技術對于各種規模的清淤河道均較為適用，且機械化程度低，無需配備大規模的清淤船設備，工期短，清淤固化效果明顯，但PVC土工管袋不容易降解，若處理不當會造成環境的二次污染，應進一步尋求較好的替代管材。