城市密集構筑物區黑臭暗涵清淤技術分析

陳 勇，王青峰，方建國，許傳貝，陶小飛，李東升

（1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 310000；2.華北水利水電大學，河南 鄭州 450000）

隨著城市化進程的不斷加速，寧德城區人口日益密集；由于寧德水資源時空分布不均，城區水環境承載力有限，加上城市基礎設施建設進度相對滯后，寧德城區水環境問題日益突出，部分暗涵長期處于黑暗、密閉的狀態下，污水排入暗涵后容易厭氧發臭，形成黑臭水體[1]，城區內河河網黑臭問題日益凸顯。為改善寧德城區宜居環境，提升城市形象，寧德市開展了區水環境綜合治理項目。

目前，有大量專家學者開展了對城市河道清淤技術的相關研究[2-3]。陳阿萍等人[4]在常州市武進區湖塘河清淤工程中采用環保絞吸為主、人工清淤為輔的方式。侯天棟[5]認為通過清淤疏浚，能明顯降低黑臭水體的內源磷負荷。孫彥澤[6]以“截污、清淤、通水、引水、賦氧、生態建設”為黑臭河道整治的總體思路。王雙等人[7]以南方某高密度建成區暗涵黑臭水體治理為例，通過內源控制、暗涵截污等措施，實現了暗涵的水質提升并消除黑臭?；谏鲜鰧W者對相關清淤技術的研究，本文將基于黑臭暗涵淤泥的分布特征，聯合清淤設備的對比分析、清淤方法的比選等，綜合提出黑臭暗涵的清淤技術。

1 工程概況

1.1 工程簡介

本次項目工程位于寧德市蕉城區和東僑經濟技術開發區，包含了3個流域片區，分別是金涵片區、金港片區和鐵基灣片區（如圖1所示）。主要包括坪塔溪、后崗溪、古溪和后山溪等暗涵段以及東湖塘北港段等尚未徹底清淤的河道，暗涵總長約6 400 m，最長約2 000 m，最短約300 m。城市暗渠距離長、埋深大、覆蓋物復雜、內部空間有限、缺少檢查井及通風設施，難以準確定位、空氣不易流通、照明困難及大量排水與封堵，實施難度較大。

圖1 流域基本情況

由于中心城區城市用地緊張與建設用地需求之間的矛盾日益突出，部分河涌由明改暗，其中金溪流域內有8條河涌，存在不同長度的暗渠，總長約6.44 km，流經市區商業、居住等密集區域。中心城區暗渠段概況詳見表1。

表1 中心城區暗渠段概況表

1.2 周邊建筑條件

暗渠均位于老城區組團，主要為截流式合流制排水體制，長短不一，多數渠段上覆蓋市政道路或房屋建筑，檢查井分布較小，暗渠長期積水較深，受下游頂托影響，水體流動緩慢，清淤中面臨著需要分段封堵與大量排水的問題。如南大塘排洪渠位于萬達華城與泰禾紅郡的兩處暗渠中（即坪塔溪、后崗溪與古溪暗渠），明顯可見有大量積水存在。

1.3 暗涵段清淤總體思路

依據暗渠是否存在檢查井、標示物及其分布條件，結合實際資料、現場地質與管線分布交錯情況，進行綜合分析，合理采用水下潛望鏡與雷達相結合的方法進行勘察定位。對于檢查井分布較密或有明確標示的暗渠，可采用水下潛望鏡定位；對于檢查井分布稀少或無檢查井、標示的暗渠，采用探地雷達對暗渠進行全方位探測定位，探明地下信息，主要分為地震波法、探地雷達法、示蹤法以及管道機器人探測。對于全段封閉的暗渠更適用于用探地雷達法確定其位置、尺寸及埋深。在多條管渠并行或交錯情況下，可部分現場開挖及利用釬探來探明。

清淤作業時對于長距離、全封閉的暗渠，分段實施，合理開挖布設工作井，工作井同時避讓交通干道。采用開敞式進行持續通風，利用風機加快通風速率，在作業過程中對氣體濃度實時監測，分析空間內氣體濃度變化情況，合理安排單次短時作業時間。

暗渠清淤作業宜選擇非汛期，分段做好導流排水及應急排水措施。按照排水管道封堵技術要求，對于需要清淤的暗渠采用橡皮管塞或磚墻臨時封堵，封堵遵循先上游后下游的封堵方式，必要時還需對沿線排水支管進行臨時封堵，水泵將封堵范圍內管道內部的積水臨時排至下游管網內。清淤完成后，及時拆除封堵，保持水流通暢。

2 城市暗涵清淤方式簡介

2.1 機器人清淤

水下爬行機器人能適應各種工作環境，可以在暗涵內部進行水下連續作業，操作非常方便（如圖2所示）。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，可以直觀地觀測到箱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。機器人在水下清淤疏浚過程中不引起環境的二次污染，無需大面積破路施工，帶水作業，施工期不影響暗涵正常排水，具有安全性高、高效、節能等優點[8]。但清淤機器人受限于暗涵尺寸大小，淤泥較薄段采用機器人清淤綜合投入較高。

圖2 機器人清淤

2.2 裝載機清淤

裝載機清淤施工效率較高，每臺裝載機1 h的清淤量約為20 m2（如圖3所示）。一般小型裝載機僅適用于暗涵尺寸較大的位置，施工時要求暗涵內通風良好，小型機械及施工人員進入暗涵內施工，除此之外，還需采用臨時圍堰，保證干地施工條件。清淤作業過程中采用小型裝載機推鏟集中淤泥，再用挖掘機開挖和裝車，淤泥裝入運泥車運至指定底泥固化場集中處理。

圖3 裝載機清淤

2.3 移動式吸泥泵清淤

移動式吸泥泵可懸浮于底泥上，配合高壓水槍施工，可在狹窄的空間內施工作業，操作方便，但施工效率相對較低，且輸送距離有限（如圖4所示）。主要用于城鎮污水處理廠、企業污水處理廠、硬底河道、養魚池、人工景觀湖、噴泉池底和游泳池底等清理底泥。

圖4 移動式吸泥泵清淤

2.4 水力沖洗清淤

水力沖洗是指采用高壓射水清理暗涵的疏通方法（如圖5所示），其效率高、疏通質量好，近20年來已經在我國許多城市逐步采用。主要使用高壓噴射車，裝備有大型水罐、機動卷管器等。操作時由汽車引擎驅動高壓泵，將水加壓后送入射水噴嘴。靠射水產生的反作用力，使射水噴頭和膠管一起向相反方向，同時也清洗暗涵內壁。當噴頭到達一定的距離時，機動絞車將軟管卷回，此時射水噴頭繼續噴射水流。但水力清洗只能小范圍沖洗底泥，且無法輸送底泥，需結合人工將暗涵內殘留的沉積物輸送至下游檢查井，然后由吸泥車將其吸走。

圖5 水力沖洗清淤

2.5 人工清淤

在施工場地限制較多，施工機械無法到達的情況下，可采用人工清淤，此清淤方式可操作性強，施工方便、靈活，清淤不受場地限制，施工成本低，但作業效率相對較低，作業工期長，人工資源投入量大（如圖6所示），人工清淤同時配合水力沖洗等機械可以顯著提高作業效率，達到最佳作業效果。各種暗涵清淤方式優缺點對比見表2。

圖6 人工清淤

表2 各種暗涵清淤方式優缺點對比表

3 各暗涵段清淤方式選擇

3.1 坪塔溪清淤方式

坪塔溪河道主要為：上游鶴峰路至蕉城路段，中游蕉城路至寧川路段，下游寧川路至南大塘排洪渠段。三段均為暗涵。其中上游段底坡陡，基本無底泥淤積；中游段底坡趨于平緩，渠壁多為漿砌塊石，渠底已硬化，底泥從中段開始向下游淤積；下游段為鋼筋混凝土箱涵。本次清淤坪塔溪上游段作業空間有限，擬采用高壓水槍進行沖洗，將河道底部少量淤積物沖向下游，在下游集中清理。中、下游擬以200 m為一段，自上游向下游分段逐級進行清淤作業，每隔100 m設置通氣孔，采用干塘式清淤作業，每段作業時在上、下游填筑圍堰，使用導流管導流，圍堰內降水后開展清淤作業。中游段平均渠寬約3 m，機械開展作業空間有限，采用人工清淤，下游箱涵段寬度為6 m，采用裝載機清淤。坪塔溪現狀河底均已硬化，故本次清淤設計標高以現狀硬質渠底高程為準，清淤至硬質底。

3.2 后崗溪清淤方式

后崗溪河道主要為：上游鶴峰路至蕉城路段，中游蕉城路至寧川路段，下游寧川路至南大塘排洪渠段。中、下游段為暗涵。本次清淤擬以200 m為一段，自上游向下游分段逐級進行清淤作業，每隔100 m設置通氣孔，采用干塘式清淤作業，每段作業時在上、下游填筑圍堰，使用導流管導流，圍堰內降水后開展清淤作業。暗涵平均渠寬3 m，機械開展作業空間有限，采用人工清淤。后崗溪現狀河底均已硬化，故本次清淤設計標高以現狀硬質渠底高程為準，清淤至硬質底。

3.3 古溪溪清淤方式

古溪溪河道主要為：上游源頭至蕉城路段，中游蕉城路至寧川路段，下游寧川路至南大塘排洪渠段。其中上游段底坡陡，基本無底泥淤積；中游段底坡趨于平緩，渠壁多為漿砌塊石，渠底已硬化，底泥從中段開始向下游淤積；下游段為鋼筋混凝土箱涵。中、下游擬以200 m為一段，自上游向下游分段逐級進行清淤作業，每隔100 m設置通氣孔，采用干塘式清淤作業，每段作業時在上、下游填筑圍堰，使用導流管導流，圍堰內降水后開展清淤作業。采用機械清淤及人工清淤結合的方式進行清淤作業。古溪溪現狀河底均已硬化，故本次清淤設計標高以現狀硬質渠底高程為準，清淤至硬質底。

3.4 后山溪清淤方式

后山溪中、下游明渠、暗涵交錯分布。本次清淤擬以200 m為一段，自上游向下游分段逐級進行清淤作業，每段作業時在上、下游填筑圍堰，使用導流管導流，圍堰內降水后開展清淤作業。采用機械清淤及人工清淤相結合的方式進行清淤作業。后山溪現狀河底均已硬化，故本次清淤設計標高以現狀硬質渠底高程為準，清淤至硬質底。

3.5 南大塘排洪渠清淤方式

南大塘排洪渠本次清淤段河道中心線全長3 000 m，分為明渠清淤和暗涵清淤。本次南大塘排洪渠清淤采用排干式清淤，每段作業時在上、下游填筑圍堰，使用水泵導流，圍堰內降水后開展清淤作業。渠底已采用混凝土硬化，故本次清淤設計標高以現狀硬質渠底高程為準，清淤至硬質渠底。

3.6 南際溪下游段清淤方式

南際溪下游段（東湖排澇站至東湖塘北港），分為明渠及橋涵，現狀河道兩岸均為硬質擋墻，河底已采用混凝土硬化，故本次清淤設計標高以現狀硬質渠底高程為準，清淤至硬質河底。本次設計采用人工清淤。

4 結論

暗渠清淤根據疏通方式，分為射水疏通、絞車疏通、水力疏通與人工疏通等方法。射水疏通采用高壓射水清通，效率高、疏通質量好；人工疏通效果好，但存在安全隱患。水力疏通采用提高渠內上下游水位差，加大流速來疏通暗渠的方法，要求水力流速達到0.7 m/s左右，因現狀暗渠受頂托影響及來水條件限制，難以達到較大流速的要求，因此本次暗渠清淤主要采用射水疏通、絞車疏通與人工疏通相組合的方式。對于坪塔溪、后崗溪，暗渠尺寸較大（H＞800 mm），選擇“射水+絞車+人工”疏通方式，對于古溪、后山溪，暗渠尺寸較?。℉＜800 mm），選擇“射水+絞車”疏通方式。對暗河段合理開孔強制通風，氣體檢測合格后進入河道清淤。在交通要道位置選擇夜間施工，對交通分流、導流，減少對市民出行的影響。清淤方法為干挖清淤、高壓水力沖挖清淤和抽吸式清淤3種。