章江河口段清淤整治方案研究

肖鑫華

（贛州市天鷹勘測設計有限公司,江西 贛州 341000）

河道清淤是減少面源污染、改善水環境的重要舉措,同時也是增加河道調蓄庫容,改善水體流動性的必要手段。河道清淤疏浚首先應滿足河道行洪需要,同時兼顧生態功能,因勢利導,保持河流原有流勢[1]。河道清淤方案涉及清淤設備的選擇,輸送設備選取,護堤寬度、邊坡設計及工程量的計算、淤泥脫水工藝等后處理措施,文章擬結合章江河口段清淤設計方案,系統梳理清淤疏浚方案。

1 工程概況

章江是贛江上游左岸一級支流,流域地處羅霄山脈東南面；地貌以低山和丘陵為主,總體為西南高、東北低。章江河道清淤工程位于贛州市章貢區內,清淤工程始于章江水輪泵站,工程終點為八鏡湖翻板壩壩址斷面。根據現場調研和鉆孔柱狀分析,河底上部為淤泥層,下部以細砂為主,局部含卵礫石,其中淤泥厚度約0.35 m～1.5 m,主要分布在河道轉彎處凸岸,上游分布較少,厚度稍薄,中下游淤泥增厚,分布變廣。清淤河段范圍為章江水輪泵站～橡膠壩,總長20.0 km,穿越整個贛州市城區。

2 清淤方案設計

清淤河段位于贛州市城區中心,清淤河長20 m,寬220 m～410 m,常年水深3 m～8 m,兩岸防洪設施及景觀綠化均已成型,沿線橋梁眾多,且沿線建有第一自來水水廠及第三自來水水廠。綜合以上因素考慮,選取清淤方案需工作效率高,精準度高,輸泥方便且環保,對淤泥擾動影響較小,因此,設計采用鏈斗式挖泥船+泥駁運輸方案,待初步脫水后,通過自卸汽車運至淤泥填埋場填埋處理。

2.1 清淤設備選擇

根據工程的特點,清淤設備通過對鏈斗式挖泥船、絞吸式挖泥船、耙吸式挖泥船、水上挖掘機、水陸兩用攪吸泵及移動式吸泥泵的優點和缺點進行比較,最終選擇鏈斗式挖泥船。

2.1.1 鏈斗式挖泥船

鏈斗式挖泥船的原理是利用斗鏈,用泥斗在水面以下挖泥并提至水面,同時借助錨纜系統,使船體移動。鏈斗式挖泥船能夠挖掘松散沙、淤泥等各種土質,采挖能力強,挖槽截面工整,誤差小。鏈斗式挖泥船適宜長距離輸送泥土或河面較闊的工程。

2.1.2 絞吸式挖泥船

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,與水混合成泥漿,經過吸泥管吸入泵體并經過排泥管送至排泥區。絞吸式挖泥船施工時,挖泥、輸泥和卸泥都是一體化,自身完成,生產效率較高。目前,國內河道與湖泊清淤多選用裝有絞刀的絞吸挖泥船。

2.1.3 耙吸式挖泥船

耙吸式挖泥船是一種裝有耙頭挖掘機具和水力吸泥裝置的大型自航、裝倉式挖泥船。挖泥時,利用泵的真空作用,將耙吸管置入河底,吸收河底的泥漿,或者直接將挖出的泥排出船外。部分耙吸式挖泥船還可以將卸載于泥倉的泥土自行吸出進行吹填,且具有良好的航行性能,不需要定位裝置。其也適用于無掩護、狹長的沿海進港航道的開挖和維護,以開挖底泥時效率最高。

2.1.4 清淤設備的比較及選擇

以上三種清淤設備優缺點比較見表1。

表1 各種底泥疏浚優缺點對比表

清淤河段位于贛州市城區中心,清淤河長20 m,寬220 m～410 m,水體擾動小,且河道內淤泥含沙量大,故本次清淤設備選用鏈斗式挖泥船。

2.2 底泥輸送方式

2.2.1 輸泥管運輸

輸泥管輸送時可根據工程量、材料等情況,選擇不同管徑的輸泥管,且施工時效率高,對周邊環境的影響小。

2.2.2 泥駁運輸

泥駁運輸尤其自航式泥駁運輸,設備簡單、載貨量大,能夠與多種疏浚方式相協調共同作業,但會對通航產生影響。

2.2.3 皮帶機運輸

皮帶機運輸可靈活移動,運距較短。

2.2.4 自卸汽車運輸

自卸汽車只能在陸地上運輸脫水后的底泥,并對環境產生影響。若自卸汽車運輸的距離較長,費用也會越貴。

2.2.5 輸送技術優缺對比及選擇

以上四種輸送技術優缺點比較見表2。

表2 各種底泥輸送優缺點對比表

由于治理章江河段長20 km,寬220 m～410 m,清淤工程量浩大,考慮臨時堆場選址、經濟及安全因素,推薦選用泥駁運輸,保證連續輸送,提高生產效率。

2.3 護堤寬度選擇

根據規范,2 級堤防護堤地寬度取20 m～60 m,其中城市堤防的護堤寬度可根據實際情況進行適度調整。同時根據現場調查,淤泥均分布在兩岸堤角處,中心區大部分為深潭,本次清淤護堤寬度取8 m。

2.4 清淤邊坡設計

根據地質鉆孔資料分析,河底上層為淤泥,下層為細砂,松散砂土水下邊坡為1∶5～1∶10,本次選取水下邊坡坡比為1∶5。

2.5 清淤工程量計算

通過水下測量地形斷面結合設計邊坡、設計清淤底高程計算出單個斷面工程量,采用加權平均法計算兩斷面之間工程量,逐段累加得清淤總量,可知清淤總量為794.6 萬m3（按施工時實際工程量為準）。由于清淤工程量浩大,先期實施試驗段,試驗段（K11+875～K13+400）四個區塊,清淤量為13.12 萬m3（試驗段工程量包含在清淤總量內）。

2.6 脫水工藝選擇

臨時堆場的選擇首先得考慮淤泥的脫水工藝,然后確定堆場規模。堆場脫水方法包括底泥焚燒灰制磚技術、機械脫水技術、真空預壓固結技術等,比較見表3。

表3 淤泥處置方案比選表

上述淤泥處置的脫水工藝中,機械脫水技術的清淤效率高,并能直接資源化利用,使垃圾分離、砂料減量化,且底泥的體積能夠減少約30%～40%。但項目河段的清淤量大且項目資金受限,故本次設計推薦采用自然條件脫水。

2.7 臨時堆場規模

項目采用自然條件脫水,臨時堆場的選取考慮自然脫水允許時間及場地大小因素。為盡量減小淤泥輸送距離,降低運輸成本,提高清淤效率,共沿線選取四個臨時堆場。臨時堆場輻射范圍及處理淤泥量大小見表4。

表4 臨時堆場分區

3 結論

章江河口段清淤后能降低水位0～0.39 m,其中水位在上游降低最大,最大降低水位為0.39 m,清淤后,可降低河床,增加有效過水斷面面積,使水流暢通,有利于恢復該地區的行洪安全；河道清淤后能改善通航條件,提高通航能力,同時清淤項目的實施也將挖除污染的淤泥,提高該地區的環境質量?？傊?章江河段清淤工程的經濟、社會、環境效益都非常顯著,將為贛州城區建設提供堅強的保障,同時也為當地的人民提供更好的條件。因此,本次清淤項目的實施很有必要。