宁波市东钱湖综合整治工程一期环保疏浚

章志明,邱珍娇

(1.浙江水利水电工程审价中心,浙江 杭州 310020;2.浙江省正邦水电建设有限公司,浙江 杭州 310051)

1 工程概况

东钱湖位于宁波市东南约15 km处,湖区由谷子湖、北湖和南湖3部分组成。湖泊东西宽约6.5 km,南北长约8.5 km,环湖周长48.9 km,湖泊面积19.9 km2,正常蓄水位3.77m(1985国家高程基准)时湖容4 429万m3,是浙江第一大天然淡水湖,也是浙江省省级风景名胜区和著名旅游区。东钱湖综合整治工程以改善和保护水生态环境、促进国家级生态旅游度假区建设为主要目标。工程主要内容为湖泊底泥环保疏浚工程,涉及谷子湖、北湖和南湖的17个区块,疏浚工程量为188.69万m3。

2 设备选型

按照本工程的特点,选用海狸IHC1200型挖泥船,主要性能指标见表1。

表1 海狸IHC1200型挖泥船性能指标表

2.1 选用船型能够满足本工程施工的要求

该船系可拆解运输的分体式环保绞吸挖泥船,可通过拆解、陆路运输、现场组装,起吊下水,调遣时不受季节、航区、气候条件限制,可保证进场时间。

2.2 船型可满足本工程施工的工艺条件

(1)该船配有GPS定位系统,挖深指示仪和定位桩台车系统,可以按照施工坐标要求通过GPS、定位桩台车、左右横移绞车使施工船舶准确定位,并通过挖深指示仪和桥架深度控制绞车准确控制挖泥深度,不超挖、欠挖,满足施工精度质量要求;

(2)该船型发动机环保指标 (噪音、废烟气体排放)符合国家控制标准,适合风景名胜区施工,并配备有定位桩台车和左右横移锚,可满足船舶自身定位条件;

(3)该船机舱为封闭式设计,柴油机排烟口装有消音器,机舱通风降温通过通风机解决,施工中可将机舱门关闭,噪音可控制在GB 3098—1996《城市区域环境噪音标准》中II类区域环境噪音标准,昼间≤60 dB,夜间≤50 dB;

(4)该船液压系统正常不泄漏,如加油或故障时出现少量漏油,可通过其配备的油水分离器处理后,废油可回收处理,废水可达标排放。

2.3 挖泥船配用量

本工程疏浚工程量为188.69万m3,施工工期要求为8个月。根据施工工期要求及绞吸式挖泥船的生产能力,结合本工程施工条件分析,配备1艘海狸IHC1200型挖泥船,其生产能力为850m3/h,工作时间按16 h/d计算,则产量为13 600 m3/d,按平均施工20 d/月计算,产量为27.2万m3/月,可以满足施工工期的要求。

3 疏浚施工工艺

疏浚采用环保绞吸式挖泥船疏挖淤泥,接力泵、管道分级输送淤泥浆至弃泥处,工艺流程见图1。

图1 疏浚施工工艺流程图

本工程施工按区、块、单元划分成数个疏浚单元,每个疏浚单元又分条施工。在水上浮管所及范围内完成各单元施工区域后,移接管线进行下一水域各单元区施工。根据各单元区底层淤泥的分布厚度,通过挖深控制仪确定绞刀下放深度。横断面采取左右往复开挖,达到设计深度后施工船再往前移动,以确保疏浚后的施工质量能够满足设计要求。挖至边线时,根据浓度显示仪适当增加抽吸时间,以确保将边线处的流动泥土清除干净。同时,应控制好定位桩台车每次向前移动的距离,以便做到疏浚泥迹相重叠,避免漏挖[1].。本工程挖泥船采用环保型绞刀逐层往复开挖,平面控制采用GPS定位系统。有效控制挖宽和定位精度,避免因衔接误差造成漏挖、欠挖。

3.1 设备调遣

所有施工设备均由陆路车运至施工现场,在施工区临时码头拼装下水。

3.2 排泥管线敷设

本工程输泥管由水上浮管 (排泥管、浮体及橡胶软管)、水下潜管及陆管组成。排泥管线采用直径414mm钢管。排泥管除挖泥船后接400 m左右浮管外、其余管道以水下潜管为主敷设,中途串接接力泵船。正式清淤生产前,先对管线进行清水压力试验,确保全线密封无泄漏后,才正式开始清淤。

3.3 施工步骤

3.3.1 绞刀定位

环保绞吸式挖泥船在清淤施工区内定位后,松放挖泥船前斗桥绞车钢缆,环保绞刀头慢速下放入水,待斗桥绞车显示仪表及绞刀压力表 (静压力)均有敏感幅变,即经验性指明斗桥头部的环保绞刀头已轻触湖底淤泥,再按深层开挖厚度及深度数据,通过深度监控仪器表操作,对绞刀放设深度进行精确复位,并调整环保绞刀头开挖倾角及密封罩水平密封。

3.3.2 绞刀开挖

绞刀开挖即开始启动液压马达,环保绞刀低速旋转,切削挖掘淤泥,因环保绞刀头上的密封罩装置的作用,将绞刀切削范围控制在密封罩内,对周围水体的扰动限定在较小的范围内。

3.3.3 船体短线爬行、扇形横挖、直线前进

挖泥船在施工生产时,定位桩台车系统的定位桩打设在湖底泥层中实现对船体中心定位,并通过定位桩台车的液压臂轴的伸缩,使船体在反作用力下短线爬行,每次爬行距离 (进尺幅度)1.0～1.5m,台车行程 3.5m。当定位桩台车行程已满,利用辅定位桩下落稳定船位,主定位桩提升,车台回复原位,主桩下落,辅桩提升,如此循环,实现船体的直线前行。挖泥船在施工生产时,依靠挖泥船前端左右绞车收放锚缆,使船身以船尾定位桩为中心,船长为半径,环保绞刀头左右扇形移动,实现挖泥船扇形横挖法作业,最大移动开挖度达35m。

3.3.4 泥浆输送及排弃

通过挖泥船上离心泵的作用吸取绞刀切削挖掘的淤泥,并提升、加压,泥浆泵通过排泥管线(浮管、潜管、岸管)全封闭输送,将泥浆送入堆泥场[2].。

3.4 外排加压接力泵站布设

本工程泥浆输送距离最远6.5 km左右,根据工程排泥场的布置需布设2级加压接力泵站,并采用挖泥船布设泵站,除去挖泥船自身排距1.40 km后,平均每级泵站的输泥距离约为2.10 km。本工程使用的接力泵站额定排距可达2.50 km,完全能满足工程的需要。

接力泵站设有封闭泵房,每个泵站设1个泥浆中转箱和机电配套设施,泵房内设有消声器,其四壁和顶棚安装有吸声材料,可以满足施工时的噪音在离站20m处＜55 dB的标准。

在施工过程中,利用无线电通讯设施联系各泵站,防止泥浆外溢,造成污染。力求做到湖区机组与接力泵站密切配合,相互协调,充分发挥机械效率。

4 质量控制

4.1 挖深控制

挖深控制通过船上的回声测声仪进行深度控制,同时还有施工员经常采用花杆进行实时测量。

4.2 挖宽控制

挖泥船配备的挖掘断面显示系统显示的是绞刀的空间位置,在指导挖深的同时还定位挖泥船绞刀的横向位置,故也能积极有效地进行挖宽的控制。同时为进一步确保对挖宽的控制,在施工中充分利用GPRS定位系统,并沿疏浚挖分条区域放出直观的样本。挖宽的另一个控制要素是对分条有效挖宽的实现。这在进行分条时已充分考虑了挖泥船的挖宽能力,条与条之间保持一定的重叠面(宽度5m),逐次分条施工使质量得以保证。

5 余水处理

由于绞吸式挖泥船进行底泥清淤施工时会产生大量的泥浆水,在排泥场内经过一定时间的自然沉淀后,大部分泥与水分离,小部分随余水排出,东钱湖作为省级风景名胜区和著名旅游区,故应采取有效措施保证排放的余水水质,满足湖区功能需求。具体措施为:①根据湖底泥特性,疏浚余水处理需采用投加混凝剂的工艺。排泥场沉淀池围堰一次施工到顶,并在药剂投加系统组装后,排泥场方可出水;②采用“物理+化学处理法”的组合工艺进行余水处理,处理后余水SS浓度满足＜60mg/L,其它指标满足污染综合排放一级标准要求;③余水出水应属生物安全范围,不应对受纳水体生态环境产生直接明显的危害,且不含有当地水厂现有处理工艺无法除去的污染物质,从而导致饮用水水源污染;④投药系统可选择根据在线观测自动控制投加量或根据经验手动调节。

6 环境保护措施

6.1 挖泥船清淤作业时2次污染的控制

(1)挖泥船采用国际上先进的定位桩台车系统,以降低起落桩造成的2次淤泥粘桩污染;

(2)在绞刀头上加装防护罩,以防止扰动后未被吸入的浮淤外溢;

(3)施工过程中加强疏浚施工扰动扩散对水体污染范围的监控,在污染扩散超过正常状态时,及时对施工情况进行调整;

(4)合理安排施工作业时间,施工强度与余水处理能力相适应,施工时间、强度服从余水处理要求,同时尽量避免在水位水量变化较大的汛期、湖面风浪较大的情况下进行疏浚作业;

(5)当需要在水位水量变化较大的汛期、湖面风浪较大、以及水流较急的出入湖口水域等情况进行疏浚作业时,在作业区周围临时设置防扩散围隔,将污染范围限制在围隔内,做到清洁生产;

(6)挖泥船开挖清理出的垃圾物,及时归集装箱运出湖面,按指定地点堆放处理[3].。

6.2 疏浚施工超挖、漏挖污染的控制

(1)疏浚设备安装水下监视等仪器,加强施工疏浚范围定位的准确性;

(2)加强施工过程验收,确保疏浚施工质量。

6.3 排泥运输过程中跑冒滴漏污染的控制

(1)排泥管道使用质量可靠的材料、做好管道接头的密封连接;

(2)施工中加强管线的巡视,发现爆管、跑冒滴漏立即采取停止作业等补救措施[4].。

6.4 余水不达标和事故排放的污染控制

(1)加强余水处理方案的技术可行性论证,确保余水处理方案技术的可行、可靠;

(2)做好余水处理与疏挖施工之间的协调,保持疏挖工艺和余水处理工艺的连续和稳定,保证余水处理装置的正常运转,减少事故冲击负荷造成余水不达标的情况;

(3)加强余水排放水质的监测,当余水SS超过60 mg/L的排放控制指标时,及时分析原因并调整疏挖施工强度或余水处理过程,必要时临时停工,余水不达标严格控制排放。

6.5 排泥场底泥堆放2次污染的控制

(1)做好余水的达标处理,防止污染物随余水重新进入水体;

(2)排泥场的疏浚底泥及时进行固结处理,避免松散疏浚泥土在长期堆置和雨水侵蚀的情况下,可能产生污染物质流失;

(3)排泥场在施工结束后尽快绿化和复耕,控制表面水土流失。

6.6 噪音控制

疏浚施工的噪音主要来自于挖泥船、接力泵船的柴油机动力系统。挖泥船及接力泵船的柴油机噪音指标为(裸露状态下,满负荷,未装消音器时)D=1m,103 dB,D=7.0m,91 dB;D=15m,80 dB。为做好噪音控制,具体采取的措施:①挖泥船柴油机噪音控制。施工作业时,关闭船上机舱门,噪音可控制为:甲板70 dB,离船20 m,55 dB;②接力泵船噪音控制。接力泵船基本为封闭隔离式设计,并在机舱内设置消声器,采用吸音板等吸声材料隔音措施,施工时的噪音可控制为离站20m,55 dB;③管线噪音排放控制。部分穿过生活区的管线包吸声材料,降低管线的噪音指标[5].。

6.7 施工进度安排

要求做到 “前紧后松”和 “间歇疏泥”(在第Ⅲ类污染区清淤、不良天气、尾水和节假日等特殊情况时暂停疏浚)。在输泥系统产量计算中,应考虑适当的停歇时间,特别是输泥后期更应留足泥浆沉淀的时间[6].。

7 结 语

随着人们对环保意识的增强,环保疏浚技术必将在我国清淤防污治理的实践中得到快速发展。目前该工程已经结束,通过东钱湖环保疏浚工程的施工实践,它利用机械疏浚方法清除湖库污染底泥,以及环保罩的配置和接力泵船的引用,在挖泥、输送过程中以及疏浚工程完成后对环境及周围水体的影响较小,基本杜绝了疏浚土在各个环节过程中对水面和陆地的2次污染,达到保护环境的预期效果,同时也减少了因工程建设造成的水土流失,具有一定的水土保持功能。

[1].李英杰.环保疏浚新疏挖工艺 [J]..中国农村水利水电,2010(2):13-16.

[2].年跃刚.环保疏浚系列化技术研究与工程示范[J]..中国水利,2006(17):40-42.

[3].张晴波.环保疏浚及其控制研究[M]..北京:中国财政经济出版社,2005.

[4].钟继承,范成新.底泥疏浚效果及环境效应研究进展[J]..湖泊科学,2007(1):1-10.

[5].郑金秀,胡春华,彭祺,等.底泥生态疏浚研究概况[J]..环境科学与技术,2007(4):111-114.

[6].颜昌宙,范成新,杨建华,等.湖泊底泥环保疏浚技术研究展望[J]..环境污染与防治,2004(3):189-192.