淤泥脱水固化在围堰加高工程中的应用

赵铜军，孙俊

（中交天航环保工程有限公司，天津　300450）

淤泥脱水固化在围堰加高工程中的应用

赵铜军，孙俊

（中交天航环保工程有限公司，天津300450）

摘要：结合太湖梅梁湖生态清淤具体工程实例，采用双侧等间隔打桩、双侧悬挂安全网、单侧固定防渗土工布等多种施工工艺相结合的方法，探讨土工管袋脱水固化技术在围堰加高工程中的应用。工程实验证明该方法有较高的实用和推广价值。

关键词：土工管袋；脱水固化；围堰加高；环保疏浚

中图分类号：U655.541

文献标志码：A

文章编号：2095-7874（2015）03-0058-03

doi：10.7640/zggWjs201503012

收稿日期：2014-11-18

作者简介：赵铜军（1972—），男，山东莱阳人，工程师，从事港口航道及环保疏浚工程管理。E-mail：ztj0219@163.com

App lication of sludge dehydration curing in cofferdaMextension project

ZHAO Tong-jun,SUN Jun
（CCCC-TDC EnvironmentalEngineering Co.,Ltd.,Tianjin 300450,China）

Abstract：Combined with the Meiliang Lake ecological dredging engineering projectexample in Taihu Lake,the totalecological dredging with double side interval such as piling,double side suspension safety net,unilateral fixed antiseepage geotextile and various construction technologies,we discussed the application of geotechnical tube bag dehydration curing technology in the cofferdaMheightening project.Engineering practice proved that themethod has greatpracticaland promotion value.

Key words：geotechnical tube bag；dehydration curing；cofferdaMheightening；environmental protection dredging

0　引言

环保疏浚是清除湖泊内源污染、减小河湖污染负荷的重要手段。在环保疏浚工程中，会有大量高含水率的疏浚底泥产生，如果疏浚地区降雨量大，疏浚底泥不能快速干化、减容，会长时间占用土地资源，影响工程进度和投资，而疏浚底泥的脱水减容也是疏浚土资源化利用的前提条件。

传统的排泥场自然脱水直接通过泥浆自然沉降、余水排出的方式，此方式简单，但占地较多。由于堆场中的底泥裸露，与周围环境直接接触，如果堆场余水处理不达标，会对周边水体造成二次污染[1]。然而大多数的生态清淤项目处于经济发达城市区域，常常面临堆场制约问题，同时建设方越来越强调以一种更加环保的方式处置底泥。

无锡市位于经济发达的太湖流域，周边土地越来越具有商业价值，因此生态清淤工程的堆场问题也逐渐暴露出来。一方面敞开式的传统堆场增加了环境风险，提高了水环境治理成本；另一方面每项生态清淤工程都将涉及到土地征用补偿等问题，会遇到各种的阻力，建设方急切期望施工单位占用更少的土地完成生态清淤项目。

中交天航环保公司成功开发了土工管袋脱水固化新技术，克服了大规模河湖污染底泥堆放问题，而且更加环保、节能，得到了广泛应用。该技术是集进水土分离及污泥脱水固化处理为一体，实现全自动化管理的新技术。与传统工艺相比较，其处理性能更稳定，工艺更简单，效果更优越，总投入及处理成本更底，更有市场竞争力。

本文结合太湖梅梁湖生态清淤工程实例，采用双侧等间隔打桩、双侧悬挂安全网、单侧固定防渗土工布等多种施工工艺相结合的方法，尝试将土工管袋脱水固化技术应用到堆场围堰加高工程中，并总结一套利用淤泥脱水固化加高堆场围堰的施工工艺。

1　工程概况

1.1工程设计

梅梁湖生态清淤2011年度工程五标段，清淤方量约73.91万m3，其中土工袋充填1.1万m3用于白旄围堰加高，加高围堰长度约1 512 m，在现有围堰标高的基础上加高1.6 m，以满足堆场容量要求。

1.2施工难点

1）工序复杂，技术要求高。底泥通过环保疏浚挖泥船封闭管线充灌入土工管袋内进行脱水，排距较远，需挖泥船、接力泵船、泥浆泵与土工管袋充填施工密切配合。同时，沉淀效果取决于絮凝剂输送管道的设计浓度流量与清淤船泥浆浓度是否相匹配，这都对施工工艺有较高要求。

2）施工效率低。围堰狭窄，管袋容积小，排距长，间歇施工，工效低。

3）安全管理难度大。在堰上进行管袋充填，一边是泥塘，一边是太湖，安全隐患大，安全防护要求高。

4）施工工期较紧。要求必须在45 d内完成管袋围堰加高工程。

2　围堰加高方案设计与施工准备

2.1方案设计

利用土工管袋充填进行围堰加高的总体设计如图1所示。

图1　围堰加高示意图Fig.1 Sketch of heightening the cofferdam

本工程原有围堰顶面宽度不一、高低不平，个别地方仅4.7 m左右，采用5 m×30 m的土工管袋。沿泥塘一侧每隔5 m预留宽度为0.3 m的排水沟，排水沟底高程比围堰中间场地低0.05 m，向泥塘侧设计一定坡度，保证滤水流入泥塘。

2.2施工准备

2.2.1场地平整

施工中采用小型推土机配合人工进行围堰平整，去除围堰上带尖角的石子、铁丝等杂物，狭窄段使用围堰里吹填土或外运土进行拓宽加固，整平完毕后由小型挖掘机对围堰顶面进行碾压，以保证围堰的平整密实。

2.2.2土工布铺设

在平整后的围堰上铺设1层200 g /0.3 mM/ 200 g复合土工布（两布一膜），土工布连接处长度不少于300 mm，向内侧围堰铺设至水面下1 m，外侧（沿湖）从防护桩底部整体折叠绷在木桩上（高度2 m），防止管袋滤水排向太湖。对于土工布之间连接采用缝纫机进行人工缝合，2块土工布缝合时预留约30 cm间隙；3块及以上土工布连接时，预留20 cm的竖向接口不缝合，待横向接口缝合完成后再进行竖向接口的缝合。

2.2.3打设防护桩

为了固定土工管袋、稳固围堰，沿白旄堆场围堰两侧打插木桩，木桩直径200 mm、长4 m，插入围堰2 m、外露2 m。打桩之前根据设计位置进行放样，确定每根木桩的具体位置。临湖侧插入间距为1.5 m，泥塘侧根据现场实际插入间距控制在2.5 m左右。同侧木桩之间架设安全防护网。

2.2.4管线组装与布设

按照设计方案对已组装完成的排泥管线进行布设，在管口上坡30 m处架设三通，随后连接拦污箱，并通过DN450-150 mm变径管线接入泥浆泵，再与加药管絮凝剂汇合到直径150 mm管道里（钢管）流向土工管袋。

陆地上采用直径150 mm管线沿湖侧堰顶进行铺设，沿途用铁丝固定在防护桩上。分支管口在离充填管口就近合适位置布设等径三通，分支软管采用直径200 mm皮龙管，一头连接分水口，使用铁丝绑定，另一头连接土工管袋，使用长40 cm，直径200 mm的PVC管连接进行管袋吹填。

2.2.5施工设备选择

根据现有施工船舶计划及船机性能，工程投入1艘环保挖泥船（浚湖号）、1艘接力泵船（环保泵船1号）、2台6PN型（泥浆泵功率22 kW，排泥管直径150 mm）泥浆泵及1套移动加药设备进行管袋吹填作业。

3　土工管袋脱水固化

3.1施工工艺流程

根据本工程特点，采用环保绞吸式挖泥船连接封闭管线进行疏浚施工[2]，清除污染底泥，并通过泥浆泵及加药设备进行絮凝等一系列处置后，

充填入土工管袋进行固化以达到加高围堰目的。

具体施工工艺流程如图2所示。

图2　施工工艺流程Fig.2 Construction process

3.2土工管袋充填

3.2.1施工流程

本工程第一层土工管袋的充填单元分成3个，从第一单元依次顺序吹填施工。具体施工单元划分如表1所示。

表1　施工单元工程量表Table 1 Construction unitquantity

土工管袋铺设完毕并固定合格后，打开污泥泵以及药剂添加泵开始充填，控制充袋流量，避免出现摆袋现象。

1）组织工人沿管线方向分块进行土工管袋高程控制。当吹填高度到达设计高度2.2 m左右时，关闭该支管控制闸阀，进行管袋沥水。

2）当吹填的土工管袋达到80％时，进入补吹阶段后，开始下一部分土工管袋的铺设、固定和连接工作。

3）第一层土工管袋吹填完毕并达到固结标准后，进行二层管袋吹填，对于第一层土工管袋相邻位置的凹槽可选择荆笆或相似骨料加黏土进行填平处理。

3.2.2土工管袋充填施工注意事项

1）开工前对施工区底泥样品进行检测分析，确定淤泥中各成分含量，并做絮凝剂实验以确定最佳投药量。本工程中确定的絮凝剂加药量为0.76 kg/m3，实际操作中按0.14％比例配置药剂，并根据实际絮凝效果，适时调整加药比例。

2）絮凝药剂溶解时应严格控制药剂投加速率，保证药剂溶解充分，防止颗粒的互相粘连而使溶解操作失败。

3）絮凝剂中PAM分子链在溶液中受剪切力作用会发生分子链断裂降解[3]，影响絮凝性能，因此搅拌转速一般应控制在50～250 r/min。

4）施工中应认真记录泥浆流量及管道内泥浆浓度变化，并根据浓度、排泥管线与加药管线长度的变化，及时调整药剂投加量，以保证管袋充填效果。

5）土工管袋充填到一定程度后，管袋表面被细小泥沙颗粒形成的“滤饼薄层”所覆盖，阻碍了管袋内水分的进一步渗出，应安排专人定时对充填管袋进行“敲打”，破碎管袋表面的沥水阻碍层，保证管袋的透水效率。

4　结语

本工程将土工管袋脱水固化工艺应用到堆场围堰加高工程中，在国内疏浚领域尚属首次。不仅通过围堰加高实现了堆场容量的增加，而且本工程的顺利实施也为围堰加高提供了新的施工方法，同时拓展了土工管袋淤泥固化工艺的适用领域，对于同类河湖污染底泥的环保疏浚工程具有较高的实用和推广价值。

参考文献：

[1]朱喜，胡明明.中国淡水湖泊蓝藻暴发治理与预防[M].北京：中国水利水电出版社，2014. ZHU Xi,HU Ming-ming.Control and prevention for blue algae blooming in China freshwater lake[M].Beijing:ChinaWaterPower Press,2014.

[2]《疏浚工程手册》编委会.疏浚工程手册[M].上海：交通部上海航道局，1994：964-1 052. Editorial committee of Dredging Engineering Manual.Dredging engineeringmanual[M].Shanghai:CCCC Shanghai Dredging Co., Ltd.,1994：964-1 052.

[3]李大强.聚丙烯酰胺絮凝剂对污泥脱水性能的影响[J].安徽农学通报，2012（8）：162-163. LIDa-qiang.Effectof polyacrylamide flocculant to the function of sludge dewatering[J].AnhuiAgriculturalScience Bulletin,2012(8): 162-163.