水运工程与城市建筑渣土处置结合应用相关探索

庞忠坤 闫敬东

长江南京航道工程局，江苏 南京 210011

1 疏浚土再利用与城市渣土处置现状

我国在港口建设与航道治理工程领域取得了很大的成就，水运工程疏浚土再利用技术也随之得到了长足的发展。沿海沿江区域均建设有较多港口，内河航道也在不断得到治理，装备能力、水运工程疏浚弃土处理技术等方面已十分成熟。

2010年11月—2015年4月，由长江南京航道工程局承建的浦东机场外侧滩涂促淤工程--3#围区圈围工程，圈围2.02万亩（1亩=666.7m2）、围堤13.73km、堤身土方815万m3；在工程实施中，长江南京航道工程局研发的高强土工布在软地基上的应用科技成果，获得了中国水运建设行业协会科学技术奖，并获评交通运输部一级工法；为了加快区域滩涂开发利用，长江南京航道工程局采用了大量的疏浚土进行水域回填造地，按当时上海浦东机场附近140万元/亩的工业用地均价计算，共创造经济效益282.8亿元。而随着我国经济建设的持续快速发展，未来沿海沿江港航建设和维护疏浚土市场将继续扩大，“疏浚土是一种可利用资源”已成为共识。水运工程疏浚土再利用还为“一带一路”建设提供了支持，其重要性不言而喻。

伴随着城市化水平的不断提高，建筑渣土的产生量也维持在较高的水平，比如上海市近年年产生渣土量达到1亿t以上。目前常用的渣土处置方式有：基础回填、低洼填平、场地标评、绿化复垦等。一般来说，渣土处置点相对分散，每个处置点处置量相对较小，管理难度较大，已无法满足大型城市的渣土处置需要。近年来，各大中城市纷纷成立城市渣土处理中心，建设具有规模效应的消纳场，规范入场渣土的处理，使之更加环保化和智能化。

2016年11月—2017年2月，由长江南京航道工程局承建的上海南汇东滩N1库区消纳场工程，有效利用航道疏浚土建设围堰和回填造地，吸纳周围疏浚弃土进行滩涂回填，仅用50天就建成了近水上4000万方的渣土消纳场，大幅缩短了工期，提高了经济效益和社会效益；目前，南汇东滩N1库区消纳场已全面高效投入使用，最大日消纳量为2万t，有效缓解了上海市渣土消纳紧张的局面。

2 水运工程与渣土处置的结合与应用

2.1 水运建设回填工程应考虑利用城市渣土

在沿海及内河河道治理过程中，当遇到易于淤积的航段，通常采用整治建筑物束窄水流的方式进行整治；对靠岸区域则通过整治堤坝形成封闭区域再进行回填。水运工程的回填方式一般采用绞吸式挖泥船或自航耙吸式挖泥船直接吹填，土源来自港区与航道疏浚弃土或水下取土区。这种吹填方式施工费用较大，特别是对航道或专用水域以外区域开挖时，除了取土之外，不能产生任何附加经济效益和社会效益，同时对水下环境有不良影响，并产生废气污染等。由于水运整治工程回填工程量较大，一般达到数百或数千万吨，因此，当遇到单项回填的水运工程时，应考虑综合采用城市建筑渣土，既可节省工程投资，又可缓解城市渣土的处置消纳难题，对于节省投资和渣土消纳场地均有明显效果。

综合利用城市建筑渣土，可将建筑渣土变废为宝，减少对原生石料的开采。例如渣土中的废弃混凝土可在消纳场地破碎为再生石子，直接用于水运工程的临时道路、临时场地建设以及非关键部位的垫层滤层等工程。

2.2 利用水路运输成本低的优势，开展水路渣土运输。

水运工程依水而建，具有水路运输条件。相对城市渣土处理，水路运输成本更加低廉，可降低施工成本。我国许多大中型城市依山临海，城市内大多有内河水系，可依托城市水系，将城市建筑渣土通过水路运输至回填工程现场，统一进行处置消纳，减少陆运渣土对城市道路的破坏以及对环境的影响，降低渣土运输的成本。

渣土出运码头应选择吞吐能力有富余的码头，或对老旧码头进行改造。在有条件城市，进行港口规划设计时应兼顾渣土道路、水路运输转运的码头和相关装备设施，实施高智能、环保型城市渣土运输与处置。

3 水运工程中渣土回填技术措施

3.1 软土堤基上运输便道设置

水运工程整治区域多为临水滩涂区域，普遍具有土质力学性能差、承载力低等问题。而渣土运输多使用重型车辆，对通行道路要求高。以某大型整治工程的渣土处置为例，原滩地土质多为淤泥质，承载力极低，该工程中直接采用渣土修筑临时便道，结果这临时便道因无法承受重型渣土车的反复碾压而损坏。

表1 整治区域地质条件

整治区域地质条件见表1。

目前道路地基加固技术已经非常成熟，但所需费用往往较高。经施工现场比较，我们选择了较为经济的充砂管袋路基和拆房砖石路基，详见表2。

经过比选及现场试验，我们采用拆房砖石修筑临时便道，较好地解决了临时便道的问题，同时就地取材、变废为宝，进行了拆房砖石类部分渣土的消纳处置。

表2 路基加固方案比选

3.2 渣土回填区内临时便道规划

区别于中小型消纳场区，水运工程大型渣土消纳场区路网规划需考虑满足设计消纳强度、造价经济的要求。按某工程渣土消纳运行总结，填区内应设置双向运输通行的主干便道，均匀布置在填区内，顶宽不小于10m，高程宜高出填区设计高程1m以上，主要用作交通运输，正常情况下不作为消纳卸土点使用，以防止车辆积压造成交通瘫痪。同时设置分支临时便道，顶宽不小于5m，每个200～300m设回车墩，作为消纳卸土点使用，即渣土车辆进场后，沿主干便道驶入，进入分支临时便道后卸土，然后推土平整。从工程造价角度分析，中型推土机的经济推距一般为50～100m，综合考虑临时便道的投资成本，支路间距适宜取200m左右。

另外，在前期方案设计时，临时便道布置还应结合场区回填后的规划用途。如做建设用地，则应考虑便道避开建筑区域，以避免影响后期堤基处理；若用作农用地，则应与农用地的规划道路、条田宽度、预留水系统筹考虑，避免后期土地整理时重新翻挖筑路。

3.3 渣土土质情况对施工技术方案的影响

建筑渣土的主要类别有渣土、建筑废弃物（拆房砖石、废弃混凝土、装修废料等固体废弃物），总体上以渣土居多。而渣土中含水率及土质条件对施工有极大的影响。某大型渣土消纳工程中，进场渣土多为地铁项目盾构的渣土，含水率高，塑性大，承载力低，推土机无法直接进行推土作业。经试验，盾构土含水量65%～129%，重度为13.5～16.8kN/m3,液性指数1.4～6.55，呈流塑-流动状态，平板载荷试验中确定的地基承载力特征值仅6-12kPa。地基静载荷试验结果及曲线见表3。

表3 地铁盾构土地基静载荷试验结果

项目前期进行了专用设备改造研发，由于盾构土主要为黏质粉土，土质不均匀，难以冲散成高浓度泥浆，且大型设备场地内移动十分不便，经分析测试，水力法适用性不佳。受限于施工场地条件及后期平整作业，我们考虑采用普通土方机械施工，从提高土体承载力方向入手，进行了就地固化、脱水干燥、翻挖晾晒三种工艺方案比选。

3.3.1 就地固化处理方案

通过搅拌固化机械设备将一定配比的固化剂掺入渣土中将土体固化，可明显改善渣土的土质、提高土体的承载力。该方案改善土性效果快，但处理过程耗能高、工效低，每台固化机械设备的台班生产能力约600m3；同时固化处理后土体中掺入了大量固化剂，改变了土壤土质情况，对环境影响较大，且该方案处理费用高。

3.3.2 脱水干燥处理方案

通过淤泥脱水或干燥设备将渣土干化，也能明显改善渣土的承载力；但该方案也存在耗能高、工效低的情况，同时脱水干燥设备移动不便，渣土脱水后短驳推送等工程量较大，虽然对环境影响小，但处理费用依然很高。

3.3.3 翻挖晾晒处理方案

盾构土进场后，由指挥人员指挥，将其倾倒在指定翻晒区，再用挖掘机对土体进行摊铺晾晒，土体厚度控制在0.4～0.6m，晾晒10～15天后，上层大部分水分蒸发后安排挖机翻面，将下层翻至上部再晾晒。翻晒后土体含水率明显降低，满足推土机基本可作业的承载力要求后，安排推土机推土平整。该方案实施工艺简单，处理费用低廉，只有就地固化、脱水干燥方案费用的10%左右。由于翻晒方案中需要充足的翻晒区，因此临时便道需先期修筑，以满足要求。翻晒区范围为分支临时便道两侧各10～20m范围，具体面积根据盾构土日消纳量、翻晒时间、天气等因素综合测算。

3.4 渣土处置消纳管理

城市渣土处置消纳是项比较系统的工作，既需要政府主管部门统筹规划，也需要充分调动各级参加单位的积极性；既要考虑经济、社会效益，也要考虑环保可持续发展因素，形成系统的渣土管理机制。通过对某大型渣土处置消纳点的运行情况进行分析，可知渣土处置消纳管理应注重的几个方面。

3.4.1 环保控制

对于不同土质分类处置消纳。对于不进行土壤修复的项目，进场消纳前，源头出土方应检测土质的环保指标，结果合格的土源方办理准入手续。进场消纳后，末端运行方还应进行末端抽检，实现对污染渣土的双控。对于运输过程中容易出现的跑冒滴漏现象，也需引起重视；同时应加强出土地的源头管理、运输过程管理、末端处置场地的监管等。

3.4.2 强化渣土车辆监管

近年来，多地出现渣土运输车肇事引起安全事故的案例，足以反映出渣土运输的安全隐患以及管理的难度。故建议市级政府设置统一监管平台，渣土车辆安装GPS定位系统、IC识别卡，驾驶人员信息备案，由监管平台统一实时监管。监管者要分析各个车辆的位置速度等信息，识别超速超载情况，实现处置消纳点末端刷卡进出，从而实现阳光渣土运输。

4 结语

将水运工程与城市建筑渣土处置相结合，一方面可以缓解城市建筑渣土消纳问题，另一方面可节省水运工程投资，具有一定的经济效益和环保效益。本文探讨了二者结合的方式、技术措施、消纳管理措施等，相关研究还有待进一步深入。