城市河道清淤疏浚环境保护技术措施探索与实践

徐晓敏 王俊广

(1.邯郸市水利工程处，河北 邯郸 056002；2.邯郸市漳滏河灌溉供水管理处，河北 邯郸 056002)

1 工程概况

滏阳河是邯郸市唯一一条常年有水河道，具有行洪、农业灌溉、发电、城市供水等多种功能。滏阳河发源于太行山南段东麓邯郸市峰峰矿区和村镇，至临水镇有黑龙洞泉群汇入，而后进东武仕水库，经调蓄后下泄，穿越京广铁路，流经磁县、冀南新区、邯山区、丛台区、永年区、曲周县、鸡泽县、峰峰矿区共8个县(区)，于鸡泽县吴官营乡东于口村出境进入邢台。邯郸市境内流域面积2747.7km2，河道长度185km。

滏阳河邯郸市城区段清淤疏浚工程的范围是贺庄橡胶坝至苏曹游园，全长6553m；该段现有桥梁15座，正常水位时桥下净空1.2～2.79m；河道为复式断面，两侧为浆砌石护岸，河口宽30～32.4m，水面宽17～27m，深槽底宽约10m。根据现场勘查和测量成果分析，淤积总量约25万m3，上游淤泥厚度50～70cm，向下游逐渐增加，最末1000m淤泥厚度达到200cm；河道分布的淤泥性状基本一致，有机质含量约为13.06%，含水率约57.78%，淤泥颗粒极细，绝大部分粒径小于0.075mm。

2 施工环境保护要求

施工段处于城市核心区，两岸人口稠密，街道纵横，属于居住、商务、办公、园林景观集中区，必须做好施工环境保护工作。

2.1 水体污染控制

清淤疏浚不得对河道水质造成污染，不能影响下游距施工段2km的邯郸电厂冷却用水取水口水质，不能降低或恶化施工段下游河道水体水质。

2.2 噪声污染控制

施工噪声控制应达到相应的国家标准，不能影响河道沿岸居民正常休息，不能影响学校、医院、机关、科研单位等噪声敏感点的正常运行。

2.3 大气污染控制

清淤疏浚机械设备作业不得阻塞道路，不能影响城市道路交通正常运转秩序；淤泥运输排放不得遗撒，不能污染城市道路环境，不能降低或恶化区域空气质量。

2.4 生态环境保护

清淤疏浚施工不得破坏河道两岸园林和绿化现状，不能损坏已有护岸和建筑；施工垃圾处理不得污染城市环境。

3 清淤疏浚施工方案比选

3.1 泥浆泵清淤方案

泥浆泵清淤法施工机械由高压泵冲泥系统、立式泥浆泵输泥系统、配电系统或柴油发电机系统、简易浮船组成。施工原理是模拟自然界水流冲刷原理，借水力作用来进行挖土、输土、填土，即水流经高压泵产生压力，通过水枪喷出一股密实的高速水柱，切割、粉碎土体，使之湿化、崩解，形成泥浆和泥块的混合，再由立式泥浆泵及其输泥管吸送到堆土场。

方案优点是：设备组成简单，使用方便，工效高，施工不受天气影响。不足之处是：须对河道分段截流、排水后实施，沿岸须设置若干排泥场，须占用两岸绿地。

3.2 绞吸式挖泥船方案

绞吸式挖泥船是水力式挖泥船中较普遍的一种，其基本工作原理是利用装在绞刀架前端的绞刀将水底淤泥绞碎，形成泥水混合物(泥浆)后，通过船上离心式泥浆泵将水底泥浆从铰刀架前端吸泥头处吸入，经船内吸管、泥泵、排泥管线输送到泥土处理场地，从而完成挖泥作业。

方案优点是：对土质适应性强，一般不易产生漏挖或者超挖，挖泥效率高，工作流程连续，环境污染较少。不足之处是：绞吸淤泥过程会对河道水体造成污染，影响下游河道水质；船过桥时须进行拆装吊运作业，影响市内道路交通；排泥场占地多。

3.3 水陆两栖挖掘机方案

将挖掘机吊放在浮动式平台(浮船)上，用挖掘机进行清淤疏浚开挖，将淤泥卸入放在平板驳船上的储泥箱，平板驳船以拖轮为动力进行运输，运至转运码头，吊车吊储泥箱至自卸汽车，再倒运至排泥场。

方案优点是：施工效率高，工程进度快；储泥箱运输，不遗撒污染市内道路。不足之处是：开挖时对河道扰动大，对河道水质影响大；只能在水深1.5～2m范围作业施工，深槽开挖受到限制；平板驳船、储泥箱用量大，制造费用较高。

3.4 施工方案选择

从上述三种常规方案的工作原理、优点和不足看，选用其中任何一个方案或两个方案组合都无法满足施工环境保护要求。根据本工程处于城市核心区的特殊性，经比较论证，确定只有采取清淤疏浚环境保护技术措施，对绞吸式挖泥船进行升级改造，引进底泥脱水固结一体化处理技术，才能最大限度满足清淤疏浚施工环境保护要求，减少临时占地，避免施工造成水污染、大气污染和噪声污染，避免施工影响城市道路交通，保护城市生态环境。

4 清淤疏浚环境保护技术措施

4.1 河道预清理

由于河道内各类垃圾较多，绞吸船作业时绞刀容易被损坏、缠绕，泥浆泵容易堵塞，影响设备正常运行，在河道清淤疏浚前，须先对河道垃圾进行预清理，最大程度清除疏浚断面内的生活垃圾、建筑垃圾等杂物，确保绞吸船能够连续作业。

4.2 排泥管线铺设

排泥管线基本形式为：挖泥船→浮管→潜管→多级接力船→岸管→淤泥脱水固化场。浮管采用柔性连接，随挖泥船在施工区水域上移动；潜管下潜后呈柔性紧贴河床，每隔3根输泥钢管配一节橡胶管；河岸至淤泥脱水固化场铺设陆上岸管。

4.3 绞吸式挖泥船技术改造和运行控制

绞吸式挖泥船技术改造主要是对普通绞吸式挖泥船安装环保绞刀，通过密封开挖、薄层开挖和开挖速度控制等机械和技术措施，进行低扰动清淤疏浚施工作业，保证疏浚率，降低浮淤扩散概率，避免淤泥对河水的二次污染超出限制范围，实现保护河道水质的目标。

4.3.1 密封开挖

采用专用环保绞刀，环保绞刀装配有导泥挡板、绞刀密封罩、绞刀水平调节器等装置，无论疏浚深度如何变化，通过绞刀水平调节器，使绞刀始终保持水平状态，疏浚时绞刀外罩底边平贴河底，绞刀密封罩将绞刀扰动范围控制在密封罩内，确保环保绞刀挖掘范围内的淤泥被泥泵充分吸入。与常规的敞开式绞刀相比，采用专用环保绞刀有效防止了因绞刀扰动使淤泥颗粒向罩外水体扩散，可使水面扰动引起的污水影响半径小于5m，避免了施工过程中因挖掘造成二次污染。

4.3.2 薄层开挖

环保绞刀头设计单层开挖厚度在20～50cm之间，此开挖厚度是建立在额定转速、泵吸浓度、绞刀净深协调平衡的基础上的，避免了出现泥量过大产生逃淤或泥量过小产生效率太低的情况。薄层开挖法可保证河底淤泥被充分吸取，同时也有利于提高开挖精度。如淤泥厚度超出挖泥船单层开挖厚度时，采取分层开挖。

4.3.3 限速控制

通过开工试挖情况，合理设计绞刀转速、横摆速度等施工参数，在河道疏浚施工中严格控制，限速施工，以确保疏浚影响范围达到最小，降低对河道水质的影响。

4.3.4 扰动监测

工程实施之前，对施工河道的水体透明度和悬浮物(SS)值进行抽样检测，计算其最大值、最小值和平均值。疏浚试挖期间，在挖泥船周围布设水质监测点，定期监测水体中的SS值指标变化，依据试验数据，实时反馈和调整开挖速度。

4.4 疏浚泥浆脱水固结一体化处理技术

4.4.1 技术说明

该技术是根据城市河道高有机质含量、极细颗粒淤泥泥浆的特点，结合采用泥沙聚沉剂以及高强高耐水土体固结剂进行调理的工艺要求，专门设计和制造的即时泥水分离处理系统。该系统可将疏浚泥浆即时分离，将疏浚泥浆体积即时减量并可根据需要完成对重金属、微生物、细菌等有害物质的消毒、钝化或固结，是一套可与常用疏浚设备直接对接的清淤泥浆处理系统，特别适合于污染重、施工场地小、周边土地资源稀缺的城市河道(景观水体)清淤疏浚泥浆的处理。

泥沙聚沉剂为粉末状固体，是一种新型环保泥浆调理脱水产品，可针对不同泥质、有机物含量、颗粒粒径的疏浚泥浆进行调质，使之减小比表面积、改善排水性能的多组分复合材料，是专门针对清淤疏浚、围海造地、港口水利等工程需要研制的泥水分离产品。高强高耐水土体固结剂，是一种无机水硬性胶凝材料，其水化产物将被固结材料基本单元黏结成为牢固的整体，从而产生较高强度和水稳定性，实现对有害物质的钝化和固封。

4.4.2 工艺流程

a.格栅除渣。在处理场修建一小型沉淀池，将疏浚泥浆通过岸管输送至该沉淀池并进行过滤，较大粒径的碎石、砖块、漂浮杂物等用格栅拦截，采用机械或者人工清除，晾晒控干后运送至垃圾场。

b.浓度调节。将沉淀池的泥浆泵送至调节池，根据淤泥处理进度安排，计算确定调节池数量、设备套数，实现系统有序稳定运行。

c.材料添加。通过螺旋输送机和固液混合器加入高强高耐水土体固结剂、泥沙聚沉剂等处理剂，加药量和加料时间按照工艺要求执行。

d.调浆均化。对均化池泥浆进行调理调质均化，使材料充分混合并保持泥浆浓度恒定，均化时间按照工艺要求执行。

e.泥水分离。完成调质调理后的泥浆泵送至泥水分离系统进行脱水固结，尾水悬浮物(SS)值小于150mg/L，pH值6～9，达到国家《污水综合排放标准》。

f.压缩固化。产生泥饼的即时含水率在40%以下，底泥减量60%以上，遇水不泥化，强度不降低，可用于工程回填，实现资源化利用。

5 结 语

根据本工程的特殊性和施工环境保护要求，通过对绞吸式挖泥船进行技术改造和作业控制，实现了低扰动清淤疏浚施工作业，以减低泥浆扩散，避免水体污染；通过采用疏浚淤泥脱水固结一体化处理技术，实现了泥浆输送、脱水固结一次完成，大幅减少了施工临时占地；通过施工强度和作业时间控制，避免了施工噪声影响周围居民正常休息。实践证明，这些清淤疏浚环境保护技术措施的采用，可有效避免施工过程对河道水质、城市道路交通、大气环境的污染和影响，避免施工对河道两岸园林景观和既有工程的损害，实现了清洁、绿色施工生产。