多功能清淤船及移动式脱水固化站组合施工应用

赵 健，宁 镓

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

引言

随着国民经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，环保意识也在逐渐增强，面对日益恶化的各种环境，改善和治理的呼声越来越高[2]。但是，城市河道两岸居民区、商业区、行政单位建筑密集、绿植密集，没有足够的施工场地和运输条件。

传统的清淤+固化处理模式，场地建设周期长，时间基本在2～3 个月，不满足城市内河清淤的工期要求。城市河道窄，沿线桥梁多，且净高较低，一般的环保绞吸船难以正常施工；施工线路较长，且河道环境较为复杂，存在水生植物、垃圾等各种杂物，绞吸船施工难度大。因此，采用多功能清淤船+移动式脱水固化组合施工能够很好地解决当前城市河道清淤面临的问题。

1 组合施工的原理和优势

1.1 施工原理

图1 移动式脱水固化站

多功能清淤+移动式脱水固化组合施工先由多功能环保挖泥船进行河道底泥疏浚，通过管线将泥浆输送至移动式脱水固化站的除杂单元，除杂分离后泥浆进入泥浆浓缩单元进行浓缩沉淀。浓缩后的泥浆经加药单元添加固化剂，输送进入均质搅拌单元搅拌混合，最后将泥浆通过进料泵输送至板框压滤机进行压滤，产生的泥饼通过传送带装车外运，产生的尾水经过水处理达到合格标准后排放。

1.2 施工优势

1）多功能环保挖泥船

城市河道内水生植物、生活垃圾等杂物种类多、数量大，传统的环保绞吸挖泥船施工困难，而多功能环保挖泥船施工过程中能根据现场情况切换绞刀头、铲斗等设备，可有效处理两侧水生植物和生活垃圾等杂物。使用绞刀进行疏浚挖泥时，对水深0～6 m 的淤泥有良好的疏浚效果。多功能环保挖泥船主要有以下性能优势：①适应性强：船舶集绞吸、反铲、抓斗等功能于一艘船上，作业方式可以切换[3]，以进行绞吸、反铲等疏浚作业，可满足多用途的作业要求，有效针性的对城市河道水生植物、垃圾、底泥进行处理；②机动性强：方便整车运输，到达施工场地无需准备即可投入施工；具备两栖能力，基本无需吊机等机械协助即可自行下水上岸；具备自主航行能力，在施工区域内可自由航行。多功能环保船见图2。

图2 多功能环保挖泥船

2）移动式脱水固化站

①移动式脱水固化站占用场地可灵活调整，能根据场地情况调整单元布置位置，也可根据施工体量和要求，增加相应单元；②场地基础质量要求低，仅需要进行地面硬化等简单的基础建设；③各个单元设备集成在集装箱里，可采用半挂车运输至施工场地，起重机吊装方便，大大节约建设工期，且方便拆卸，循环利用程度高。

2 工程应用

在巡司河段清淤工程中采用多功能清淤+移动式脱水固化组合施工，对巡司河河道进行清淤、固化，有效恢复了河道的过流能力，提升了河道水质。

2.1 工艺流程

工程采用多功能清淤+移动式脱水固化组合施工，经此工艺脱水处理后的泥饼含水率及尾水处理满足工程设计要求。主要工艺流程见图3。

图3 工艺流程

2.2 移动式脱水固化站布置

巡司河段清淤工程移动式脱水固化站布置在巡司河旁，布置面积不足1 000 m2，难以安装大型脱水固化设备，且工程建设周期长，固化工程量却很小，适宜采用移动式脱水固化站。具体布置见图4。

图4 移动式脱水固化站平面布置

在满足设备的规格尺寸、吊装要求、安全等条件下，移动式脱水固化站各单元的设备分别集成于11.8 m 长×2.13 m 宽×2.72 m 高及5.9 m 长×2.13 m宽×2.72 m 高的集装箱，配置辅助设备设施。巡司河段清淤工程脱水固化站由8 个集装箱、2 个储料罐和其他辅助设备组成。场地硬化后，各个单元吊运安装至投入施工用时仅7 天，快速便捷、布置紧凑合理，有充足的脱水固化空间。

1）泥浆除杂单元由滚筒式除杂机和传送带构成。疏浚泥浆通过滚筒式除杂机主要目的是有效去除塑料、渔网、贝壳、植物根茎、石块等杂质。筛除的杂质通过传送带传送至堆放点，由运输车出运。主要设备情况见图5。

图5 泥浆除杂机

2）泥浆浓缩单元由1 个集装箱组成。经除杂后的泥浆流入泥浆浓缩单元进行沉淀，提高浓度，上清液通过溢流口排出。浓缩后的泥浆浓度稳定，可保证后续掺入固定剂量的固化剂，便于加药操作。泥浆浓缩单元容积为68.36 m³，多功能环保挖泥船疏浚能力约70 m³/h，板框压滤单元每小时可处理泥浆约30 m³，泥浆浓缩单元容量可满足疏浚土储存及脱水固化的需求。

3）加药单元由1 个集装箱和2 个储料罐构成。集装箱内设置有絮凝剂加药房、配电室及控制柜，主要控制固化剂及絮凝剂的添加速率及添加量；储料罐储存固化剂，并通过螺旋输送机与泥浆混合，改善淤泥骨架结构，增强透水性，为板框压滤机提供稳定浓度的泥浆。

4）均质搅拌单元由1 个集装箱和辅助设备构成。集装箱作为泥浆加药后的搅拌和反应容器，辅助设备主要有3 台立式桨式搅拌机及2 台进料泵。搅拌机安装在集装箱上面，通过不间断搅拌确保混合固化剂后的泥浆达到均质化，再通过进料泵输出至压滤固化单元。均质搅拌单元容积为68.36 m³，板框压滤单元每小时可处理泥浆约30 m³，单元容量满足板框压滤单元连续处理的需求。

5）压滤固化单元由2 个集装箱和1 个小集装箱构成，2 个大集装箱用于放置2 台350 m2的板框压滤机，1 个小集装箱用于放置空压机和储气罐。泥浆通过进料泵输送至板框压滤机进行压滤作业，压滤出来的尾水通过管道输送至尾水处理单元，泥饼通过输送带传送至泥饼堆场。主要设备情况见图6。

图6 板框压滤机

压滤固化单元处理量采用含固量平衡法V1×(1-a)=V2×(1-b)进行计算，原状土含水率约80 %，压滤后泥饼含水率约40 %，每台压滤机每次可处理泥浆约15 m³，处理工程量满足工程设计要求。

6）尾水处理单元由1 个集装箱构成，主要对泥浆浓缩单元溢流的上清液和压滤固化后的压滤尾水进行处理达到排放标准后排放至巡司河。

7）集成优化控制单元由1 个集装箱构成，主要布置集成控制平台，进行工程监控、采集施工数据和自动化管理。

2.3 清淤作业效果

在巡司河清淤施工过程中，多功能环保挖泥船安装耙头对疏浚区域内体积较大诸如树枝、块石等垃圾进行耙除、清理上岸，然后换装绞刀头进行疏浚作业，疏浚泥浆通过管道输送至固化站进行脱水固化。疏浚后检测结果显示，河道两侧的水生植物、垃圾等杂物已被清理，已清淤区域较原始河段底泥上翻及冒泡有了很大改观，底泥泛臭也得到了有效缓解。本工程投入一艘多功能环保挖泥船，施工效率为70 m³/h，结合武汉当地气候、天气及周边施工环境因素，每月有效施工天数按25 天考虑，每天实际疏浚施工时间可按10 h 计，则月施工效率17 500 m³，满足本工程工期要求。

2.4 脱水固化作业效果

针对固化工程量以及施工场地情况，巡司河段清淤采用两台压滤面积350 m2的板框压滤机进行压滤。根据场地形状，泥浆除杂、泥浆浓缩、加药、尾水、集成优化控制系统单元紧凑布置配合施工。板框压滤机的进料泥浆浓度为30 %～35 %，所需进料时间约30 min，完成一个脱水固结循环过程需60～70 min，两套脱水固化设备同时运行，处理时间短、作业效率高，可24 h 连续运行，不受天气影响，处理过程中不会造成粉尘、噪声的污染[4]。每套板框压滤机脱水设备日处理效率可达300 m³，每月按25 天计，则每台套脱水设备的月生产产能为7 500 m³，满足本工程工期要求。板框压滤主要技术参数见表1。

表1 板框压滤主要技术参数

脱水固化产生的泥饼，平均含水率约40 %，满足合同和设计要求。尾水回排入巡司河，在尾水处理单元进行处理，根据水质监测报告得到尾水处理满足城镇污水处理厂一级B 排放标准。

3 工程效益

项目实施后，巡司河段底泥泛臭现象得到很大缓解。清淤过程中，一并清除淤泥中的塑料、布条等生活垃圾，泛滥的水生植物以及河岸两侧的垃圾，减少了河涌污染以及淤堵的风险，巡司河的处理带来良好的社会效益，得到当地居民高度认可。

在正常工况条件下，疏浚泥浆浓度除杂率可达到95 %，整个工艺设备故障率低，产生的泥饼平均含水率约40 %，符合深度脱水要求。多功能清淤+移动式脱水固化组合施工优势显著，精简了除杂供浆、调理和均化、泥饼等单元管理人员，降低了工程成本。

4 结语

多功能清淤+移动式脱水固化组合施工工艺在巡司河清淤工程中得到了很好的应用，与传统的清淤方法相比，具有以下优点：

1）针对城市河道狭窄，清淤环境复杂的情况（土质多样性、生活垃圾、水生植物、烂树根等），多功能清淤船都有很好的适应能性，且施工生态环保、效率高、噪音小。

2）移动固化设备设施占地面积小、工艺集成度高、可高度无人化、智能化施工，便于管理、生产安全，设备装卸转运方便，工地适应性强，拆装方便、场地建设和搬迁迅速。

总之，该组合施工适合城市河道、景区河湖快速应急清淤和定期维护施工，具有良好的社会效益和经济效益。