生态清淤工程施工探讨

生态清淤工程施工探讨

岳善平 1 刘瑾 2

1. 东平湖管理局东平管理局总工程师　

2.滨州黄河河务局经济发展管理局

生态清淤，又称环保清淤，是为改善水质和水生态环境而进行的清淤，目的是减少二次污染，不同于为改善航行和排涝行洪条件而进行的疏浚。

从施工方法来看传统清淤是将河道水排干后由挖掘机将淤泥挖除，通过自卸车运输等方式运至指定地点，淤泥一般只进行晾晒处理；而生态清淤是通过专用的生态清淤船将淤泥水下绞吸，通过全封闭管道输送至干化站进行沙泥分离、浓缩、脱水固化等处理，最终实现淤泥无害化、减量化。

1.生态清淤施工方法

生态清淤施工是个复杂的系统工程，在要求和目的上明显区别于传统的河道疏浚施工，对一项具体的生态清淤工程，应综合考虑工程的地理环境、水体特征、污染物的种类、含量等因素进行针对性的设计，工程特性不同，所采用的生态清淤技术也不同。

2.生态清淤设备的选型及施工工艺

2.1设备选择的原则

合理选择清淤设备应遵循“目的决定、工况选型、效益兼顾”的原则，在清淤的目的明确后，在设备选型时要综合考虑生态环境、河道宽度、水深、土质、排泥(弃土)场、设备调遣条件、河道通航等要求。

2.2清淤设备的种类及比较

目前各类清淤工程施工中，釆用的清淤设备可分为三类：

(1)传统疏浚设备

常规清淤设备包括抓斗、绞吸式、斗轮式、耙吸式等。该类清淤设备因未配备防扩散装置，施工搅动的悬浮泥沙量大且影响范围广，造成施工后回淤量较大。在施工过程中为达到设计标准，往往釆取超挖的办法。该方法既破坏了原状土，又无法彻底清除污染物，同时扩散的污泥对水体造成了二次污染。一般生态清淤不能釆用该类型疏浚设备。

(2)环保绞吸式挖泥船

环保绞吸式挖泥船是在传统清淤设备的基础上进行改造和升级的挖泥船，其与普通绞吸式挖泥船的主要区别是配置了环保绞刀头。该类型挖泥船大多配备了 GPS 平面定位系统、视频及超声波测量系统，可有效对开挖过程进行监控，提高疏挖精度，减少漏挖及超挖。

(3)专用生态清淤设备

各国研制的适用于生态清淤的专用设备，如美国达纳森公司的全液压驱动挖泥船，日本研制的专用于污染底泥疏挖的螺旋式挖泥装置和密闭旋转斗轮挖泥船，意大利研制的气动泵挖泥船。由于价格不菲，需根据目前和未来类似项目工程量大小充分考虑施工成本。

2.3环保绞吸式挖泥船清淤工艺流程

（1）施工设备定位

将施工图电子文档输入环保清淤监测软件，根据GPS卫星信号的指示，将挖泥船在清淤施工区内定位。

挖泥船定位后调节船前桥架绞车钢缆，使环保绞刀头呈垂直扇形匀速下放入水，待桥架绞车显示仪表及绞刀压力表（静压力）均有敏感幅变，结合测量数据，通过深度监控仪对绞刀下放深度进行精确复位，并调整环保绞刀头开挖倾角及防护罩水平密封，使其紧贴泥面。

（2）生态清淤

绞刀定位完成后，启动绞车液压马达，环保绞刀头低速旋转，切削挖掘淤泥，根据施工实际调节环保绞刀头的挡泥导板及水平调节器，使密封罩处于合理位置，将绞刀对周围水体的扰动范围限定在较小范围内。

绞刀切削挖掘的淤泥通过挖泥船上离心泵的作用， 抽吸并提升、加压，泥浆通过排泥管线（浮管、潜管、岸管）全封闭输送，吹填入堆泥场。如排距超过单船核定排距，需加设接力泵船。

（3）GPS平面定位控制

该系统主要利用精度符合要求的GPS全球定位仪配合专用软件组成生态清淤质量监测系统，在显示器上动态演示船舶位置，记录绞刀开挖轨迹。

根据开挖区形状特点，在平面开挖图设计开挖条幅并记录拐点坐标，将坐标文件导入生态清淤质量监测系统。利用GPS全球定位仪，在显示屏上演示出绞刀在施工区平面上的位置，开挖过程中根据设计条幅，指导设备展开清淤施工，使绞刀在设计条幅内进行开挖，并对 开挖轨迹进行记录，以实时观察有无漏挖。

该系统平面控制利用GPS定位，通过模拟动画，可直观地观察清淤设备的挖掘轨迹，所有的平面控制数据均集合至电脑储存记录，可实现质量追溯。

（4）开挖深度控制

为彻底清除污染流泥及底泥，又不扰动河底原状土，开挖深度控制尤其重要。传统的人工测杆控制直观、准确，但需在开挖过程中不断的连续测量，工作强度大，且其准确性受一定的风浪影响。测深仪控制，可不间断显示挖深情况，但其受水体状况及水下杂物的影响，测量成果不准确。测深仪结合人工测杆控制，有效整合了二者的优点，正常开挖采用测深仪控制，人工测杆检查复核，确保开挖深度满足设计要求。

（5）挖泥船作业方式控制

为减小污染扩散，清淤时要求绞刀低台速、低转速运转作业，并保持均速、慢速横移。

3.淤泥（污泥）干化处理

3.1干化站的选址、平面布置

淤泥（污泥）干化处理需要在干化站进行。干化站根据污泥日处理强度、选用的机械设备型号及数量、污泥处理流程等按工程需求设计。

干化站一般包括生活区、办公区、生产区三大部分。生产区包括进泥管道、格栅、污泥池、清水池、污泥浓缩系统、干化压滤系统、干化堆放区、材料堆放区等。根据环保要求，一般在进出通道设置洗车台，对污泥运输车辆进行冲洗，避免二次污染。干化站占地面积大， 对于业主未提供干化站场地的项目，尤其是位于城市市区的项目，应充分考虑干化站的占地成本。

淤泥脱水处理流程：淤泥输送到污泥收集池后，再经过机械格栅，把大块的垃圾，石头筛分、去除，泥浆流入中转调节池，部分细沙沉淀，悬浮的淤泥在大量污泥的补充下，用潜水泵打入浓缩罐。

浓缩罐通过底部阀门控制，把调节好的泥浆自流或泵入脱水机管道，泥浆经过管道混合器时，用药剂泵把絮凝剂（PAM）泵入管道混合器自动混合，然后进入脱水机脱水。

脱水机压榨出来的泥饼，经输送带输送到泥饼堆放区、晾晒区；而压榨出来的水，因为含有部分絮凝剂，排入中转污泥池1号池，从而加快污水的沉淀变清水的速度，上清液经上部分过水口逐步流入清水池，经过清水池排放。

3.2生态清淤采用的脱水技术

重力脱水装置（浓缩罐）的主要作用是脱去物料中的自由水、间隙水。经过沉淀浓缩的污泥与一定浓缩的絮凝剂（PAM）在管道混合器、螺旋混凝机中充分混合反应后，污泥中的微小固体颗粒聚凝面体积较大的絮状团块，同时分离出自由水，絮凝后的污泥被输送到浓缩重力脱水的滤带上，在重力的作用下自由水被分离，形成不流动状态的污泥，然后夹持在上下两条网带之间，经过楔形预压区、低压区和高压区由小到大的挤压力、剪切力作用下，进一步挤压污泥，以达到最大程度的泥、水分离，最后形成滤饼排出。

3.3干化淤泥的堆放、处理

经脱水后的泥饼在棚内可自然干化至含水量50%，在晴天时，泥饼由铲车晾晒翻晒，进行二次干化。

堆放场地要求：中间高，放坡为1%;周围抽沟排水，防止积水。

为防止下雨，堆放好的泥土釆用彩条布搭接盖好，防止风吹开彩条布，并用砖头压好。

3.4干化淤泥处理

在底泥疏浚前对河道底泥成份进行详细勘测分析，根据分析结果对底泥进行分段开挖、分别处理，满足农用土标准的可作为绿化用土，结合城市建设进行消化，重污染底泥运往垃圾填埋场进行填埋。

3.5余水处理方案

由于底泥主要污染物是N和P,多吸附在颗粒物上，通过自然沉淀去除（淀时间不少于48h）,处理后的余水不会对水体产生较大的影响，脱水机产生的余水清澈透明，SS值远小于原河道水，可直接排放入河道内。

生态清淤在要求和目的上明显区别于传统河道疏挖,为避免二次污染，一般釆用环保挖泥船水下开挖，并需对挖出淤泥进行无害化减量化处理。生态清淤施工应根据设计要求和工程特性选用生态环保、经济适用的施工设备和施工工艺。