河道疏浚施工技术与管理

河道疏浚施工技术与管理

姜金廷

北京玉河源水务建设有限公司

摘要：随着城市化的不断扩大，河道淤积现象比较普遍，河道原有的生态性和防洪能力有所减弱，河道疏浚成为现在日益重要的举措。文章主要对当前常用的河道疏浚和淤泥处理技术进行分析，并对疏浚行业今后的发展提出了展望，从而为我国河道疏浚与淤泥处理提供一定的借鉴。

关键词：河道疏浚，疏浚设备，淤泥处理

引言

近年来，随着政府对生态环境的重视，河道治理取得了明显的成效，但是随着城市化的不断扩大，后续管理不足和资金限制，很多河道出现了较为普遍的淤积问题，导致了河道防洪能力有所降低，同时由于淤泥污染，生态性下降达不到预期效果，很多河道的淤泥越来越多得被要求清理，以恢复生态环境。因此河道疏浚成为现在日益重要的举措，可以有效解决底泥污染、改善河湖水质和提高河道防洪能力等问题。

1.河道疏浚技术比较

1.1 干式疏浚

干式施工法将河道进行分段并修筑围堰，之后利用水泵将围堰范围内的河道积水排干后再进行疏浚施工，疏浚常根据施工现场场地条件采用长臂式挖掘机开挖或人工开挖的方式沿河道两岸进行疏浚。干式疏浚法的优点是疏浚彻底，易于控制疏浚深度，容易应对疏浚对象中含有大型、复杂垃圾的情况，质量易于保证而且对于设备、技术要求不高，产生的淤泥含水率低，易于后续处理，污泥浓度高运输成本低，因而工程成本相对较低。缺点是由于需要围堰排水，对两岸护坡安全有一定的影响，另外施工也会对两岸已建工程设施造成严重的损坏，对周边环境造成二次污染。同时施工也需要对河道进行局部断流与疏导，增加了临时围堰施工的成本，并且很多河道只能在非汛期进行施工，工期受到一定限制，施工过程易受天气影响，也不适合不宜断流的河道施工。由此可见，干式疏浚法较为适合两岸具有一定空间且便于断流施工的小型河道疏浚。

1.2 半干式疏浚

与干式疏浚法类似，半干式疏浚法也需要将河道进行分段并修筑围堰，区别在半干式疏浚法不需要将河道积水完全排干，而是排至足够搅拌深度即可。施工方式采用高压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，对河底淤泥进行冲刷破坏，再采用泥浆泵将泥浆抽吸排至淤泥集中处理区。对于河底无法冲刷破坏的渣土可采用人工清理或长臂式挖掘机开挖的方式，吊运至运渣车外运处理。半干式疏浚的优点在于疏浚彻底，操作简便，便于穿过桥梁和其他河道障碍物，使用管道输送泥浆也可避免运输途中的二次污染，减少对河道两侧居民的干扰。缺点是高压水枪、泥浆泵、加压泵等设备耗电量大，人工费用高。同时，施工也需要对河道进行局部断流，因此不适合不宜断流的河道施工。由此可见，半干式疏浚法较为适合便于断流施工的小型河道疏浚，对于两岸的操作空间也有一定要求。

1.3 湿式机械疏浚

（1）绞吸式挖泥船疏浚

绞吸式挖泥船开挖与淤泥输送一气呵成，配套设备少、工序简单、生产效率高、成本低，是疏浚工程中应用最广泛的船型。绞吸式挖泥船由浮体、绞刀、上吸管、下吸管泵、动力等组成。它利用装在船前的前缘绞刀的旋转运动，将河床底泥进行切割和搅动，并进行泥水混合，形成泥浆，通过船上离心泵产生的吸入真空，使泥浆沿着吸泥管进入泥泵吸入端，经全封闭管道输送（排距超出挖泥船额定排距后，中途串接接力泵船加压输送）至堆场中。绞吸式疏浚适用于泥层厚度大的中、大型河道疏浚，是一个挖、运、吹一体化施工的过程，采用全封闭管道输泥，不会产生泥浆散落或泄漏；在疏浚过程中不会对河道通航产生影响，施工不受天气影响，同时疏浚物料的挖掘与输送能一次性连续完成，不需要泥驳等配合，施工成本相对较低。绞吸式挖泥船大多数没有自航能力，远距离转移时要靠拖轮拖行，近些年国外一些大型新型的绞吸式挖泥船已逐步开始配备自航系统，调遣时可以自航到位。普通绞吸式疏浚由于采用螺旋切片绞刀进行开放式开挖，容易造成底泥中污染物的扩散，同时也会出现较为严重的回淤现象。根据已有工程的经验，底泥清除率一般在 70%左右，另外，吹底泥浆浓度偏低，导致泥浆体积增加，会增大底泥堆场占地面积。

（2）抓斗挖泥船疏浚

抓斗挖泥船是河道疏浚工程常用的一种船舶。抓斗挖泥船上设有可旋转的吊机，吊杆顶装有两个滑轮，控制抓斗开、闭的两根钢缆分别通过此两滑轮与绞车连接。抓斗在悬吊时开斗缆受力，抓斗张开，然后同时放松开斗缆和闭斗缆，依靠抓斗的自重下落至泥面并切入底泥中，此时收紧闭斗缆，使抓斗闭合并挖取底泥，继续绞进闭斗缆，将抓斗起吊出水面，旋转吊机，使抓斗处于泥驳或卸泥区上，收紧开斗缆，放松闭合缆，抓斗自动开启卸泥。抓斗式疏浚适用于开挖泥层厚度大、施工区域内障碍物多的中、小型河道，多用于扩大河道行洪断面的疏浚工程。抓斗式挖泥船灵活机动，不受河道内垃圾、石块等障碍物影响，适合开挖较硬土方或夹带较多杂质垃圾的土方；且施工工艺简单，设备容易组织，工程投资较省，施工过程不受天气影响。但抓斗式挖泥船对极软弱的底泥敏感度差，开挖中容易产生掏挖河床下部较硬的地层土方，从而泄露大量表层底泥，容易造成表层浮泥经搅动后又重新回到水体之中，抓斗式疏浚的底泥清除率只能达到 30%左右，加上抓斗式疏浚易产生浮泥遗漏、强烈扰动底泥，在以水质改善为目标的疏浚工程中往往无法达到原有目的。

（3）射流冲淤船疏浚

射流冲淤船是将安装在船身上的高压水枪伸入水下喷水扰土，并借助推进器高速旋转所形成的水流推力和河道水流流速，将冲起的泥沙形成异重流流到下游，也有部分在高压水枪喷口处安装有吸泥口，可将泥沙从船首吸入并从船尾喷出。这种疏浚方式不需要排泥管和排泥场，成本低见效快，但是由于未彻底排除泥沙可能会导致二次污染，在以水质改善为目标的疏浚工程中往往无法使用。

（4）射流泵挖泥船疏浚

射流泵挖泥船也称冲吸式挖泥船，喷水冲洗系统是其主要生产设备，由离心式水泵、离心式泥浆泵、射流式泥浆泵、高压水管及射水喷头等组成，其工作原理介于绞吸式挖泥船和射流冲淤船之间，它依靠离心式水泵从船外吸入清水并加压，通过高压水管输送到射水喷头射出破土，并在射流泵吸口处形成高浓度泥浆，射流式泥浆泵将泥浆吸入，并通过吸泥管输送到船上的离心式泥泵中，增压后通过排泥管输送到排泥场。

泵吸式疏浚的装备相对简单，可以配备小中型的船只和设备，适合进入小型河道施工。一般情况下容易将大量河水吸出，造成后续泥浆处理工作量的增加。并且我国河道内垃圾成分复杂、大小不一，容易造成吸泥口堵塞的情况发生。

2.淤泥处理方案

疏浚工程中淤泥的产生无法避免，淤泥从本质上来讲属于工程废弃物，按照固体废弃物处理的减量化、无害化、资源化原则，应尽可能对淤泥考虑资源化利用。结合淤泥的组成成分，若没有重金属污染可以将淤泥固化干化后进行填筑或者制砖瓦、陶粒等，重金属含量较高的淤泥需先去除污染物后再进行资源化利用。

2.1 无污染性淤泥的资源化利用

疏浚的淤泥可部分进行资源化利用，不仅可以解决其出路问题，而且还可产生一定的经济效益。对于淤积物的综合利用主要包括对多余土方合理利用，如填筑路基、制造建筑材料等。

（1）填筑路基

开挖的中、重粉质壤土可以做为高速公路和普通公路的路基材料，不仅经济合理，而且不用为了开挖土方而占压耕地。

（2）制造建筑材料

利用多余土方制砖是一种变废为宝的处理方法，不但减少了因堆放而侵占耕地，同时缓解了砖瓦厂土源紧张和对农田的取土破坏，社会效益显著。

（3）利用淤沙堆填近岸景观带：堆填区景观带的设计是在满足天然河道冲淤演变的同时，又能体现工程综合治理的生态理念。基本思路是分析生态环境存在问题，结合河道的现状特点，可以淤填出高滩区建设滨水带，恢复滩区的植物群落，尽量恢复丰富的自然生境，给自然以和谐多样的环境空间。

2.2 钝化处理方式的应用

该技术应用的范围多集中在含过多重金属的淤泥，通过对重金属活性状态分析，适时引入化学材料使金属活性得以减少，以此实现污染性降低的目标。通常淤泥与化学材料反应中也可将重金属浸出性进行降低，有利于减少重金属的危害。当钝化完成后，可对重金属浸出量采取一定的检测方式，若其低于相关标准便可进行处理。当前为实现资源二次利用目标，很多施工单位多将处理后的重金属作为填土材料。除此之外，疏浚工程中还需做好淤泥堆场设置工作，其涉及的技术内容主要集中在表层处理、堆场周转使用以及复耕技术等方面，旨在使堆场淤泥处理后仍可用于其他方面，如植物种植等。

3.疏浚发展方向

随着对生态环境保护的重视，为了减少在疏浚过程中产生的二次污染和疏浚产生淤泥的大量堆场占地，疏浚技术和淤泥处理处置技术有了新的发展。

3.1 新型疏浚技术

（1）环保绞吸式挖泥船疏浚

环保绞吸式疏浚是目前较为环保的疏浚方式，适用于工程量较大的大、中、小型河道、湖泊和水库，多用于河道、湖泊和水库的环保疏浚工程。环保绞吸式疏浚是利用环保绞吸式疏浚船进行疏浚。环保绞吸式疏浚船配备专用的环保绞刀头，疏浚过程中，利用环保绞刀头实施封闭式低扰动疏浚，开挖后的淤泥通过挖泥船上的大功率泥泵吸入并进入输泥管道，经全封闭管道输送至指定卸泥区。环保绞吸式疏浚船配备专用的环保绞刀头具有防止污染淤泥泄漏和扩散的功能，可以疏浚薄的污染底泥而且对底泥扰动小，避免了污染淤泥的扩散和逃淤现象，底泥清除率可达到 95%以上；疏浚浓度高，一次可挖泥厚度为 20-110cm。同时环保绞吸式挖泥船具有高精度定位技术和现场监控系统，通过模拟动画，可直观地观察疏浚设备的挖掘轨迹；高程控制通过挖深指示仪和回声测深仪，精确定位绞刀深度，挖掘精度高。

（2）气动泵挖泥船疏浚

气动泵挖泥船是通过气动泵进行吸泥和输泥的新型疏浚设备，主要作业装备是气动泵，气动泵下放至水底后，进泥管口陷入淤泥时，淤泥在水的静压和泵缸的真空负压下，被压（吸）入泵缸，泵缸充满泥浆后，进泥口阀门利用本身自重，自动关闭，然后压缩空气由进排气阀门进入泵缸，像活塞一样将泥浆推出出泥管阀门，压入排泥管道，之后由管道输送到排泥场中。气动泵挖泥船具有操作简单、作业无污染、排料浓度高等特点，在疏浚过程中对土体扰动小、不易产生二次污染，是一种比较先进的环保型水下疏浚机械，在环保要求比较高的河道治理工程的理想疏浚设备。

3.2 淤泥处置技术

（1）高浓度原位环保疏浚

由于目前常用的疏浚方法清出的淤泥浓度在 15%～20%左右，水分子的体积要远大于土颗粒的体积，疏浚泥浆的体积大约为颗粒的 4～5 倍。这些水泥浆往往需要较大的堆场进行放置，很多疏浚工程因为堆场场地的问题而受到严重制约。高浓度原位环保疏浚可以使用污泥脱水设备（也就是通常所说的卧螺离心机）能够降低疏浚过程中泥浆的含水率，这种设备以其占地小，操作简单，自动化，移动方便，脱水效果好等特点，被广泛应用于泥浆脱水。经过处理淤泥可以正式外运，清水回流河道，将淤泥直接变成可以用于填土的材料使用。因此，为了节省占地和降低整个疏浚和淤泥处理的成本，高浓度原位环保疏浚技术已经成为未来的发展趋势。

（2）堆场快速排水疏浚

目前大多数内河疏浚的淤泥都在堆场中堆放。淤泥堆场经过地基处理，堆放点配有污泥脱水设备，脱水后可用于建设、景观、农田利用的土地。而这一地基处理过程就是淤泥固结排水的过程。淤泥黏粒含量高，透水性差，在自重作用下的固结时间长，自重固结后的强度低。淤泥的快速排水固结问题成为一个亟待解决的问题。如何解决排水系统的淤堵问题成为淤泥快速排水的关键。堆场淤泥快速排水技术是在淤泥内铺设多层多排水平排水通道，其层间距、排间距都在 60～80cm 左右，以形成高密度泥下排水网络。将该网络与地面密封的水平排水管密封连接，再与射流排水装置连接后抽气抽水，可加快淤泥的排水速度。

结语

随着城市的发展和人们对环境要求的日益提高，河道疏浚工作日益重要，具有明显的生态效益和防洪效益。疏浚工程实施后河道的水质有了改善，河道的生态环境得到保障，防洪能力也得以提升，目前我国河道疏浚的需求巨大，还需不断的提高疏浚技术以更好的适应社会发展。

参考文献

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