1 工程概况

　　1.1 项目基本情况

　　本项目位于岳阳市岳阳楼区王家河汇水区域，王家河整个汇水区域北至花田贩路，西至京广铁路、洞庭大道，东至通海北路，面积约11.60km²，河道全长约7km，南北水位落差4.74m，水面面积52万m²，设计平均水深1.5～2.0m，河道水体总量约137万m³。

　　1.2 河道清淤设计概况

　　王家河河道清淤工程总面积24.69万m²，平均清淤深度0.58m，清淤工程总量为14.29万m³，采用环保式绞吸式挖泥船清淤、板框压滤机固化施工。各工程分区清淤工程量如表1所示。

　　表1 王家河清淤工程各分区清淤工程量 

　　表1 王家河清淤工程各分区清淤工程量

　　2 清淤工艺

　　2.1 清淤工艺选择

　　河道清淤方式如下:(1)干式清淤在流域两侧筑起围堰，抽干河段内的积水后，清理表层淤泥，而后采用挖掘机开挖或应用水力冲挖机组冲挖淤泥;(2)湿式清淤使用挖泥船直接在河中挖泥，根据挖泥船类型的不同，进行直接吹填工艺和挖运工艺。挖泥船直接吹填工艺即采用挖泥船切割土体，形成泥浆，通过泥泵、排泥管水力输送至排泥场。挖运工艺即挖泥船挖泥、自航泥驳运泥、自卸汽车转运上岸工艺。采用环保式绞吸式挖泥船清淤、板框压滤机固化施工，进行尾水处理。

　　2.2 清淤方案的确定

　　清淤方案的选择主要从技术、经济方面考虑，技术主要与施工条件、土体力学性质及工期要求等因素有关，而经济不仅与工艺自身有关，还与开挖土方去向、临时弃土场布置及交通运输条件等因素相关。本工程为生态清淤，主要采用环保型清淤船只，尽量避免二次污染。同时，工程实施任务较紧迫，清淤设备主要选择国内现有的环保清淤船。依据本工程特点，拟安装1艘300m³/h的绞吸式环保挖泥船开展分区施工。该船具有可拆解、挖掘精度高、节能、环保等特点。

　　3 施工准备

　　1)施工前了解沿线堤岸、构筑物结构形式、水下障碍物及水生植物情况。清挖工作严格按设计标高开挖，控制开挖深度，以防影响原状健康土层和现有堤岸结构及构筑物安全。

　　2)在跨河桥梁附近清淤时，应严格控制清淤精度，不影响桥梁结构安全，并应经桥梁主管单位批准方可施工，施工时应保持一定安全距离。

　　3)妥善处置外运淤泥，处置方案应得到相关政府部门同意，污泥经处理后的含水率≤40%。

　　4)淤泥处置过程中产生的余水，经净化处理后符合当地环境保护部门的要求后，排入河中，余水处理后的悬浮物SS排放控制指标为7mg/L，其他控制指标须满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级要求。

　　5)施工质量验收标准参照JTS 257—2008《水运工程质量检验标准》及SL 223—2008《水利水电建设工程验收规程》。

　　4 挖泥船施工

　　4.1 绞吸式挖泥船下船点策划

　　下船前摸排王家河流域东西两岸，上下游滚水坝间，有3处位置适合绞吸船只的下船拼接，下船拼接需用200t起重机，船体每段重约50t(见图1)。

　　1) 1号下船点位于岳阳大道王家河大桥北侧，运输车从岳阳东下高速后可直达此处。此桥段为单向5车道大桥，桥身限载大，路面宽阔。下船只仅需封北侧2条车道，可在夜间占用北侧两车道完成船只下车拼接。

　　2) 2号下船点位于王家河公园沿河步道，起重机可在桥身外吊装船身(不上桥)，此处吊装需公园管理处配合，移开木框绿化带。

　　图1 拟选下船点 

　　3) 3号下船点位于王家河沿河步道，此处离河面极近，吊装时须暂时移开河边3棵直径15cm的小树，吊装完成后立即回移小树。此处下船需公园管理处打开步道铁栏杆和木框绿化带。

　　1号下船点最便捷，不会破坏周边，仅需与交通管理部门协商封道，但吊装船体每段重达50t，配合200t汽车式起重机，桥梁养护单位无法确定是否会影响桥梁结构，故不考虑该处下船。2,3号位置道路满足平板车及汽车式起重机通行条件，但3号作为吊装位置时，吊装半径较小，可保证吊装安全。

　　4.2 绞吸式挖泥船施工工序

　　绞吸式挖泥船下河即进行开工展布作业，具体流程如下:竖钢桩→定位→抛船舶摆动锚→连接水上输泥管线。

　　4.3 挖泥具体施工方法

　　1)绞吸式挖泥船采用定吸、分级水平开挖、水平位移交替施工。分步法以船舶辅助桩为阶梯桩，以船舶主桩为定位桩交替施工摆动。该工艺操作简便、便于船舶避让、不漏挖。

　　2)在挖泥船开挖施工过程中，应及时调整开挖深度，确保挖泥船深度。

　　3)分层施工本工程平均清淤泥层厚0.58m，需进行分层开挖，每层控制在40cm。

　　4)边坡施工应采用分条、分层、分台阶的方式进行施工。

　　5)近岸排口处清淤(1)泵吸沉砂又称喷射吸砂，是将水枪和吸泵同时安装在圆筒罩内进行水力开挖，水枪喷水把底泥掺成泥浆，泥浆由另一侧的泥浆泵吸出，通过管道输送到岸边堆场。全套机具在船上进行配备，移动时拆除1次。(2)利用压缩空气作为吸除淤泥的动力，在重力作用下，将柱体下端开式泵缸沉入水中，落入底泥后，泵缸内施加负压，在水的静压和泵缸真空负压作用下，软泥被吸入泵缸内。压缩空气后被压入排泥管筒，污泥从泥浆阀输送到污泥沉淀池。

　　6)疏浚控制利用GPS定位系统进行施工控制，通过水丘随时跟踪测量水深，控制开挖深度。测深仪用于定期检查以指导施工。同时，可配备角度传感器进一步控制绞刀放下深度，有效控制挖深，精度可达厘米级。

　　4.4 桥墩保护开挖

　　王家河环保清淤过程中，开挖区河道上有3座桥梁，除王家河桥外，其他几座桥梁都涉及桥墩的开挖保护。开挖前，在桥墩上贴醒目的警示标识，并在桥墩周围设置标识牌，开挖过程中，离桥20m远处降低左右横移速度，控制船进退的速度，对该范围内的淤泥进行浅表开挖。同时提醒操作人员加大对桥墩区的保护开挖，当河水流速>3m/s时，停止对桥墩上下游50m范围的开挖。

　　5 固化脱水施工

　　目前，污泥固化技术主要有自然固结、低真空预压固结、压滤固结、化学固化等方法。从造价看，自然固结最经济，但根据工程经验，河湖区清淤的表层浮泥自然风干一般需5年以上时间，如果对固结时间没有要求，且允许长期占用土地资源，可采用自然固结。本工程需减少自然固结的占地时间，节约土地和租地资金、时间成本，故清淤底泥可采用板框压滤固结方案、化学固化方案及低位真空预压固结方案等，以下对3种方式进行分析比选。(1)板框压滤固结施工工期由投入设备数量决定，主要为陆上压滤，受施工条件限制较少;压滤后形成含水量很低的泥饼，可用于填方及建筑材料;占用最小的排泥场、压滤车间、其他临建设施、泥饼堆场;相比化学固结方法，对生态环境影响较小。(2)化学固化施工工期由投入设备数量决定;施工设备为挖掘机及成套固化处理设备，复合固化材料为辅助材料;为降低造价和节省工期，须对场地进行预降水;化学固化改变土性，不易复耕，宜用于填方及建筑材料，且固化土堆放时间与用土时间难以一致;占用较小的排泥场、周转场地、其他临建设施;对生态环境影响较大，如土性的改变，添加物运输的洒漏等。(3)低位真空预压固结施工工期为4～5个月，采用真空泵、排水管、土工布及真空膜进行;可自然晾晒至泥浆含水率为100%时进行施工;使用方向不受限制，易复耕;占用较大面积的排泥场、排水管及其他材料堆场和临建设施;对生态环境影响最小，为物理处理方式。

　　本工程根据工程量及工期情况，采用2台板框压滤机脱水。板框压滤机脱水相对环保，淤泥和砂可分离，并资源化利用泥饼，无需养护，压滤后的底泥体积比水下体积减少60%，可直接资源化利用。板框压滤机型号为HMZGF600/2000-U，功率22k W，过滤面积600m²，配板为85片，过滤压力8kg/cm²，整机重10t，生产效率400m³/d。

　　5.1 固化脱水施工流程

　　1)泥浆输送、格栅除渣浆液通过管道输送上岸，大颗粒沉淀一定量后，采用机械或人工进行清除。通过格栅拦截的杂物采用固化剂进行处理。

　　2)浓度调节、泥浆输送将较细颗粒砂与淤泥泵送至沉淀池，采用80m³/h挖泥船输送泥浆，进入下一步处理工序。在调节池内，可根据泥浆浓度进行调节，输送浓度计方量稳定，在调节池中可大范围转动。

　　3)材料添加小型绞吸式挖泥船将泥浆输送至调理罐，通过螺旋输送机和固液混合器加入固化剂，完成泥浆的调理调质。

　　4)调浆均化将调理槽中的泥浆输送至均化槽，对泥浆进行调理、回火、均化，充分混合物料，泥浆浓度保持恒定。

　　5)泥水分离经过调理后，将泥浆泵入板式和框压过滤泥浆水分离系统，进行脱水和固结，分离的尾水悬浮物SS指标≤200mg/L。

　　6)泥饼即时含水率约35%，遇水不浑浊，强度不降低，能用作建设工程回填土。

　　5.2 弃土场选取

　　经板框压滤后的干化淤泥外运总量约5.72万m³，根据现场踏勘，初选干化淤泥外运堆弃方案。

　　5.2.1 废弃矿场矿洞回填区

　　该堆土填埋区位于茅屋里附近，区域占地面积约6.83万m²，控制堆土高度8m，可容纳弃土约46.88万m³，其余弃土全部用于矿洞回填。

　　5.2.2 康王工业园区填埋区

　　该堆土填埋区位于费家屋附近，区域占地面积约26万m²，为临时坑塘，干化土方可运至该处堆放，控制堆土高度为6～8m，填埋场面积为22.05万m²，满足要求。

　　综上，废弃矿场矿洞回填区方案运输距离约22km，满足要求;康王工业园区填埋区方案运输距离约8.2km，该区域满足弃土要求，但易污染坑塘。

　　故固化后底泥外运堆场推荐采用废弃矿场矿洞回填区。

　　6 尾水处理

　　因板框压滤固化脱水分离的尾水悬浮物指标SS≤200mg/L，低于设计图纸排放控制指标70mg/L，且其他控制指标须满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级要求，故设置一体化尾水处理设施处理尾水。

　　本工程采用磁凝聚技术，配套使用加药间、絮泥间、磁分离间、磁回收间对污水进行处理。

　　6.1 磁凝聚技术

　　1)磁性物质不同水体使用不同磁性物质，颗粒尺寸适中、剩磁材料小的磁性材料更适用于磁凝聚技术，有利于水中非磁性颗粒与添加磁性材料的结合。

　　2)絮凝剂无机高分子絮凝剂，如氯化铝、氯化铁等;有机高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺等。

　　3)在混凝剂和助凝剂作用下，混合水中的非磁性悬浮物与前期投入水体的磁性物质合成磁性悬浮絮体，以利于在磁悬净化设备的强磁力作用下发生分离。

　　6.2 工艺流程

　　1)预处理后的水体进入混凝反应器，与一定浓度的磁性物质混合均匀。

　　2)含有磁性物质的水结合凝结剂，形成磁性絮凝物。

　　3)混凝反应后，处理后的水流入磁分离净化设备。在高磁场强度下，磁性絮体在水中被磁盘吸附，实现磁性絮体与水的分离，出水可直接排放或回用。

　　4)从磁盘分离出的磁悬浮液实现磁回收系统对磁性物质和非磁性污泥的分离，磁性物质可进行回收和再利用(回收率>99.6%)，污泥进入污泥处理系统。

　　5)尾水经检测合格，符合排放标准后排至水沟，进入王家河。

　　7 结语

　　小流域清淤工程在改善水质、促进水系统生态健康、疏通河道、提高防汛抗旱能力和水资源承载能力等方面意义重大。小流域清淤项目中，须设计科学合理的清淤方案，确保施工效果和运行安全。淤泥通过合理利用，为城市建设提供优质环保的建筑材料，与国家倡导的绿色、环保和循环经济相匹配。