河道淤泥的處理方法

1. 水下清淤: 抓斗式清淤、 泵吸式清淤、 普通絞吸式清淤

水下清淤一般指將清淤機(jī)具裝備在船上， 由清淤船作為施工平臺(tái)在水面上操作清淤設(shè)備將淤泥開挖， 并通過管道輸送系統(tǒng)輸送到岸上堆場(chǎng)中。 水下清淤有以下幾種方法。

a． 抓斗式清淤: 利用抓斗式挖泥船開挖河底淤泥， 通過抓斗式挖泥船前臂抓斗伸入河底，利用油壓驅(qū)動(dòng)抓斗插入底泥并閉斗抓取水下淤泥， 之后提升回旋并開啟抓斗， 將淤泥直接卸入靠泊在挖泥船舷旁的駁泥船中， 開挖、 回旋、 卸泥循環(huán)作業(yè)。 清出的淤泥通過駁泥船運(yùn)輸至淤泥堆場(chǎng)， 從駁泥船卸泥仍然需要使用岸邊抓斗， 將駁船上的淤泥移至岸上的淤泥堆場(chǎng)中。

抓斗式清淤適用于開挖泥層厚度大、 施工區(qū)域內(nèi)障礙物多的中、 小型河道， 多用于擴(kuò)大河道行洪斷面的清淤工程。 抓斗式挖泥船靈活機(jī)動(dòng)， 不受河道內(nèi)垃圾、 石塊等障礙物影響， 適合開挖較硬土方或夾帶較多雜質(zhì)垃圾的土方; 且施工工藝簡(jiǎn)單， 設(shè)備容易組織， 工程投資較省，施工過程不受天氣影響。 但抓斗式挖泥船對(duì)極軟弱的底泥敏感度差， 開挖中容易產(chǎn)生“掏挖河床下部較硬的地層土方， 從而泄露大量表層底泥， 尤其是浮泥” 的情況; 容易造成表層浮泥經(jīng)攪動(dòng)后又重新回到水體之中。 根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)［3-5］ ， 抓斗式清淤的淤泥清除率只能達(dá)到 30% 左右， 加上抓斗式清淤易產(chǎn)生浮泥遺漏、 強(qiáng)烈擾動(dòng)底泥， 在以水質(zhì)改善為目標(biāo)的清淤工程中往往無法達(dá)到原有目的。

b． 泵吸式清淤: 也稱為射吸式清淤， 它將水力沖挖的水槍和吸泥泵同時(shí)裝在 1 個(gè)圓筒狀罩子里， 由水槍射水將底泥攪成泥漿， 通過另一側(cè)的泥漿泵將泥漿吸出， 再經(jīng)管道送至岸上的堆場(chǎng)， 整套機(jī)具都裝備在船只上， 一邊移動(dòng)一遍清除。 而另一種泵吸法是利用壓縮空氣為動(dòng)力進(jìn)行吸排淤泥的方法， 將圓筒狀下端有開口泵筒在重力作用下沉入水底， 陷入底泥后， 在泵筒內(nèi)施加負(fù)壓， 軟泥在水的靜壓和泵筒的真空負(fù)壓下被吸入泵筒。 然后通過壓縮空氣將筒內(nèi)淤泥壓入排泥管， 淤泥經(jīng)過排泥閥、 輸泥管而輸送至運(yùn)泥船上或岸上的堆場(chǎng)中。

泵吸式清淤的裝備相對(duì)簡(jiǎn)單， 可以配備小中型的船只和設(shè)備， 適合進(jìn)入小型河道施工。 一般情況下容易將大量河水吸出， 造成后續(xù)泥漿處理工作量的增加。 同時(shí)， 我國(guó)河道內(nèi)垃圾成分復(fù)雜、 大小不一， 容易造成吸泥口堵塞的情況發(fā)生。

c． 普通絞吸式清淤: 普通絞吸式清淤主要由絞吸式挖泥船完成。 絞吸式挖泥船由浮體、 鉸絞刀、 上吸管、 下吸管泵、 動(dòng)力等組成。 它利用裝在船前的橋梁前緣絞刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 將河床底泥進(jìn)行切割和攪動(dòng)， 并進(jìn)行泥水混合， 形成泥漿， 通過船上離心泵產(chǎn)生的吸入真空， 使泥漿沿著吸泥管進(jìn)入泥泵吸入端， 經(jīng)全封閉管道輸送(排距超出挖泥船額定排距后， 中途串接接力泵船加壓輸送) 至堆場(chǎng)中。

普通絞吸式清淤適用于泥層厚度大的中、 大型河道清淤。 普通絞吸式清淤是一個(gè)挖、 運(yùn)、 吹一體化施工的過程， 采用全封閉管道輸泥， 不會(huì)產(chǎn)生泥漿散落或泄漏; 在清淤過程中不會(huì)對(duì)河道通航產(chǎn)生影響， 施工不受天氣影響， 同時(shí)采用 GPS 和回聲探測(cè)儀進(jìn)行施工控制， 可提高施工精度。 普通絞吸式清淤由于采用螺旋切片絞刀進(jìn)行開放式開挖， 容易造成底泥中污染物的擴(kuò)散， 同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的回淤現(xiàn)象。 底泥清除率一般在 70%左右。 另外， 吹淤泥漿濃度偏低， 導(dǎo)致泥漿體積增加， 會(huì)增大淤泥堆場(chǎng)占地面積。

2. 環(huán)保清淤

環(huán)保清淤包含兩個(gè)方面的含義， 一方面指以水質(zhì)改善為目標(biāo)的清淤工程， 另一方面則是在清淤過程中能夠盡可能避免對(duì)水體環(huán)境產(chǎn)生影響。 環(huán)保清淤的特點(diǎn)有: ①清淤設(shè)備應(yīng)具有較高的定位精度和挖掘精度， 防止漏挖和超挖， 不傷及原生土; ②在清淤過程中，防止擾動(dòng)和擴(kuò)散， 不造成水體的二次污染， 降低水體的混濁度， 控制施工機(jī)械的噪音，不干擾居民正常生活; ③淤泥棄場(chǎng)要遠(yuǎn)離居民區(qū)， 防止途中運(yùn)輸產(chǎn)生的二次污染。

環(huán)保絞吸式清淤是目前的環(huán)保清淤方式， 適用于工程量較大的大、 中、 小型河道、湖泊和水庫(kù)， 多用于河道、 湖泊和水庫(kù)的環(huán)保清淤工程。 環(huán)保絞吸式清淤是利用環(huán)保絞吸式清淤船進(jìn)行清淤。 環(huán)保絞吸式清淤船配備專用的環(huán)保絞刀頭， 清淤過程中， 利用環(huán)保絞刀頭實(shí)施封閉式低擾動(dòng)清淤， 開挖后的淤泥通過挖泥船上的大功率泥泵吸入并進(jìn)入輸泥管道， 經(jīng)全封閉管道輸送至卸泥區(qū)。

環(huán)保絞吸式清淤船配備專用的環(huán)保絞刀頭具有防止污染淤泥泄漏和擴(kuò)散的功能， 可以疏浚薄的污染底泥而且對(duì)底泥擾動(dòng)小， 避免了污染淤泥的擴(kuò)散和逃淤現(xiàn)象， 底泥清除率可達(dá)到 95% 以上; 清淤濃度高， 清淤泥漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá) 70% 以上， 一次可挖泥厚度為 20～110 cm。 同時(shí)環(huán)保絞吸式挖泥船具有高精度定位技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)， 通過模擬動(dòng)畫，可直觀地觀察清淤設(shè)備的挖掘軌跡; 高程控制通過挖深指示儀和回聲測(cè)深儀， 精確定位絞刀深度， 挖掘精度高。

淤泥固化技術(shù)處理

清淤泥漿的初始含水率一般在 80% 以上， 而淤泥的顆粒極細(xì)小， 黏粒含量都在 20%以上， 這使得泥漿在堆場(chǎng)中沉積速度非常緩慢， 固結(jié)時(shí)間很長(zhǎng)。 吹淤后的淤泥堆場(chǎng)在落淤后的兩三年時(shí)間內(nèi)只能在表面形成 20 cm 左右厚的天然硬殼層， 而下部仍然為流態(tài)的淤泥， 含水率仍在1. 5 倍液限以上， 進(jìn)行普通的地基處理難度很大。 堆場(chǎng)表層處理技術(shù)則是利用淤泥堆場(chǎng)原位固化處理技術(shù)， 人為地在淤泥堆場(chǎng)表面快速形成一層人工硬殼層， 人工硬殼層具有一定的強(qiáng)度和剛度， 滿足小型機(jī)械的施工要求， 可以進(jìn)行排水板鋪設(shè)和堆載施工， 從而方便對(duì)堆場(chǎng)進(jìn)一步的處理。 人工硬殼層的設(shè)計(jì)是表層處理技術(shù)的關(guān)鍵， 主要考慮后續(xù)施工的要求， 結(jié)合下部淤泥的性質(zhì)， 通過試驗(yàn)和模擬確定硬殼層的強(qiáng)度參數(shù)和設(shè)計(jì)厚度， 人工硬殼層技術(shù)又往往和淤泥固化技術(shù)相結(jié)合形成固化淤泥人工硬殼層， 也可以利用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS) 顆粒形成輕質(zhì)人工硬殼層則效果更佳。