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中图分类号:TV85文献标识码: A
前言
近几年随着城市建设的加快,乐清市柳市镇人民生活水平的提高,现状城市生活污水、垃圾收集系统不完善,生活垃圾、生活污水、建筑垃圾直接倒入河道现象非常普遍,另外由于土建项目水保措施不到位,扰动土在暴雨侵蚀下,随雨水带入河道,目前该河道淤积严重,柳市龙岐河支长1.4公里,河面平均宽度8至9米,流经柳市后后西村、心村、东风村。河两岸遍布着老房子,基础设施落后,近年来,由于居民垃圾落河、生活污水直排等原因,这条河严重受污染。河道治理工程任务艰巨,对该河进行清理已迫在眉睫。
一、工程特征分析
经过多次实地考察,对龙岐河支7河段实况作出详细准确分析。
1、工程地质
本工程未进行地质勘测,地质资料参考附近勘测资料,根据勘察资料,桥址区勘察深度范围内地基土自上而下可分为16个工程地质亚层,分别为:1粘土、 2-1淤泥、2-2淤泥、2-3淤泥质粘土、3-1粘土、3-2粘土、4-1粘土、4-2粘土、5-1粘土、5-2粘土、5-3粘土、6粉质粘土、7圆砾、8粘土、9圆砾、10粘土。
2、工程任务及规模
根据《防洪标准》(GB50201―94)、《乐清市柳市区域防洪规划》,工程等别为Ⅴ等,次要建筑物和临时建筑物级别为Ⅴ级。
龙岐河支7呈东西走向,东向为岙底村,西向为前州村。自西向东沿河有支流龙岐河支7-1、龙岐河支7-2,支河方向为盲河。主河道长度1.78km,支河长度为0.57km,清淤河底高程0.00m,河道纵坡为平坡。
沿线分布着大量的建筑物和农田。目前河道淤积严重,对该河进行清理已迫在眉睫。本工程通过河道清淤、垃圾清理,加强河网蓄水能力,改善河水水质。
根据设计图纸,现状该段河道设计清淤量约3.05万m³,河底高程未达到《乐清市柳市区域防洪规划》中要求的0.00m标准。
3、工程布置及主要建筑物
本工程河道长度1.78km,支河长度为0.57km,清淤河底高程0.00m,清淤边坡为1:3.5,清理表面黑浮泥30cm,清淤范围内沿线已建有河道护岸,清淤可能会对现状河道护岸稳定产生影响,本设计对有护岸河段,初步预留3.0m平台保护河道护岸,平台段暂定最小清淤高程为1.70m,施工时根据实际护岸底板高程和护岸稳定情况,做适当调整。
二、工程实战型方案
1、实施方案分析
1.1泥浆分类
泥浆的分类有河道清淤泥浆、建筑工程基础处理垃圾、桥梁工程及其它市政工程基础处理基坑开挖泥浆等。
1.2开挖方式
调查当前工程上常用的开挖方式,主要分为水力冲挖法、抓斗式挖泥法、绞吸式挖泥法。使用到的主要施工设备分别为水力冲挖机组、抓斗式挖泥船、绞吸式挖泥船。水力冲挖土法需要断水作业的施工条件,而抓斗式挖泥法、绞吸式挖泥法可带水作业。各方式的主要利弊比较见下表:
开挖方式相对比较表
1.3泥浆运输方式
陆路可采用专门的泥浆运输车,水路可采用泥浆运输船和管道泵送。各方案的利弊见下表:
1.4泥浆处置
乐清市当前未有指定的泥浆消纳场,泥浆主要通过船舶运往大门围垦区消纳。
1.5分析结果
结合龙岐河支7的各项条件与特点,经比较后选定以下施工方案:
施工地水利冲挖土内河船运泥浆中转站泥浆装船运输至大门围垦区卸船消纳。
2、结合选定的方案列出了该项工程的工程特性表
工程特性表
3、主要施工技术分析
3.1施工围堰
围堰采用松木桩编织袋填土结构,具体结构型式为:两排L=4m、Φ=120m松木桩,排距为1.0m,间距为2.0m;松木桩两排放置竹篱板,两竹篱板间由编织袋填土填筑,止水彩布防渗,堰顶高程为3.3m,堰宽1.0m。施工围堰放水前可对工程局部危险段进行松木桩支护。
3.2集浆池设置
本工程设置2座集浆池。分别设置在本工程主河道桩号AK0+750.52与AK1+776.49处,上、下游由围堰填筑,分别形成面积约为800,容积约为1200m³的集浆池用于泥浆沉淀。
3.3施工前的准备工作
(1)搞好政策处理工作,使施工如期进行。
(2)定线放样:在施工前根据有关图纸进行线放样。
(3)施工临时设施布置,施工队伍具体落实施工道路、供电、供水布置等有关事项。
3.4 主体工程施工―水力冲挖及船运
本工程的水力冲挖采用水力冲挖机组进行,冲挖初期直接用高压清水泵从内河中抽取水,接送高压水枪进行冲挖。高压水枪冲挖下来的泥浆被固定在浮桶上的泥浆泵抽出,抽出的泥水混合物排放至集浆池内,进行初步沉淀以提高泥浆浓度,再泵送至泥驳运输至七里港中转站。其后由船统一运至大门围垦区弃土。水路运输船应在装卸前后拍照,实行全程运单验收,在施工工地派发,在中转站进行核对,在消纳场进行验收,对运输单位按收量进行结算,对施工单位按派单量进行结算。
三、环境影响及水土保持综合评定
1、环境影响评价
本工程采取清理淤泥垃圾,对河道实施清理。本工程的实施过程,将对周围环境产生一定的影响。
2、对社会经济发展的影响
本工程实施后,提高了防洪能力,两岸得到保护,投资环境进一步改善,有利于促进当地的经济发展和社会进步。
3、对水环境的影响
随着本工程的实施,与清理前相比,提高了河道的蓄水能力及防洪能力。本工程实施后,水质将得到较大的改善,有利于水体的降解,溶解氧增加、COD减少。
工程区淤泥开挖量较大,时间较集中,容易在施工区形成水土流失,由于工程产生的弃土量较多,且在土方开挖、转运、临时堆置过程中容易造成水土流失,因此应针对不同的区域采取相应的防护措施,如挡墙、护坡、绿化等工程及植物措施,减少水土流失。
关键词:城市河道;河道清淤;淤泥处理;施工方案
Abstract:With the rapid development of China's city construction,City River as an important part of city water system,river depositand poor excretion,has a direct threat to the safety of people's life and property.According to the characteristics andfunctions of the Fuyang River in Handan City,analysis of distribution and channel sedimentation effect on bridge across theriver,this paper focuses on the research of river dredging has treatment and sludge treatment construction scheme.
Keywords:City River;River dredging;suldge treatment;construction scheme
中图分类号:TQ639.2文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
一、河道概况
滏阳河被誉为邯郸市的“母亲河” ,担负着市区雨水排泄和工农业供水的双重任务。滏阳河城区段河道全长16.8km。1999年开始以来,城区河道陆续得到治理,截止目前已治理河道13.4km,未治理3.4km。
滏阳河城区治理段河道两岸现状为硬质护坡或挡墙,形式多样;河道边坡及河底为土质软底,纵坡1/4000左右。现状河道平均淤积深度约2m左右,最大淤积深度3m,已治理段河口宽度30-50m。本次探讨已治理河段清淤长度7.45km,沿河涉及桥梁8座,大部分桥梁净空高度不足2m。
滏阳河城区段由于大部分治理段已运行多年,在自然和人为的因素下,河道变窄,水流流速缓,河床淤积,部分河段随意倾倒建筑和生活垃圾,加重了对河道排沥断面的影响,致使部分河段过水断面仅剩10m左右,达不到排沥的要求,汛期城区雨水受滏阳河城外洪水的顶托,造成城区雨水排除不畅,积水严重,给城区人民生活、交通及生产带来诸多不便和损失,并严重地威胁着人民的生命、财产安全。
二、河道清淤制约性因素分析
滏阳河贯穿邯郸市主城区中心地段,河道沿线多为居民区、商业及公共绿化等,沿河涉及跨河桥梁较多,河道承担着城市排沥和工业供水的双重任务,不仅施工机械作业面有限,而且施工与居民生活、淤泥运输与环境污染之间的矛盾十分突出。因此科学合理的选择施工方法与脱水工艺就显得尤为重要。
三、施工方案比选
(一)河道清淤方案
目前,国内较为常用的河道清淤方法主要分为三种:传统施工方法、水力冲挖施工方法和环保型绞吸式挖泥船施工方法。
(1)传统的施工方法也叫干式清淤法。主要适用于河水易排干。清淤时先对河道进行截流,同时进行排水,将清淤河道积水基本排干。然后采用长臂式挖掘机沿河道两岸进行清淤。该施工方法的优点是易于控制清淤深度,清淤彻底,施工效率高,同时易于观察清淤后的河底状况,利用河道两岸作为临时弃泥(土)场,避免远距离淤泥输送,工程成本相对较低,可以实现车水马龙的轰动场面。缺点是设备投入较多,相互之间干扰大;对两岸已建工程设施损坏严重;对周边环境有二次污染,沿河居民对施工的干扰也大。
(2)水力冲挖施工方法也叫半干式清淤法。施工时采用搅吸设备进行搅拌、抽排清淤,同时由工人使用高压水枪在搅吸设备旁边予以辅助。半干式清淤与干式清淤的不同之处在于前者并非将河道积水完全排干,而留有10-20cm深河水用于搅拌淤泥,清淤过程需要水源,淤泥输送方式采用管道输送,与湿式清淤相同。半干式清淤的优点在于操作简便,搅吸泥设备体积小,便于穿过桥梁进行施工,而且拆装、运输方便;管道输送避免了运输途中的二次污染问题,对周边环境和沿河居民生活基本没有影响。缺点是高压水枪、泥浆泵、加压泵耗电量大;人工费高,工作环境差;管道输泥距离越远,成本越高,效率越低,同时需要中断下游工业供水任务。
(3)环保型绞吸式挖泥船施工方法也叫湿式清淤法。其工作原理是利用吸水管前端环保绞刀和密封罩装置,将河底泥沙进行切割和搅动,再经吸泥管将绞起的泥沙物料,借助强大的泵力,输送到储泥场,它的挖泥、运泥、卸泥可以一次连续完成。由于整个施工过程采用水下施工、密封管道运送,彻底避免了淤泥的二次污染。该施工方法除具备水力冲挖施工的优点外,还具有无需导流、不影响工业正常供水、综合成本低等特点。缺点是:绞吸船对于河道水深有一定的要求,不同的船型要求河道水深也不同,一般至少需要1.2-1.5m预留深度;对跨桥作业的桥梁高度有要求,当无法通过的桥梁施工时,需要将船只进行拆卸、吊装;对距离储泥场超过2km的淤泥输送,需要泵送加压才能完成。
综合分析上述三种施工方法,由于清淤河段位于城区,为避免施工现场和淤泥运输对城市环境造成二次污染,确保居民生活和工业供水不受干扰,推荐使用环保型绞吸式挖泥船进行河道清淤疏浚施工。
(二) 淤泥处理方案
由于水力冲挖施工方法和环保型绞吸式挖泥船施工方法输送到储泥场的淤泥浆主要成分是水,含水率80%,远远大于河底水下自然土方的天然含水率。如何减少淤泥运输污染和占地赔偿,已成为城市河道施工急需解决的问题。
目前,国内外淤泥处理的方法主要包括自然脱水干燥法、机械脱水法、搅拌固结法等。
(1)自然脱水干燥法就是通过自然暴晒、人工翻晒、底面脱水、堑壕挖掘等方法,待淤泥含水率降低后再运输。该方法工艺简单,直接成本最低,适合处理工程量小、含水率不高、透水、无污染的原状淤泥。缺点是脱水效率低,干燥周期长,受天气影响大,且占地多,人工费高,一般适用于市外工程。
(2)机械脱水是目前普遍采用的污泥脱水方法。脱水机械主要有板框压滤机、带式压滤机、真空过滤机和转筒离心机等。脱水效果差、能耗大、产量低,处理后的淤泥含水率仍在60%以上,形状成泥团状,在运输过程中,淤泥经过震动仍然会有稀泥流落到路面,形成二次污染。该脱水方法一般应用于污水处理厂的少量污泥处理。
(3)搅拌固结法是通过向泥浆中添加FSA泥沙聚沉剂、HEC高强高耐水土体固结剂,进行物理作用和化学反应,加快泥水分离和有害物质处理,最终经过机械挤压,形成泥饼(含水率40%),便于运输。污泥干化过程中产生的退水符合国家排放标准,对下游河道没有污染。
上述三种淤泥处理方法,经过分析,搅拌固结处理效果最好,成本略高于机械脱水工艺,如果考虑遗漏到城市道路上淤泥的人工清扫费和运输工效,搅拌固结与机械脱水工艺处理成本基本持平,所以拟推荐搅拌固结进行淤泥处理。
四、施工方案设计
针对邯郸市区段滏阳河特点,为了减少脱水固结设备搬运次数和施工对居民的噪音影响,城区间无合适施工场地,储泥场和脱水固结设备占地选在河道下游空阔地。河道淤泥浆通过管道输送至淤泥处理场地进行脱水固结处理,然后将固结后的泥饼外运至外环路之外。
1、清淤疏浚施工工序
2、淤泥处理工艺
泥浆输入沉淀池进行重力分选,将大颗粒沉淀,漂浮杂物及垃圾通过格栅机去除。利用沉淀池和调节池之间高程差,泥浆在重力作用下自流至调节池,通过泥浆泵将泥浆送入泥浆搅拌机,配料系统加入FSA、HEC等材料,使泥浆与材料充分混合反应。将添加材料后的泥浆泵送至均化池,完成调质调理后的泥浆通过泵送至固液压滤分离系统进行脱水固结,分离的尾水回注河道,经过固结脱水后含水率在40%以下的泥饼外运至弃土场。
五、结束语
滏阳河邯郸市城区段河道清淤和淤泥处理施工方案的探讨,确定了合理、经济、有效、可行的城市河道清淤和淤泥处理施工方案,工程完成后,将为城市水系建设、沿岸景观、亮化美化奠定了基础,同时,对于开展北方城市河道清淤工作,具有重要的借鉴和推广意义。
参考文献:
[1]JTJ319-99《疏浚工程技术规范》;
[2]SL17-90《疏浚工程施工技术规范》;
关键词:河道;清淤;治理;施工
一、河道简况
漳卫新河是大型的平原复式河道,流经鲁、冀两省边界。上始于四女寺,以渤海湾为出口,全程长202公里,泄洪流量设计3500立方米每秒,50年一遇,其强迫的行洪流量为3800立方米每秒,为入海的漳卫河系主要的泄洪河道,50年一遇的洪水对于卫运河可防御。其在河北省镜内又分两条河流即岔河和老减河,老减河设计50年一遇,泄洪流量为1500立方米每秒,岔河为2000立方米敏每秒,3年一遇。排涝流量:老减河为0立方米每秒,岔河700立方米每秒。
1990年11月实际测量和计算,自72年治理范围扩大后,四女寺至袁桥闸河段淤,深槽淤积方量为98万立方米,淤积深度均为1.3米。对1983年、1986年和1990三年的实测资料进行计算和对计算结果进行分析,滩地的淤积范围、高程与袁桥闸的设计中的正常蓄相一致,处在稳定状态,深槽中的表现为有冲有淤,一直处在冲淤的交替状态。
二、河道淤积的原因及分析
袁桥闸的蓄水有静水落淤的产生。袁桥闸设计正常蓄水位20米,蓄水量为905万立方米,1974年初到1990年的年底,调蓄卫运河累积来水达3.5亿立方米,从1978年妆到1990年末,引蓄黄河水累积10.8亿立方米。黄河卫与运河来水经长途的输送含平均沙量达1.5千克每立方米,袁桥闸对其调蓄,来时浑水,走时清水,大部分泥沙沉积于河道内,使淤积方量达140万立方米,首当其冲。
排涝和泄洪时产生淤积。1973年至1990年,河段排涝总量达21.6亿立方米,中小洪水平均为400立方米每秒以下,平均的含沙量达2.6千克每立方米,1997年最高时达7.38千克每立方米,同样在1972年进行扩大治理,设计中开挖的深槽流量仅仅为112立方米每秒,相当多的一部分漫滩下泄。因袁桥闸与滩地的农作物能阻水,使其到滩地时流速非常小,大量携沙落淤。淤积的土方量大概有130万立方米。
引黄济津时产生淤积。1981年春和1982年冬,支援天津市紧张的供水情况,分两次(8+300)河段处的筑坝位置抬高供水水位,输水量达到2.5亿立方米,参照资料,含沙量平均为2.6千克每立方米,在河道内淤积部分的泥沙,方量可达37万立方米,河段两岸的土质均为宽弃土且松散,因水土的保持措施没有跟上,每年都有大量泥土被雨季的风雨冲入河道内,形成淤积,其土方量可达40万立方米。1972年扩大治理时后期工作管理没有到位,在滩地内有些土方被填垫,土方量达40万立方米。
综上所述,造成河段淤积的原因主要是中小级的洪水产生大量的淤积,大概占70%,再有就是水土的流失,是引黄济津与1972年开挖时滩地深槽填垫的偶然因素。
总之,因其河段地理位置非常重要,其相同施工工程多,河道淤积已其河系的防洪调度和恩县洼的运用困难,及时地清淤迫在眉睫。
三、清淤设计方案
据河段的淤积。选用了2个清淤的方案,对其综合对比加以分析与论证,使方案得到优化。
(一)清淤第一方案
该清淤的方案就是恢复河道的原设计断面,按1972年时的情况对设计的开挖断面来进行细致清淤,使深槽的底宽能恢复到35米和相应的设计高程,边坡1:4,按照实际的淤积范围来工作,使清淤的工程量达到387万立方米。
(二)清淤第二方案
就是扩宽其深槽的断面。将1972年时的情况设计开挖,使深槽的底宽35米,沿工程两侧扩宽,边坡还是14,将河底进行清淤直至设计高程,除扩挖了深槽的断面以外的保留不动,据其河段的沿程之设计中水位的要求,推算其水面的曲线进行计算,将深槽的底宽进行扩宽到55米,泄洪量为1500立方米每秒,将全部沿程的水位全部恢复,排涝量达400立方米每秒,使沿程的水位普降,清淤深槽进行扩挖包括对深槽进行清淤和对深槽的两边扩宽10米,使总工程的量达到245万立方米。
(三)优化方案
两者比较,优化方案。
不同之处在于,第一清淤方案运用后,蓄水及汛期常见的淤积逐年又回淤,排涝、泄洪及供水的标准也逐年减退,经过一定年限,使该河段周期循环。第二清淤方案,滩地淤积保留不变,河口宽度增宽,河口高程基本一致,控制蓄水淤积。提高深槽的水深和水力的半径,同时也提高流速、流量、输水能力和输沙能力,该河段的中小洪水在深槽内下泄时基本得到控制,即减少滩地淤积,冲刷蓄水淤积。深槽在扩大以后,起到束水攻沙和减淤的效果,使该河段按照淤积-冲刷-淤积-冲刷的规律保持良性的循环,使河道的稳定性得到保证,目的实现,使以根治。
两种方案在投资和工程量情况上的比较,第一清淤方案工程量387万立方米,第二清淤方案工程量245万立方米,淤积少清土方142万立方米,如按单价5.26元每立方米来算,能节约746万元的投资。在第一方案中滩地普遍清淤1.0米,青苗的赔偿的面积达360平方米,第二方案中青苗的赔偿的面积100平方米,减少赔偿的面积260平方,按赔偿的标准6000元每平方米计算,节约156万元的投资,这两项共节省903万元的投资。
两种方案在施工组织方面,河段的蓄水是沿河地区的农业供水水源,使清淤和供水形成矛盾,只好采用挖泥船和水力的机械清淤。第一清淤方案分散作业面,工程的质量和施工的供水不容易控制,没必要的超挖。第二清淤方案集中在深槽内,使作业面加以集中,有利于挖泥船和机械作业,解决了沿河地区的供水方面的矛盾。
优化方案后,第二清淤方案工程量和投资少,有利组织的施工,可使该河段平衡,保持稳定性。
参考文献:
1、王娜,孔卫东.河道清淤施工方案设计[J].河北工程技术高等专科学校学报,2010(4).