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河道清淤疏浚技术应用,常见的河道清淤技术有哪几种?

2020-03-26

河道清淤疏浚技术应用,常见的河道清淤技术有哪几种?目前,大部分河道疏浚具有改善水质的目的,仍属于“疏浚”的范畴。在工程中,有两个术语接近“疏浚”和“疏浚”。为了区别于航道、港口等大型疏浚,建议将中小河道、农村河道的疏浚统一称为“疏浚”,突出泥沙污染物去除的概念,解决工程问题沉淀的目的。本次疏浚具有系统建设的特点,疏浚前应进行初步的泥沙调查。通过测量确定河床的形态特征,通过泥沙采样分析确定沉积物中污染物的特性及是否超标。中小河流,是农村河流工程的一小部分,这些前期工作很容易被忽视,其实一些简单的前期工作对整个工程的顺利实施会有很大的帮助。在前期工作的基础上,根据淤积量和范围、泥沙性质及周边条件,确定包括疏浚、运输、污泥处置、尾水处理等主要工程环节的工艺方案,因地制宜选择疏浚工艺和施工设备,妥善处理疏浚产生的污泥,防止二次污染。

河道清淤疏浚技术应用,常见的河道清淤技术有哪几种?


河道清淤疏浚技术应用,常见的河道清淤技术有哪几种?近年来,我国在港口、航道、内河、湖泊等方面开展了大量疏浚工程。疏浚疏浚技术有了很大发展,设备能力有了很大提高。能够进入中小河流和农村河流的专用船舶和设备并不常见。中小河道常用疏浚技术。

1.1 排干清淤

对于没有防洪、排涝、航运功能的流量较小的河道,排干清淤指可通过在河道施工段构筑临时围堰,将河道水排干后进行干挖或者水力冲挖的清淤方法。排干后又可分为干挖清淤和水力冲挖清淤两种工艺。河道清淤疏浚技术应用,常见的河道清淤技术有哪几种?

a.干挖清淤:作业区内的水排干后,一般采用挖掘机开挖,挖出的淤泥直接由渣土车外运或放置在岸边临时堆放场地。当池宽时,施工区淤泥浆储存堆放点有一定距离,因此需要将泥浆从转运设备转运至岸边的储存堆放点。一般采用挤泥泵,即混凝土输送泵输送塑料泥浆,输送距离可达200——300米,有采用带式输送机短距离输送的工程实例。干法疏浚的优点是疏浚彻底,质量容易保证,对设备和工艺要求低,污泥含水率低,便于后续处理。

b.水力清淤:利用水力清淤机组的高压水枪冲洗底泥,将底泥扰动成泥浆。流动的泥浆收集在预先设置好的低洼地带,由泥浆泵吸收,通过管道输送到岸边的堆场。水力冲击开挖具有机具简单、运输方便、施工成本低等优点。该方法形成的泥浆浓度低,增加了后续处理难度,施工环境差。

总的来说,排水排沙具有施工条件直观、质量容易保证的优点,对排沙对象中的大型复杂垃圾处理方便。其缺点是河流中的水需要排干,增加了临时围堰施工的成本;许多河流可以在非汛期施工,施工周期有限,施工过程容易受天气影响,容易对河流岸坡和生态系统产生一定影响。

1.2 水下清淤

水下清淤一般指将清淤机具装备在船上,由清淤船作为施工平台在水面上操作清淤设备将淤泥开挖,并通过管道输送系统输送到岸上堆场中。水下清淤有以下几种方法。

a.抓斗shi挖泥:利用抓斗shi挖泥船挖掘河底淤泥,通过抓斗shi挖泥船前臂抓斗伸入河底,利用油压驱动抓斗插入底泥闭斗抓取水下淤泥,然后提升旋转打开抓斗,淤泥直接排入挖泥船旁的驳船,进行开挖、旋转和卸载循环。疏浚后的污泥由泥驳运至污泥堆场。仍需利用岸边抓斗卸泥驳上的污泥,驳船上的污泥转运至岸边污泥堆场。

b.泵吸式清淤: 也称为射吸式清淤,它将水力冲挖的水枪和吸泥泵同时装在1 个圆筒状罩子里,由水枪射水将底泥搅成泥浆,通过另一侧的泥浆泵将泥浆吸出,再经管道送至岸上的堆场,整套机具都装备在船只上,一边移动一遍清除。而另一种泵吸法是利用压缩空气为动力进行吸排淤泥的方法,将圆筒状下端有开口泵筒在重力作用下沉入水底,陷入底泥后,在泵筒内施加负压,软泥在水的静压和泵筒的真空负压下被吸入泵筒。然后通过压缩空气将筒内淤泥压入排泥管,淤泥经过排泥阀、输泥管而输送至运泥船上或岸上的堆场中。

c.普通绞吸式清淤: 普通绞吸式清淤主要由绞吸式挖泥船完成。绞吸式挖泥船由浮体、铰绞刀、上吸管、下吸管泵、动力等组成。它利用装在船前的桥梁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。

d.斗轮式清淤: 利用装在斗轮式挖泥船上的专用斗轮挖掘机开挖水下淤泥,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。

1.3 环保清淤

环保清淤包含两个方面的含义,一方面指以水质改善为目标的清淤工程,另一方面则是在清淤过程中能够尽可能避免对水体环境产生影响。环保清淤的特点有: ①清淤设备应具有较高的定位精度和挖掘精度,防止漏挖和超挖,不伤及原生土;

②在清淤过程中,防止扰动和扩散,不造成水体的二次污染,降低水体的混浊度,控制施工机械的噪音,不干扰居民正常生活; ③淤泥弃场要远离居民区,防止途中运输产生的二次污染。

2 河道淤泥的处理处置技术

河道清淤必然产生大量淤泥,这些淤泥一般含水率高、强度低,部分淤泥可能含有有毒有害物质,这些有毒有害物质被雨水冲刷后容易浸出,从而对周围水环境造成二次污染。

2.1 无污染淤泥与污染淤泥的处理

淤泥是否污染及含有的污染物种类不同,其相应的处理方法也不尽相同,某些水利工程中产生的淤泥基本上没有污染物或污染物低于相关标准,例如南水北调东线工程淮安白马湖段疏浚淤泥无重金属污染,同时氮磷等营养盐的含量也低,对于此类无污染或轻污染的淤泥可以进行资源化处理,这类淤泥主要产生于工业比较落后的农村地区。

a.堆场处理与就地处理: 堆场处理法是指将淤泥清淤出来后,输送到指定的淤泥堆场进行处理,我国河道清淤大多采用绞吸式挖泥船,造成淤泥中水与泥的体积比在5 倍以上,而淤泥本身黏粒含量很高,透水性差,固结过程缓慢,因此,如何实现泥水快速分离,缩短淤泥沉降固结时间,从而加快堆场的周转使用或快速复耕,是堆场处理法中关键性问题。

b.资源化利用与常规处置: 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。广义上讲,只要是能将废弃淤泥重新进行利用的方法都属于资源化利用,例如利用淤泥制砖瓦、陶粒以及固化、干化、土壤化等方法都属于淤泥再生资源化技术。

2.2 污染淤泥的钝化处理技术

工业发达地区的河道淤泥中重金属污染物往往超标,通常意义上的污染淤泥多指淤泥中的重金属污染,例如上海苏州河的淤泥中重金属比当地背景值高出2 倍以上[10],对此类重金属超标的淤泥,可以采用钝化处理技术。钝化处理是根据淤泥中的重金属在不同的环境中具有不同的活性状态,添加相应的化学材料使淤泥中不稳定态的重金属转化为稳定态的重金属而减小重金属的活性,达到降低污染的目的。同时添加的化学材料和淤泥发生化学反应会产生一些具有对重金属物理包裹的物质,可以降低重金属的浸出性,从而进一步降低重金属的释放和危害。钝化后重金属的浸出量小于相关标准要求之后,这种淤泥可以在低洼地处置,也可作为填土材料进行利用。

2.3 堆场淤泥处置技术

清淤工程中通常设置淤泥堆场,堆场处理技术就是从初始的吹填阶段开始,采用系列的处理措施快速促沉、快速固结,并结合表层处理技术,将淤泥堆场周转使用或者达到淤泥堆场的快速复耕。

堆场周转技术目的是减小堆场数量和占地,堆场表层处理技术是为后续施工提供操作平台,而堆场的快速复耕技术则是通过系列技术的结合达到使淤泥堆场快速还原为耕地。

a.堆场周转使用技术。堆场周转使用技术是指通过技术措施将堆场中的淤泥快速处理,清空以后重新吹淤使用,如此反复达到堆场循环利用的目的。堆场周转技术改变了以前的大堆场、大容量的设计方法,而提出采用小堆场、高效周转的理念,特别适合于土地资源紧缺的东部地区。堆场周转技术的设计主要考虑需要处理的淤泥总量、堆场的容量、周转周期和周转次数等,该技术通常可以和固化或者干化技术相结合,就地采用固化淤泥或干化淤泥作为堆场围堰,同时也可以对堆场内的淤泥进行快速资源化利用。

b.堆场表层处理技术。清淤泥浆的初始含水率一般在80% 以上,而淤泥的颗粒极细小,黏粒含量都在20%以上,这使得泥浆在堆场中沉积速度非常缓慢,固结时间很长。吹淤后的淤泥堆场在落淤后的两三年时间内只能在表面形成20 cm左右厚的天然硬壳层,而下部仍然为流态的淤泥,含水率仍在1. 5 倍液限以上,进行普通的地基处理难度很大。堆场表层处理技术则是利用淤泥堆场原位固化处理技术(图4),人为地在淤泥堆场表面快速形成一层人工硬壳层,人工硬壳层具有一定的强度和刚度,满足小型机械的施工要求,可以进行排水板铺设和堆载施工,从而方便对堆场进一步的处理。人工硬壳层的设计是表层处理技术的关键,主要考虑后续施工的要求,结合下部淤泥的性质,通过试验和模拟确定硬壳层的强度参数和设计厚度,人工硬壳层技术又往往和淤泥固化技术相结合形成固化淤泥人工硬壳层,也可以利用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS) 颗粒形成轻质人工硬壳层则效果更佳。

c.堆场快速复耕技术。堆场快速复耕技术主要包括泥水快速分离技术、人工硬壳层技术和透气真空快速固结技术。

2.4 淤泥资源化利用技术

上面阐述的淤泥固化、干化、土壤化等各种能把废弃淤泥变为资源重新进行使用的技术都属于淤泥的资源化利用范畴。此外,淤泥资源化利用技术还包括把淤泥制成砖瓦的热处理方法。热处理方法是通过加热、烧结将淤泥转化为建筑材料,按照原理的差异又可以分为烧结和熔融。烧结是通过加热800~1 200℃,使淤泥脱水、有机成分分解、粒子之间黏结,如果淤泥的含水率适宜,则可以用来制砖或水泥。熔融则是通过加热1 200~1 500℃使淤泥脱水、有机成分分解、无机矿物熔化,熔浆通过冷却处理可以制作成陶粒。热处理技术已经比较成熟,国外和国内的不少学者都进行过相关研究。

河道清淤疏浚技术应用,常见的河道清淤技术有哪几种?中小河道、农村河道的清淤工程既有传统清淤的“疏通”目的,也就是解决排涝、防洪、灌溉功能保障的目的,也有改善河道水质,促进生态系统健康,提升河道景观的深层目的。因此,从清淤的前期工作、方案制定、工艺选择、工程实施的所有环节中,必须保证这种“多目的”清淤的特征。中小河道、农村河道的清淤工程与港口航道和大江大河清淤工程有所不同,具有工程量小、大型船只通行困难、清淤对象含有各种垃圾、性质复杂的特点。从这种特点出发较为简易的清淤技术往往易于采用。无论采用何种技术,河道治理的主要目标——水质改善应该是清淤方法、工艺选择中必须考虑的问题。因地制宜,考虑河道的各种条件,在有条件的情况下选择排干清淤不失为一种现实的选择。在不能够排干的情况下,通过改进的小型泵吸式、绞吸式清淤船可以成为一种选择,也是小河道清淤技术发展的方向。河道清淤疏浚技术应用,常见的河道清淤技术有哪几种?


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