(1.浙江省疏浚工程有限公司,浙江 湖州 313000; 2.紹興市曹娥江大閘管理局,浙江 紹興 312000)
河湖庫(kù)塘清淤是“五水共治”的重要任務(wù)。自浙江省全面開展河湖庫(kù)塘清淤推進(jìn)資源化利用工作以來,提倡遵循“安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、循環(huán)利用”的原則進(jìn)行河湖庫(kù)塘清淤工作。采用環(huán)保絞吸式挖泥船,通過對(duì)傳統(tǒng)清淤工藝進(jìn)行優(yōu)化,能減少施工對(duì)環(huán)境的污染,提高開挖精度和質(zhì)量。
環(huán)保絞吸式挖泥船采用自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng),由GPS全球定位儀實(shí)時(shí)監(jiān)控船位;由深度監(jiān)控儀表動(dòng)態(tài)控制挖深及調(diào)節(jié)絞刀下放深度;回聲測(cè)深儀通過回聲測(cè)深信息反饋數(shù)據(jù)與深度監(jiān)控儀表配合操作,調(diào)整絞刀的開挖深度,實(shí)現(xiàn)了挖深±5cm級(jí)精度監(jiān)控。挖泥船密封開挖、薄層開挖和開挖系統(tǒng)通過速度限制實(shí)現(xiàn)低擾動(dòng)清淤施工,專用環(huán)保絞刀配備導(dǎo)泥擋板、絞刀密封罩、絞刀水平調(diào)節(jié)器,控制有效開挖厚度在20~50cm之間,并使絞刀始終保持水平,絞刀外罩底邊平貼湖底,外罩將絞刀擾動(dòng)控制在罩內(nèi),使作業(yè)范圍內(nèi)的淤泥被泥泵充分吸入[1],避免出現(xiàn)逃淤的情況,保證開挖斷面質(zhì)量。
挖泥船機(jī)艙內(nèi)設(shè)置消音設(shè)施,并采用吸音板等吸聲材料進(jìn)行隔音,有效控制了施工噪聲。排泥管道采用浮管、潛管和岸管組配,每隔一段距離配一節(jié)波紋橡膠管,防止管道因熱脹冷縮而拉裂,以及泥漿在高流速的情況產(chǎn)生爆管現(xiàn)象,開挖淤泥經(jīng)排泥管道運(yùn)輸至排泥場(chǎng)。
環(huán)保絞吸式挖泥船施工區(qū)域劃分為20個(gè)清淤區(qū)塊,每個(gè)區(qū)塊內(nèi)再按100m×100m劃分清淤單元。將區(qū)域內(nèi)的各個(gè)清淤單元的交叉點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)輸入至挖泥船上的GPS系統(tǒng),并設(shè)定開挖順序。
清淤前在泥層中打設(shè)定位樁,實(shí)現(xiàn)對(duì)挖泥船的中心定位。清淤作業(yè)時(shí)挖泥船配備定位系統(tǒng),以扇形橫挖法進(jìn)行分條開挖。通過定位樁臺(tái)車的液壓軸臂伸縮來完成船體短線推進(jìn)和定位樁臺(tái)車在船尾滑道內(nèi)相對(duì)船體的位移。借助挖泥船前端絞車收放錨纜,使挖泥船以船尾定位樁為圓心、船長(zhǎng)為半徑,絞刀頭左右以扇形移動(dòng),實(shí)現(xiàn)扇形橫挖法作業(yè)[2]。
為避免漏挖和相鄰區(qū)塊塌方殘留,根據(jù)挖泥船橫擺有效寬度來設(shè)計(jì)分條寬度,條幅間搭接需超過2m。
采用低擾動(dòng)清淤法施工,利用環(huán)保型絞吸式挖泥船優(yōu)越的自動(dòng)化程度和環(huán)保機(jī)械性能,可降低浮淤擴(kuò)散概率,避免二次污染超出限制范圍,同時(shí)保證清淤效率。其技術(shù)特點(diǎn)體現(xiàn)在密封開挖、薄層開挖和開挖速度控制。
a.密封開挖。采用一種裝配有導(dǎo)泥擋板、絞刀密封罩、絞刀水平調(diào)節(jié)器的專用環(huán)保絞刀進(jìn)行開挖。使用絞刀水平調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)在清淤深度變化的同時(shí)使絞刀始終保持水平狀態(tài)[1]。絞刀外罩在清淤時(shí)底邊平貼湖底,將絞刀擾動(dòng)范圍控制在密封罩內(nèi),有效防止了因擾動(dòng)使底泥顆粒向水體擴(kuò)散,并確保淤泥被泥泵充分吸入,提高施工效率,避免了二次污染。
b.薄層開挖。根據(jù)工程淤泥層厚度及環(huán)保絞刀有效開挖厚度,分層開挖。薄層開挖可提高開挖精度和開挖效率。開挖厚度的確定建立在泵吸濃度、額定轉(zhuǎn)速、絞刀凈深協(xié)調(diào)平衡的基礎(chǔ)上。需避免出現(xiàn)泥量過大產(chǎn)生逃淤或者泥量過小產(chǎn)生效率太低的情況發(fā)生[3]。
c.開挖速度控制。環(huán)保絞刀頭具有調(diào)節(jié)功能,可實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)角度和高程的變化開挖,使絞刀底邊始終緊貼湖底,實(shí)現(xiàn)密封吸挖淤泥,保證淤泥充分有效清除。同時(shí)需控制絞刀開挖絞速,在一定的絞刀轉(zhuǎn)速條件下,只適合于開挖淤泥。在實(shí)際的清淤施工中可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù),將絞刀轉(zhuǎn)速設(shè)定在合適的區(qū)間內(nèi)[3]。同時(shí)對(duì)絞刀壓力實(shí)施監(jiān)控,使絞刀在合適的壓力下工作,從而保證開挖斷面質(zhì)量。
采用管道輸送結(jié)合接力泵船加壓技術(shù),即湖區(qū)的管道全部為水下潛管,并在合理地點(diǎn)串聯(lián)接力泵船加壓,實(shí)現(xiàn)淤泥的全封閉、遠(yuǎn)距離輸送。該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)淤泥遠(yuǎn)距離排放的同時(shí),可最大限度降低施工對(duì)景區(qū)旅游造成的影響,同時(shí)杜絕了淤泥輸送過程中產(chǎn)生的二次污染。
a.清淤時(shí)操作人員需監(jiān)控挖寬、前移量,并與邊線樣樁及中心樁進(jìn)行相互校核,防止漏挖、欠挖。采取分條開挖時(shí),條幅與條幅之間搭接1~2m。
b.清淤開挖期間,水尺每小時(shí)觀測(cè)一次,每天校核一次,并由專人負(fù)責(zé)觀測(cè)。挖泥船操作人員需隨時(shí)了解水位變化情況,并做好觀測(cè)記錄,確保水位基面的準(zhǔn)確性。
c.利用挖泥船上由絞刀壓力表、回聲測(cè)深儀、深度監(jiān)控儀及GPS全球定位儀等設(shè)備組合成的精密質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整絞刀開挖深度功能并進(jìn)行全過程挖深控制,確保挖深與湖區(qū)清淤挖深計(jì)劃及分布圖精密吻合。
d.在絞刀頭設(shè)計(jì)有密封罩,使絞刀攪動(dòng)范圍始終控制在密封罩內(nèi),防止攪動(dòng)淤泥后產(chǎn)生懸浮質(zhì)擴(kuò)散。挖泥船開挖時(shí)清理出的垃圾物,及時(shí)運(yùn)至業(yè)主指定地點(diǎn)堆放。
e.需定期進(jìn)行檢測(cè)挖深和斷面復(fù)測(cè),建議每前進(jìn)10m進(jìn)行挖深檢測(cè),每前進(jìn)100m進(jìn)行斷面復(fù)測(cè),必要時(shí)增加測(cè)量次數(shù)[1]。
f.清淤施工過程中,利用自動(dòng)化質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng),通過GPS實(shí)時(shí)記錄絞刀開挖軌跡,進(jìn)行平面和高程控制。同時(shí)通過挖深指示儀和操作臺(tái)系統(tǒng)儀表全方位控制工程施工質(zhì)量,并輔以測(cè)竿或測(cè)深錘人工校核。
g.根據(jù)工程淤泥厚度、作業(yè)水深、排距等情況,通過試挖綜合選定合理的絞刀轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度、分層開挖厚度、生產(chǎn)流速等基本操作參數(shù),采用薄層清淤法和低轉(zhuǎn)速清淤技術(shù),嚴(yán)格控制淤泥因擾動(dòng)擴(kuò)散污染。
該技術(shù)通過挖泥船密封開挖、薄層開挖和限制開挖速度等措施,實(shí)現(xiàn)了低擾動(dòng)清淤施工。同時(shí)采用全封閉管道輸送淤泥,避免了二次污染,采用自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制挖泥船挖深,提高了開挖精度,值得在河湖庫(kù)塘清淤施工中大力推廣。