關(guān)于常蓄水城市生態(tài)河道疏浚方案的探討

夏成亮 陳 敏 陳曉峰 高 培

（作者單位：1.宿遷市水務(wù)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司 223800 2.宿遷市宿城區(qū)水利工程建設(shè)服務(wù)中心 223800 3.宿遷市水利工程建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司 223800）

一、引言

隨著城市的建設(shè)和發(fā)展，對(duì)水生態(tài)提出了更高的要求，城市河道作為水生態(tài)的載體，其重要性日趨明顯。宿遷市黃河故道穿城而過(guò)，宿城區(qū)、宿遷市政府坐落于河道南岸；金鷹、寶龍等商業(yè)中心散落在河道西岸；印象黃河、水景公園、雄壯河灣等特色公園沿河分布，河道已成為連接城市政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心的水生態(tài)載體。然而，由于土質(zhì)為砂性，經(jīng)多年運(yùn)行，農(nóng)博河至迎賓大道段河道淤積嚴(yán)重，河槽內(nèi)水草叢生，水體自?xún)裟芰Σ?，?dǎo)致水生態(tài)環(huán)境惡化，急需進(jìn)行清淤。本文結(jié)合宿遷市中心城區(qū)黃河故道清淤工程中的實(shí)踐，對(duì)常蓄水的城市生態(tài)河道疏浚方案進(jìn)行分析并提出對(duì)策。

二、工程概況

1.流域概況

黃河故道西起河南蘭考東壩頭，流經(jīng)豫、魯、皖、蘇四省，至江蘇省濱?？h套子口入黃海。江蘇境內(nèi)黃河故道自豐縣二壩，流經(jīng)徐州、宿遷、淮安、鹽城，長(zhǎng)490km。宿遷市黃河故道西起徐洪河，流經(jīng)宿城區(qū)、湖濱新區(qū)、市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、洋河新區(qū)，止于泗陽(yáng)縣新袁閘下1.0km，全長(zhǎng)114.3km，流域面積296.9km2，主要承擔(dān)河道兩岸流域范圍內(nèi)澇水排除、區(qū)域防洪及農(nóng)田灌溉引水任務(wù)。

2.工程概況

黃河故道農(nóng)博河至迎賓大道段位于宿遷市中心城區(qū)，河道長(zhǎng)4km，涉及跨河橋梁5 座，沿線(xiàn)為印象黃河景區(qū)，現(xiàn)狀岸坡綠化、防護(hù)措施良好，現(xiàn)狀河底高程20.0 ～21.5m，平均淤積深度1.5m，總疏浚土方約50 萬(wàn)m3。其中上游1km 水面較開(kāi)闊，平均水面寬約200m，疏浚土方約25 萬(wàn)m3；下游3km水面相對(duì)規(guī)則，平均水面寬度約80m，疏浚土方約25 萬(wàn)m3。

3.水文概況

工程段內(nèi)河道按10年一遇設(shè)計(jì)流量113m3/s 開(kāi)挖河槽，按50年一遇設(shè)計(jì)流量179 m3/s 填筑堤防。工程區(qū)域內(nèi)非汛期5年一遇設(shè)計(jì)流量為10.57m3/s。

4.地質(zhì)概況

工程區(qū)內(nèi)地震烈度為Ⅷ度，河道沿線(xiàn)建筑場(chǎng)地類(lèi)別屬Ⅲ類(lèi)，場(chǎng)地土類(lèi)型屬中軟土，開(kāi)挖土方主要為：②淤泥質(zhì)粘土、③輕粉質(zhì)砂壤土、④-1淤泥質(zhì)粘土、④ 粉砂夾粉土。其中淤泥質(zhì)粘土（②、④-1），流塑，強(qiáng)度低，力學(xué)性能差，為軟弱危害層；輕粉質(zhì)砂壤土（③），滲透性強(qiáng)，強(qiáng)度低，力學(xué)性能差；粉砂夾粉土（④），滲透性強(qiáng)，強(qiáng)度低，力學(xué)性能差。

場(chǎng)地內(nèi)總體土層分布穩(wěn)定，工程地質(zhì)條件較差，場(chǎng)地穩(wěn)定性一般。場(chǎng)地內(nèi)第③和④層土均是液化土層，場(chǎng)地液化等級(jí)為中等液化。

三、施工條件

1.常蓄水深度

工程段內(nèi)常年蓄水，蓄水主要依靠其下游8.5km 果園橡膠壩蓄水，常蓄水位為22.50m，根據(jù)現(xiàn)狀河道斷面，現(xiàn)狀蓄水深度為1.5～2.5m 不等；工程段上、下游均進(jìn)行過(guò)河道疏浚，現(xiàn)狀河底高程為19.00m，正常蓄水深度達(dá)3.5m。

2.施工場(chǎng)地

工程段全部位于城市中心區(qū)域內(nèi)，兩岸均為已建成的景觀公園，施工場(chǎng)地較小，無(wú)布置棄土區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)空間；同時(shí)工段內(nèi)沿河設(shè)置了人行步道、棧橋，且現(xiàn)狀河道兩岸河坡均采用了生態(tài)或硬質(zhì)的護(hù)岸，因此亦缺少布置施工車(chē)輛交通的必要場(chǎng)地。

3.施工導(dǎo)截流條件

工程段內(nèi)河道無(wú)通航要求，其上游河段長(zhǎng)22km，分流通道主要為與其走向相近的西民便河。工程段位于城市公園內(nèi)，是城市公園的主要水源保障，現(xiàn)狀河道內(nèi)蓮藕、菖蒲、再力花等水生植物廣泛分布，施工期間采用干法施工，對(duì)周邊環(huán)境影響較大，且影響周邊市民的正常生活。

4.其他條件

工程段內(nèi)有交通橋3 座，人行橋5 座，正常蓄水為條件下，交通橋梁底至水面高度約3m，兩橋樁間寬度約20m；人行橋約2m，橋洞寬度約8m；工程段內(nèi)受城市建設(shè)、群眾生產(chǎn)生活影響，河道底部存在部分建筑廢渣、生活垃圾；工程段處于水功能區(qū)范圍內(nèi)，水質(zhì)要求為IV 類(lèi)；工程段內(nèi)地下穿河管線(xiàn)布置較密集，有供水管道、高壓電力管道、通信管道、國(guó)防光纜等。

四、疏浚方案

此次主要通過(guò)分析干法、濕法兩種常規(guī)施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)工程段所處區(qū)域情況，以及施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，選取更適合的施工方案。

1.干法施工

目前常用的干法施工主要為沖吸施工和干挖施工。

（1）沖吸施工

沖吸施工是通過(guò)模擬水流沖刷原理，通過(guò)水槍噴射高速水柱，切割、粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿，匯集到事先設(shè)置好的低洼區(qū)，再由泥漿泵吸取、管道輸送至岸上的堆場(chǎng)和集漿池內(nèi)。具體的作業(yè)流程為：高壓水泵形成高壓水流→水利沖挖土體→泥漿泵吸漿→泥漿管→排泥場(chǎng)。

沖吸施工的特點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單、機(jī)械布置方便、施工成本較低，該方法將形成濃度低的泥漿，需專(zhuān)門(mén)設(shè)置排泥場(chǎng)，為后續(xù)處理增加了難度。由于沖吸施工為干法施工，需填筑圍堰并排除河道積水，對(duì)河道水生態(tài)、水景觀效果影響較大。

（2）干挖施工

干挖施工是通過(guò)在河道上下游填筑臨時(shí)圍堰，排除河道積水，利用反鏟式挖掘機(jī)挖土、自卸車(chē)裝土，將土方運(yùn)送至棄土區(qū)。

干法施工的特點(diǎn)是清淤?gòu)氐?、易于保證施工質(zhì)量，且對(duì)于設(shè)備、技術(shù)要求不高，產(chǎn)生的淤泥含水率低，易于后續(xù)處理，且排水較徹底，對(duì)河槽內(nèi)現(xiàn)有穿河建筑物影響、破壞較??；但對(duì)河道水生態(tài)、水景觀效果影響較大。

2.濕法施工

目前常用的濕法施工主要有絞吸式挖泥船和抓斗式挖泥船施工兩種施工方案。

（1）絞吸式挖泥船施工

①水域要求

要求水域?qū)掗?，以保證水上浮管有充分的活動(dòng)空間，利于施工錨位固定。錨位不能滿(mǎn)足水域要求時(shí)，陸上有足夠的空間位置，以保證左右錨位固定實(shí)施疏浚作業(yè)。挖泥船左右橫移錨位滿(mǎn)足開(kāi)挖邊線(xiàn)以外每側(cè)各30m。該工程水域?qū)挾葷M(mǎn)足要求。

②水深要求

要求有足夠的水深，以保證挖泥船能順利進(jìn)場(chǎng)施工。水深要求包括挖泥船最小吃水深度要求，定位樁豎樁最小水深要求等。200m3/h 絞吸式挖泥船最小吃水深度要求為2.0m，豎樁最小水深要求不低于3m。該工程水深滿(mǎn)足要求。

③適宜土質(zhì)要求

采用絞吸式挖泥船對(duì)河道實(shí)施疏浚，河道內(nèi)必須無(wú)任何隱蔽障礙物，包括各類(lèi)軟硬生活垃圾與建筑垃圾、植物根莖、爆炸物等，否則將降低施工效率。

④其他特點(diǎn)

由于船體相對(duì)較大，要求場(chǎng)地道路優(yōu)越，拼裝場(chǎng)地開(kāi)闊（包括水域開(kāi)闊），便于大型安裝與起吊設(shè)備進(jìn)場(chǎng)組裝，并滿(mǎn)足陸上拼裝與入水條件。根據(jù)其機(jī)械特點(diǎn)，施工受土體內(nèi)雜質(zhì)影響較大，同時(shí)由于其為鉸刀旋轉(zhuǎn)開(kāi)挖，不利于河道內(nèi)現(xiàn)有管線(xiàn)等穿河建筑物保護(hù)。施工形成濃度低的泥漿需專(zhuān)門(mén)設(shè)置排泥場(chǎng)。

（2）抓斗式挖泥船施工

①水域要求

滿(mǎn)足挖泥船船寬要求即可，一般要求不小于10m。

②水深要求

由于挖泥船冷卻水為舷上供排水（內(nèi)循環(huán)），水深只要滿(mǎn)足船體吃水深度即可，一般要求不小于1.5m。

③適宜土質(zhì)要求

土質(zhì)要求為非流動(dòng)性淤泥質(zhì)土，其他土質(zhì)皆可實(shí)施疏浚。

④其他特點(diǎn)

由于船體相對(duì)較小，對(duì)場(chǎng)地道路、拼裝空間、吃水深度要求相對(duì)較低。根據(jù)其機(jī)械特點(diǎn)，施工受土體內(nèi)雜質(zhì)影響較??；施工形成濃度較高的泥漿，需專(zhuān)門(mén)設(shè)置排泥場(chǎng)。

3.方案比選

根據(jù)上述施工方案的特點(diǎn)，結(jié)合該工程所處環(huán)境的實(shí)際情況，從施工難易、生態(tài)環(huán)境影響、棄土區(qū)布置、社會(huì)影響、建設(shè)工期、工程投資等多方面進(jìn)行方案比選。

通過(guò)比選發(fā)現(xiàn)，干法施工雖然具有施工工期短、投資較少的優(yōu)點(diǎn)，但根據(jù)工程實(shí)際，受區(qū)域條件限制，為盡量減少工程施工對(duì)水生態(tài)環(huán)境、河岸沿線(xiàn)設(shè)施的影響，本次工程施工建議采用濕法施工。同時(shí)根據(jù)其上游1km 河道水面較寬，單位長(zhǎng)度土方量較大的特點(diǎn)，建議采用出泥效率較高的絞吸式挖泥船；針對(duì)下游3km 河道水面相對(duì)較窄，且跨河橋梁較多的特點(diǎn)，建議采用抓斗式挖泥船施工。

4.棄土場(chǎng)布置建議

疏浚土方量共50 萬(wàn)m3，按照平均堆高3.0m 考慮，棄土占地面積約550 畝。由于工程處于城區(qū)，工程段下游10km 范圍內(nèi)均為城市建設(shè)區(qū)，工段上游1km 為農(nóng)區(qū)，因此在工段上1～3km 內(nèi)選擇較為平坦、水系發(fā)達(dá)的低洼農(nóng)田或水塘作為棄土區(qū)，以便于工程棄土、沉淀、濾清、排水。

五、結(jié)論

根據(jù)對(duì)宿遷市中心城區(qū)黃河故道清淤方案的分析，通過(guò)對(duì)干法、濕法兩類(lèi)四種施工方式的比選，得出以下主要結(jié)論：

（1）常蓄水城市生態(tài)河道由于承擔(dān)城市生態(tài)景觀功能，一般河底疏浚不適宜采用干法施工。

（2）根據(jù)河道水面寬度、淤積深度、土質(zhì)類(lèi)型、工期要求的不同，可靈活采用絞吸式挖泥船或抓斗式挖泥船施工。

（3）棄土場(chǎng)（排泥場(chǎng)）宜布置在遠(yuǎn)離城市的農(nóng)區(qū)，建議集中布置■