江蘇省園藝博覽園工程礦坑清淤技術(shù)研究

舒 松，邊 輝，沈 凱

（中國(guó)建筑第八工程局有限公司總承包公司，上海 200135）

第十一屆江蘇省園藝博覽會(huì)將于2021年在江蘇省南京市舉辦，主題為“共建綠水青山新江蘇、共創(chuàng)綠色園藝新生活”。園博園內(nèi)圣湖西路圣知銳礦坑為地鐵施工廢棄淤泥填充，形成一片環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)條件惡劣的水域。在該背景下，通過(guò)對(duì)礦坑內(nèi)淤泥治理，結(jié)合周邊自然特色，進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和功能修補(bǔ)，旨在建設(shè)一個(gè)獨(dú)具特色的水上觀賞景點(diǎn)。

1 工程概況

江蘇省園藝博覽園工程位于江蘇省南京市江寧區(qū)湯山街道，礦坑原先為采石宕口，后被地鐵施工廢棄淤泥填充，形成面積較大的填土區(qū)，淤泥的泥漿濃度含量較高，表面種植了部分用來(lái)治理水體污染的植物。礦坑長(zhǎng)450m，寬130m，清淤深度5m，合計(jì)清淤工程量達(dá)292 500m3，處理后的淤泥可進(jìn)行后續(xù)資源化利用，用作回填料或綠化土等。

2 清淤技術(shù)分類與選擇

2.1 清淤技術(shù)分類

近年來(lái)，隨著地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生大量的廢棄淤泥，自然生態(tài)環(huán)境面臨日益嚴(yán)峻的破壞壓力，如何找到一個(gè)更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和有效的方法處理這些淤泥，成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者重點(diǎn)研究的課題。淤泥的處理方法受到很多因素影響，包括淤泥污染物類型、污染程度、初始含水率、有機(jī)物含量、黏粒含量、現(xiàn)場(chǎng)條件等，按照不同處理方式、不同處理地點(diǎn)和不同淤泥去處[1-2]，可將清淤技術(shù)分類如圖1所示。

2.2 清淤技術(shù)選擇

水力沖挖屬于排干清淤技術(shù)的一種，是指采用高壓水槍沖刷底漿，將底漿擾動(dòng)成流動(dòng)性泥漿，然后由輸送設(shè)備將泥漿輸送至岸上的堆場(chǎng)或集漿池內(nèi)，該技術(shù)具有機(jī)具簡(jiǎn)單、輸送方便、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)。

土工管袋脫水固結(jié)是一種就地處理清淤技術(shù)，該方法通過(guò)重力靜壓對(duì)土工管袋（由高分子材料制成具有過(guò)濾結(jié)構(gòu)的管狀土工袋）內(nèi)含有添加劑的泥漿進(jìn)行擠壓脫水，其優(yōu)點(diǎn)是適合處理規(guī)模大的清淤工程，而且工藝設(shè)備成熟，受環(huán)境影響小[3-5]。

根據(jù)本工程淤泥泥漿濃度高、清淤工程量大、現(xiàn)場(chǎng)堆場(chǎng)用地充足的特點(diǎn)，確定采用水力沖挖清淤結(jié)合土工管袋脫水固結(jié)的處理技術(shù)進(jìn)行礦坑內(nèi)淤泥治理，該技術(shù)是將水力沖刷后的泥漿加入絮凝劑處理后，通過(guò)泥漿泵加壓灌入土工管袋內(nèi)進(jìn)行快速脫水固結(jié)處理的一種清淤方法，綜合了水力沖挖清淤和土工管袋脫水固結(jié)2種清淤技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

3 本工程清淤技術(shù)研究

3.1 清淤工藝

水力沖挖清淤結(jié)合土工管袋脫水固結(jié)處理技術(shù)工藝流程如圖2所示。

圖2 清淤工藝流程

1）水力沖刷清淤 由于礦坑內(nèi)淤泥濃度高且長(zhǎng)有部分植物，采用高壓水泵沖刷對(duì)泥漿進(jìn)行稀釋，同時(shí)清除產(chǎn)生的雜物，處理后的泥漿暫存在泥漿池。

2）藥劑拌合 高分子絮凝劑是一種水溶性高聚物，具有架橋、網(wǎng)捕、吸附和電性中和的特點(diǎn)，當(dāng)其與泥漿混合時(shí)，會(huì)破壞泥漿的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使土顆粒從水中迅速凝聚、沉降，從而達(dá)到水土分離的效果。為充分發(fā)揮絮凝劑的功效，先在藥劑池中對(duì)藥劑加清水拌合均勻。

3）絮凝區(qū)預(yù)處理 采用泵送系統(tǒng)將泥漿池存放泥漿和拌合均勻的藥劑輸送到絮凝區(qū)，對(duì)泥漿進(jìn)行初步水土分離處理，將摻有絮凝劑的泥漿輸送至固結(jié)區(qū)的土工管袋中。

4）土工管袋脫水固結(jié) 土工管袋是由土工織物縫合而成的袋狀結(jié)構(gòu)物，具有高度的透水性和過(guò)濾性，摻有絮凝劑的泥漿高壓壓入土工管袋后，在重力和管袋袋壁張力作用下使水分從織物空隙中滲出，而泥土顆粒被攔截在袋體內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)快速脫水的固化目的。

5）尾水處理 為加速土工管袋出水同時(shí)防止濾出的清水外流，在管袋放置區(qū)底部鋪設(shè)PE材質(zhì)防滲膜和碎石濾水層。場(chǎng)地四周設(shè)置排水溝用于收集尾水，旁邊設(shè)置一處蓄水池，使排出的尾水沿排水溝流入蓄水池，收集的尾水可再次用于藥劑的拌合，以實(shí)現(xiàn)清水重復(fù)利用，減少資源浪費(fèi)。

3.2 主要設(shè)備

水力沖挖清淤結(jié)合土工管袋脫水固結(jié)處理技術(shù)主要使用設(shè)備名稱、型號(hào)、功率、數(shù)量及用途如表1所示。

表1 主要設(shè)備參數(shù)

3.3 材料選型

1）防滲膜 選定0.3mm厚防滲土工膜，使用前檢測(cè)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)如表2所示，符合規(guī)范GB/T 17643—2011《土工合成材料 聚乙烯土工膜》對(duì)防滲土工膜技術(shù)性能指標(biāo)的要求。

2）絮凝劑 選定聚丙烯酰胺絮凝劑，使用前檢測(cè)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)如表3所示，此次清淤工程使用的泥漿與藥劑配合比為1 000∶1，單位為kg。

3）土工管袋 土工管袋選型時(shí)主要考慮2個(gè)關(guān)鍵因素：①具有高效的透水性；②具有足夠的側(cè)向承壓能力。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工要求，泥漿泵的沖灌壓力在50～60kN/m，選定600g/m2型號(hào)的PP高韌土工管袋，使用前檢測(cè)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)如表4所示。

表2 防滲膜參數(shù)

表3 絮凝劑參數(shù)

表4 土工管袋參數(shù)

3.4 實(shí)際效果

本項(xiàng)目采用水力沖刷結(jié)合土工管袋脫水固化清淤技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐效果，經(jīng)絮凝劑處理后的泥漿在土工管袋中脫水固結(jié)周期為15～20d，袋體填灌第1d時(shí)含水率降至約90%，10d后含水率約為60%，等達(dá)到固結(jié)周期后含水率約為40%時(shí)可將袋體割開(kāi)，利用機(jī)械設(shè)備將固結(jié)后的泥塊移除。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)江蘇省園藝博覽園工程礦坑內(nèi)淤泥泥質(zhì)情況、工程量規(guī)模、現(xiàn)場(chǎng)用地等因素，設(shè)計(jì)出一種將水力沖挖結(jié)合土工管袋脫水固結(jié)的清淤技術(shù)，實(shí)踐結(jié)果表明該技術(shù)清淤效果明顯，固結(jié)周期僅為15～20d，能夠滿足本工程清淤要求，可為其他類似工程提供參考。