城市核心區(qū)航道環(huán)保疏浚施工技術(shù)及應(yīng)用

魏志杰

摘 要：在城市核心區(qū)航道進(jìn)行環(huán)保疏浚，面臨懸浮物濃度高、噪聲控制要求高、水下管線密布、疏浚土合規(guī)化處置等多重技術(shù)難題。利用環(huán)保絞吸疏浚、GIS+BIM、土工管袋淤泥干化、超磁分離尾水凈化等技術(shù)，嘉興南湖環(huán)保清淤項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了疏浚施工環(huán)?；?、安全管控信息化、淤泥處置減量化、尾水處理無(wú)害化。多種施工技術(shù)在嘉興南湖環(huán)保清淤的成功實(shí)施及應(yīng)用，為城市核心區(qū)航道環(huán)保疏浚提供了借鑒和參考，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值和作用。

關(guān)鍵詞：環(huán)保疏浚;GIS+BIM;淤泥干化;土工管袋;超磁分離水體凈化

中圖分類號(hào)：TV5 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2021）07-0125-03

傳統(tǒng)基建性疏浚工程在疏浚過(guò)程中經(jīng)常對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，主要影響表現(xiàn)為水體懸浮泥沙濃度增加和污染物的擴(kuò)散及輸送。同時(shí)，挖掘過(guò)程會(huì)破壞底棲動(dòng)植物的生存環(huán)境、開(kāi)挖時(shí)易產(chǎn)生揮發(fā)性污染物或者散發(fā)難聞氣味，此外，疏浚工程對(duì)水下地形的改變會(huì)帶來(lái)的水動(dòng)力條件變化進(jìn)而影響污染物的正常輸送[1]。

隨著國(guó)家環(huán)保政策的收緊以及人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，內(nèi)河航道疏浚正在由傳統(tǒng)的基建性疏浚方式向環(huán)保疏浚轉(zhuǎn)變。環(huán)保疏浚（environmental dredging）是疏浚工程和環(huán)境工程相交叉的工程技術(shù)，以減少底泥內(nèi)源負(fù)荷和污染風(fēng)險(xiǎn)為目標(biāo)，將富含污染物（如營(yíng)養(yǎng)物重金屬和有機(jī)污染物等）的指定量上層沉積物進(jìn)行精確有效和安全清除的技術(shù)，并考慮為水生生物的恢復(fù)創(chuàng)造條件[2]。

在城市核心區(qū)航道進(jìn)行環(huán)保疏浚，面臨懸浮物濃度高、噪聲控制要求高、水下管線密布、疏浚土合規(guī)化處置等多重技術(shù)難題，以上都對(duì)環(huán)保疏浚施工提出了新的挑戰(zhàn)。

1工程概況

1.1 項(xiàng)目名稱

南湖生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程（一期）設(shè)計(jì)施工總承包項(xiàng)目。

1.2 項(xiàng)目背景

南湖位于浙江省嘉興市區(qū)，是中國(guó)共產(chǎn)黨的誕生之地，革命紅船的啟航之地。南湖常年水面面積僅為0.52km2，海鹽塘、平湖塘、嘉善塘等多條河流在此匯聚。多年以來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化，外加嘉興地區(qū)土壤多為細(xì)顆粒黏土，導(dǎo)致南湖水體觀感渾濁，水體透明度僅為20～30cm，且氮磷含量偏高。2013年以后，南湖水質(zhì)逐漸呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，但是懸浮物含量仍高于標(biāo)準(zhǔn)，透明度較低，總磷（TP）仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水環(huán)境功能區(qū)考核的III類標(biāo)準(zhǔn)。本工程的實(shí)施主要是為改善南湖水體質(zhì)量，恢復(fù)湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)南湖水質(zhì)、生態(tài)及景觀的全面提升，讓南湖重現(xiàn)“秀水泱泱”的美麗畫(huà)卷。

1.3 環(huán)保疏浚主要內(nèi)容

對(duì)南湖湖區(qū)及5條入湖河道進(jìn)行環(huán)保清淤，共計(jì)水下方15.32萬(wàn)m3。

2 環(huán)保疏浚技術(shù)難點(diǎn)

2.1 懸浮物濃度高、設(shè)備選型難

嘉興南湖與周邊河網(wǎng)總懸浮物濃度平均值高達(dá)52.87mg/L，南湖入湖河道水量大，濁度高，所攜帶的懸浮物對(duì)南湖水體的透明度影響非常大。入湖河道所攜帶的懸浮物大部分粒徑非常小，短時(shí)間內(nèi)難以通過(guò)重力的方式實(shí)現(xiàn)自然沉降，在南湖水體中長(zhǎng)期處于懸浮狀態(tài)，造成南湖水體透明度及感官較差。有研究表明，疏浚機(jī)械到頭直接作用位置，懸浮物濃度高達(dá)300～350mg/L，通常情況下疏浚刀頭作用影響范圍內(nèi)懸浮物濃度30～50mg/L[3]。懸浮物濃度升高會(huì)進(jìn)一步降低水體透明度，影響水體的直接感官效果，破壞水底生態(tài)系統(tǒng)。如何減小疏浚設(shè)備開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)懸浮物的影響，成為疏浚設(shè)備選型時(shí)考慮的頭號(hào)難題。

2.2 景區(qū)內(nèi)部施工、噪聲控制難

嘉興南湖為國(guó)家AAAAA級(jí)旅游景區(qū)，作為中國(guó)共產(chǎn)黨一大召開(kāi)地，前往南湖湖心島瞻仰紅船的游客絡(luò)繹不絕。在對(duì)噪聲極其敏感的景區(qū)內(nèi)部施工，如何控制疏浚機(jī)械水下挖泥、設(shè)備旋轉(zhuǎn)、船舶航行移位等作業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的噪聲，成為湖區(qū)疏浚施工面臨的又一難題。

2.3 水下管線密布、安全管控難

本工程施工區(qū)域位于嘉興市的核心區(qū)域，湖區(qū)及主要入湖河道下方管道密布，根據(jù)前期委托的專業(yè)資質(zhì)物探單位對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的全方位探摸，初步探查發(fā)現(xiàn)施工區(qū)域內(nèi)有近40根管線。疏浚施工區(qū)域與管線交叉影響，導(dǎo)致安全管控難。

2.4 環(huán)保要求嚴(yán)格、合規(guī)處置難

絞吸式挖泥船在疏浚污染底泥的過(guò)程中，底泥由于絞刀的絞松作用產(chǎn)生大量懸浮物極高的泥漿，泥漿通過(guò)排泥管線輸送至處理場(chǎng)地，疏浚土在減量化過(guò)程中不可避免地將產(chǎn)生大量尾水。污染底泥所含的大部分污染物如有機(jī)物、氮、磷、重金屬等附著在細(xì)顆粒物上，難以通過(guò)脫水沉降，如果直接排放至環(huán)境中將造成二次污染[4]。面對(duì)嚴(yán)格的環(huán)保要求，如何合規(guī)化地處置疏浚底泥是本工程環(huán)保疏浚的關(guān)鍵。

3 環(huán)保疏浚關(guān)鍵技術(shù)

3.1 絞吸式挖泥船配備環(huán)保絞刀

內(nèi)河航道疏浚常采用的疏浚設(shè)備主要有絞吸式挖泥船、抓斗式挖泥船、鏈斗式挖泥船及反鏟挖泥船。抓斗式、鏈斗式、反鏟挖泥船在挖泥過(guò)程中，機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn)、入水、駁船靠離泊等多個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)均會(huì)產(chǎn)生噪聲污染，而絞吸式挖泥船由于絞刀始終位于水下，泥漿通過(guò)排泥管運(yùn)輸，噪聲控制效果優(yōu)于其他三種挖泥船。但是，絞刀疏松泥土所帶來(lái)的懸浮物增加和污染物釋放量也遠(yuǎn)大于其他挖泥船。因此，本工程采用帶有防護(hù)罩的環(huán)保絞刀頭的300m3/h絞吸式挖泥船清淤，配合封閉式輸泥管線轉(zhuǎn)輸疏浚泥漿，最大程度地控制了噪聲污染、減小了懸浮物和污染物釋放量。

3.2 GIS+BIM 數(shù)字孿生

本項(xiàng)目搭建了智慧水務(wù)平臺(tái)，該平臺(tái)基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)、地理空間庫(kù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，整合南湖水域及匯流水域、水下管線位置埋深等數(shù)據(jù)，構(gòu)建于一張圖的水務(wù)綜合信息可視化平臺(tái)，推進(jìn)環(huán)保疏浚施工管理向主動(dòng)精細(xì)、現(xiàn)代高效轉(zhuǎn)變，助力項(xiàng)目安全管控。智慧水務(wù)平臺(tái)的數(shù)字孿生充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映工程建設(shè)全過(guò)程的實(shí)景。

3.3土工管袋淤泥干化

傳統(tǒng)的航道疏浚泥土通常采用水中設(shè)拋泥區(qū)或者利用陸地上的泥塘、空地等設(shè)置排泥場(chǎng)，非常容易造成二次污染。環(huán)保疏浚淤泥脫水技術(shù)主要有淺層真空預(yù)壓脫水、土工管袋過(guò)濾、機(jī)械脫水等，其中機(jī)械脫水又有離心脫水、帶式壓濾脫水和板框壓濾脫水[5]。本工程底泥脫水方式采用土工管袋脫水固化的方式，利用土工織物僅能透水的原理，并通過(guò)添加藥劑使水從管袋分離，而污泥存留在管袋內(nèi)或外運(yùn)進(jìn)行資源化利用，滲出水完全達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行排放。

3.4超磁分離尾水凈化等技術(shù)

為了尾水的達(dá)標(biāo)排放，需加速尾水中細(xì)顆粒物的沉淀，降低懸浮顆粒物濃度。在尾水中加入絮凝劑，可以使水體快速沉淀，提高水體的凈化效率 [6]。超磁分離水體凈化技術(shù)成套設(shè)備主要由加藥、混凝反應(yīng)、超磁分離機(jī)和磁分離磁鼓等主要功能性設(shè)備組成。經(jīng)預(yù)處理后的尾水，與磁粉、PAC、PAM等混合形成磁性絮團(tuán)，再利用超磁分離機(jī)產(chǎn)生的超強(qiáng)磁力實(shí)現(xiàn)水與磁性絮團(tuán)的快速分離。分離后的污泥進(jìn)行焚燒再利用，磁粉可實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用，出水可達(dá)標(biāo)直接排放。整套超磁凈化技術(shù)采用集裝箱形式，最大程度地減小了占地面積，并且噪聲低，適合在核心城區(qū)用地緊張的地區(qū)使用。此外還具有出水水質(zhì)好、處理速度快、運(yùn)行費(fèi)用低、排泥濃度高等優(yōu)點(diǎn)。

4 應(yīng)用與展望

根據(jù)南湖湖區(qū)多個(gè)點(diǎn)位的水體透明度每日實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，南湖湖區(qū)環(huán)保疏浚過(guò)程中透明度無(wú)明顯下降，本工程采用的環(huán)保疏浚技術(shù)未造成懸浮物的增加。疏浚尾水經(jīng)4次檢測(cè)，懸浮物SS指標(biāo)均不超過(guò)4mg/L，遠(yuǎn)優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)70mg/L的控制指標(biāo)。

嘉興南湖環(huán)保疏浚采用的施工技術(shù)為城市核心區(qū)航道環(huán)保疏浚提供了借鑒和參考，建設(shè)者仍需考慮解決核心城區(qū)干化場(chǎng)地、排泥管線布置等矛盾，但目前仍具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值和作用。

參考文獻(xiàn)：

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