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 我國中小河道淤積現(xiàn)象比較普遍，河道原有的調蓄洪水和防災減災的能力有所減弱。近幾年國家加強了中小河道和農村河道的治理力度，其中清淤工程作為主要措施被廣泛實施。下面本文匯總河道清淤方式。

（一）、常規(guī)清淤方式

1、干式清淤

干式施工法將河道進行分段并修筑圍堰，之后利用水泵將圍堰范圍內的河泊積水排干，將水排干之后再進行清淤施工，清淤常根據施工現(xiàn)場場地條件采用長臂式挖掘機開挖或人工開挖的方式沿河道兩岸進行清淤。干式清淤法的優(yōu)點是清淤徹底，易于控制清淤深度，污泥濃度高，運輸成本低，因而工程成本相對較低。缺點是，由于需要圍堰排水，對兩岸護坡安全有一定的影響，另外施工也會對兩岸已建工程設施造成嚴重的損壞，對周邊環(huán)境造成二次污染。同時，施工也需要對河道進行局部斷流，因此，不適合雨季施工，也不適合不宜斷流的河道施工。由此可見，干式清淤法較為適合兩岸具有一定空間且便于斷流施工的小型河道清淤。

2、半干式清淤

與干式清淤法類似，半干式清淤法也需要將河道進行分段并修筑圍堰，區(qū)別在半干式清淤法不需要將河道積水完全排干，而是排至足夠攪拌深度即可。施工方式采用高壓水槍對河底淤泥進行沖刷破壞，再采用泥漿泵將泥漿抽吸排至淤泥集中處理區(qū)。對于河底無法沖刷破壞的渣土可采用人工清理或長臂式挖掘機開挖的方式，吊運至運渣車外運處理。半干式清淤的優(yōu)點在于清淤徹底，操作簡便，便于穿過橋梁和其他河道障礙物，使用管道輸送泥漿也可避免運輸途中的二次污染，減少對河道兩側居民的干擾。缺點是高壓水槍、泥漿泵、加壓泵等設備耗電量大，人工費用高。同時，施工也需要對河道進行局部斷流，因此，不適合雨季施工，也不適合不宜斷流的河道施工。由此可見，半干式清淤法較為適合便于斷流施工的小型河道清淤，對于兩岸的操作空間也有一定要求。

3、濕式機械清淤

濕式機械清淤法無需進行圍堰排水，在帶水環(huán)境下采用挖泥機械進行清淤施工。根據工作裝置、底盤和結構形式的不同，可將典型的小型濕式機械分為下圖中幾類。

圖9-4清淤機械分類

（1）兩棲反鏟式清淤機

兩棲反鏟式清淤機具有陸用挖掘和水上挖掘雙重功能，該清淤機利用平底船作為機體，用于水上工作時，采用浮箱增人浮力用于承重，裝有4支由液壓油缸控制的帶有沼澤輪的支腿用于水下挖掘定位，同時自備螺旋槳用于移動。采用反鏟式挖掘的方法對淤泥進行挖掘，挖掘出的淤泥通過泥駁外運。兩棲式反鏟式清淤機的優(yōu)點是：操作靈便，機動性強，能自行出入水域，具有自航能力，可用于清除硬質河底障礙物。它的缺點是：不連續(xù)工作，清淤效率低，對流態(tài)淤泥的淸理效果也較差，在施工過程中容易產生底泥擴散的現(xiàn)象。

表9-16                       兩棲式清淤機

 

圖9-5兩棲反鏟式清淤機

（2）小型鏈斗式清淤船

鏈斗式挖泥船是利用一連串帶有挖斗的斗鏈，借上導輪的帶動，在斗橋上連續(xù)轉動，使泥斗在水下挖泥并提升至水面以上，同進收放前、后、左、右所拋的錨纜，使船體前移或左右擺動來進行挖泥工作。挖取的泥土，提升至斗塔頂部，倒入泥阱，經溜泥槽卸入?？吭谕谀啻缘哪囫g，然后用拖輪將泥駁拖至卸泥地區(qū)卸掉。鏈斗式挖泥船優(yōu)點是對土質的適應能力較強，可挖除巖石以外的各種泥土，且挖掘能力強，挖槽截面規(guī)則，誤差極小，泥漿含水量較少。缺點是排泥設備較多，運泥方式工序繁雜，并且功率消耗大，工作噪音大，使用成本偏高，在施工過程中容易產生底泥擴散的現(xiàn)象。較為適宜長距離輸送泥土或河面較寬闊的工程。

 

圖9-6鏈斗式清淤船

（3）小型絞吸式清淤機

絞吸挖泥船是近年來用于河底清淤最常見、使用最廣泛的挖泥船，它采用水上拋錨作業(yè)的方式，利用鉸刀旋轉、切削底泥，在河底土質為硬質土層時也可選用斗輪進行挖泥，形成的泥水混合液通過吸泥泵將泥漿吸入排泥管，再通過管道輸送到排泥點。它的優(yōu)點是可以將挖掘、輸送、排出和處理泥漿等疏浚工序一次性完成，連續(xù)作業(yè)、生產效率高、成本低，并且絞吸式挖泥船挖掘工作面平整，開挖邊坡深度易控制，施工質量好。缺點是排出泥漿需鋪設管道，對河道通航具有一定的影響；并且，自航能力差，挖掘深度有限，對水流和波浪較為敏感，在施工過程中產生底泥擴散的現(xiàn)象需要通過設置保護罩進行控制絞吸式挖泥船較適宜挖掘非粘性軟質土，如各類淤泥、松散沙土、松塑粘土，可以應用于各類疏浚工程。

表9-17                  絞吸式挖泥船主要參數(shù)

 

 

圖9-7絞吸式清淤船

（4）小型吸盤式清淤船

吸盤式清淤船采用高壓射流切割水底淤泥，形成濃度較高的泥漿，再用泥漿泵通過吸盤吸取泥漿，再進行尾排或邊拋，實現(xiàn)清淤的目的。吸盤式清淤船的優(yōu)點是，經濟性好，與常規(guī)挖泥船（絞吸式、耙吸式、鏈斗式）相比，造價降低約1/3-1/2，開挖成本也可降低1/2-1/3；實用性高，可作業(yè)與常規(guī)船難以作業(yè)的橋孔、船閘等特殊區(qū)域；自航性能好，不會堵塞河道。缺點是，土壤適用范圍小，只局限于非粘性疏松砂土質，對致密粘土層或固結砂夾層效率低，并且形成的沖刷面不規(guī)則，在施工過程中產生底泥擴散的現(xiàn)象也需要進行控制。由此可見，吸盤式清淤船可應用于底泥較為疏松的河道清淤工程。

 

圖9-8吸盤式清淤船

（5）射流式清淤船

射流式挖泥船利用射流泵吸取河水并通過噴嘴對淤泥進行噴射，使形成的水-泥混合層不斷移動至指定地點，完成清淤工作。它的優(yōu)點是操作靈活、設備簡單，清淤成本較低，且可以對其他挖泥船不易清除的區(qū)域如邊坡、河道建筑邊緣進行清理。它的缺點是工作環(huán)境要求苛刻，只能應用于比較狹窄、具有一定深度的河道；對淤泥成分也有較高的要求，只能清理泥或細砂類土質，中砂或更大的顆粒則沒有明顯清理效果，在施工過程中產生底泥擴散的現(xiàn)象也需要進行控制。由此可見，射流式清淤船可以應用于特定環(huán)境（狹窄、較深河道、邊坡地帶、淤泥細砂土質環(huán)境）的河道清淤工程。

 

圖9-9射流式清淤船

（6）氣動栗式清淤機

氣力泵以壓縮空氣為動力進行吸排淤泥，利用真空泵筒吸泥，再利用壓縮空氣將泵筒中的淤泥排出，實現(xiàn)清淤的目的。氣力泵清淤的優(yōu)點在于在清除有害層的過程中，不會對周邊水體造成劇烈擾動，更不會形成懸浮類膠體狀物質的再懸浮和擴散，從而能避免在疏浚過程中的二次污染，起到生態(tài)保護的目的。缺點在于技術尚不成熟，只能用與局部清淤，不便于大規(guī)模地擴大使用。

表9-18              常見清淤施工方法對內河的適應性

 

該項目水系流域為城區(qū)河道，河流較小；穿過的主要為住宅區(qū)，兩岸沿線居民區(qū)密集，岸邊可操作空間較為狹窄，船舶無法通行。清淤應以干式清淤和半干式清淤為主。以其中的干挖清淤、水力沖挖清淤為主具體作業(yè)方式如下：

（1）干挖清淤：作業(yè)區(qū)水排干后，大多數(shù)情況下都是采用挖掘機進行開挖，挖出的淤泥直接由渣土車外運或者放置于岸上的臨時堆放點。倘若河塘有一定寬度時，施工區(qū)域和儲泥堆放點之間出現(xiàn)距離，需要有中轉設備將淤泥轉運到岸上的儲存堆放點。一般采用擠壓式泥漿泵，也就是混凝土輸送泵將流塑性淤泥進行輸送，輸送距離可以達到200~300m，利用皮帶機進行短距離的輸送也有工程實例。干挖清淤其優(yōu)點是清淤徹底，質量易于保證而且對于設備、技術要求不高；產生的淤泥含水率低，易于后續(xù)處理。

（2）水力沖挖清淤：采用水力沖挖機組的高壓水槍沖刷底泥，將底泥擾動成泥漿，流動的泥漿匯集到事先設置好的低洼區(qū)，由泥泵吸取、管道輸送，將泥漿輸送至岸上的堆場或集漿池內。水力沖挖具有機具簡單，輸送方便，施工成本低的優(yōu)點，但是這種方法形成的泥漿濃度低，為后續(xù)處理增加了難度，施工環(huán)境也比較惡劣。

（二）、生態(tài)清淤

一、生態(tài)清淤的工作原理

生態(tài)清淤是指在無需抽干河流情況下，以遙控方式將污泥柔和地抽吸至岸上指定地點，整個清淤過程快速、徹底、衛(wèi)生、干凈。通過柔和的抽吸清理方式，底部淤泥不會產生湍流，因此不會污染河流水體。該吸泥裝置在標準配置情況下(60 m3/h, 抽吸深度3.5m)運輸參數(shù)如下：

重量：2600kg

裝置尺寸：長×寬×高 = 6020mm × 2415mm × 2168mm

連接功率：16 kW, 32A。

底泥抽吸裝置可以十分容易地運輸至各種應用場所。通過采用合適的吊裝工具，可將此設備從運輸卡車上吊起，并放入到被清理的水體之內。

在標準配置情況下，抽吸深度為3.5m，可對河底多年沉積固化的礦化污泥進行疏松和運輸處理。通過一臺水泵和一套抗壓軟管系統(tǒng)，可將污泥/水混合物送往岸上用戶指定地點，進行后續(xù)相應的處理和處置。這些運輸軟管是按模塊方式組合而成，可以配置相應的浮球，最長距離可達300m。因此用戶可以根據現(xiàn)場情況，自行設置泵送軟管的距離。同時這些軟管也是作為向浮舟上驅動部件供電的電纜載體。

吸泥裝置在正常運轉時，一般用在靜止河面。如果用于流動河體，則流速不能超過 0.2m/s。要求河流液位是在0.8~3.5m范圍之內(最低水深液位是0.8m)。

此套裝置的主要工作特點：

1、清淤裝置的總重量<3噸，運輸時不需要特種運輸車輛

2、帶水作業(yè)，清淤時不需要抽干河體，清淤快速徹底

3、操作簡單，干凈衛(wèi)生

4、裝置為全不銹鋼結構，堅固扎實，使用壽命長

5、工作時不會攪亂底部淤泥，造成水體污染或臭氣擴散

整套吸泥裝置可在岸邊遙控操作，只需一個人工對以下設備功能進行控制：

1、各種移動方向的驅動部件

2、運輸泵的開/關控制

3、清理耙的升/降控制

4、運輸螺桿的開/關控制

5、平衡浮桶的操作

此外，淤泥抽吸裝置還可以配置照明燈光，進行晚上作業(yè)。

 

圖9-10   生態(tài)清淤時所采用的專用設備—智能清淤機械人

整個過程是沿河底進行柔和抽吸和生態(tài)清淤，不會損壞自然的河床基地。通過液壓調控裝置，可以精確控制距離河床底部的抽吸高度。

通過聲納測試系統(tǒng)，可以實時顯示河床底部基本地形和淤泥層厚度，并通過一臺平板電腦可在岸邊或辦公室監(jiān)視整個清淤過程。

二、河底淤泥層的測量

在進行生態(tài)清淤之前，必須進行測試調查淤泥層厚度，統(tǒng)計吸泥工程量。此時可以采用聲納測試儀測試確定河底的基本地形。通過GPS技術將測試點傳送至用戶指定的終端接收設備(例如手機或平板電腦)。在聲納測試時，同時按兩種不同的頻率進行, 一方面可將所謂固定的污泥層測出，另一方面可以將自然河底測出。通過這一方式，可以計算測出不同斷面的沉積污泥厚度。

這些數(shù)據被傳遞至岸上的一臺 PC、手機、平板電腦中。通過數(shù)值顯示，操作人員可以立即知道吸泥機所處位置的瞬時河底基本情況。吸泥機另外還配置一個 GPS系統(tǒng), 從而具有電子導航功能。

這些被測試的區(qū)域可以數(shù)值形式分成小塊面積。因為可以精確計算吸泥機所在地的污泥厚度，可在吸泥之后就要求的吸泥厚度和實際消除厚度之間進行比較。每天多次對污泥固含量和含砂量進行多次測試確定并記錄存檔。

在生態(tài)清淤之后，建議再次進行一次聲納測試，這樣可以了解清淤前后的整體情況。最后圖表也作為下次清淤工作提供參考文件。

 

圖9-11  采用聲納測試系統(tǒng)確定河體底部的淤泥層厚度

三、生態(tài)清淤的整體處理方案

一般來說，在生態(tài)清淤之前，必須進行一些前期準備工作。除了生態(tài)清淤之外，還必須對抽吸取出的黑漿淤泥進行處理處置。根據污泥性質和污泥污染程度的不同，所采用的后處理設備及其工藝也各不相同。常用的河底淤泥處理處置工藝可分成以下8個步驟：

Step 1：修剪水生植物和岸邊植被

在選擇各種生態(tài)清淤過程中，保護動植物生態(tài)環(huán)境，為兩棲動物和魚類提供良好生活環(huán)境是一個十分重要的評估條件。根據現(xiàn)場情況，可以事先進行以下工作：對岸邊灌木和大樹進行修剪;從河面上切割取出水生植物，例如蘆葦、水花生等。

Step 2：河道預清理(分離取出粗大故障物質)

為了防止堵塞，必須事先對沉積淤泥中的粗大故障物質進行清理。此時可以在底泥抽吸裝置上安裝采用各種類型的格柵設備，對河道清理預處理，將各種故障物質(塑料袋、麻袋、可樂瓶、玻璃瓶、金屬木塊等)分離取出。安裝過濾格柵的吸泥機械人首先沿著河底對淤泥進行篩分過濾，將上述故障物質分離取出。在此過程中，可對長期沉積的泥沙進行松化處理。

在進行預清理工作的同時，可以采用聲納測試系統(tǒng)，對河底淤泥深度和河底基本地形進行探測，并制作3D圖紙。在了解了淤泥層厚度的基礎之上，可以計算清淤工程用量。

 

圖9-12  安裝在清淤裝置上的格柵過濾部件

Step 3：清理取出河底淤泥

在將所有故障物質分離取出之后，就可以進行生態(tài)清淤工作。具體操作過程如下：將一臺耐磨損吸泥水泵安裝在由全不銹鋼材料制成的浮舟之上。通過一個液壓升降設備，可將吸泥清理耙精確下沉至所需要的深度。浮舟和吸泥清理耙不會直接接觸池底，損壞底部自然形成的河床基地。

升降裝置內配置一個雙頭螺桿，可在收集運輸淤泥的同時，對河底淤泥進行濃縮處理，在提高污泥固含量的同時進行抽吸處理。整個清淤過程是沿著河底進行柔和抽吸，不會產生湍流造成水體污染和河面臭氣擴散。

 

圖9-13  清淤機械人的現(xiàn)場運轉情況

傳統(tǒng)的清淤方式十分復雜，除了抽干河流之外，還需要很多人工才可以將淤泥運送至岸上。與此相反，采用此機械人清淤不僅快速經濟，最重要的是這種清淤方式最為安全可靠和衛(wèi)生干凈。在通常情況下，整個清淤過程只需一個人工。

Step 4：對水/污泥混合物進行篩分過濾處理

采用星盤篩(孔徑 8mm)對水/污泥混合物進行篩分處理。此篩分裝置安裝在沉淀集裝箱之上，篩下物流被收集在沉淀集裝箱之內，均化之后泵送污泥中間儲存池內; 篩上物質通過滑槽進入垃圾集裝箱內。

Step 5：對水/污泥混合物進行機械性脫水處理

通過污泥脫水機可對水/污泥混合物進行脫水處理。在對這些沉積污泥進行脫水過程中，因為此污泥脫水系統(tǒng)是開敞式脫水系統(tǒng)，在有故障情況下可以立即中斷，排除故障之后重新啟動運轉。根據目視情況，可以隨時調整脫水污泥的處理能力和脫水質量。整套設備結構緊湊，噪聲很低。因為河底淤泥中無機含量很高，一般在脫水處理之后，污泥固含量約為40%DS。因為脫水污泥固含量很高，一般可以堆放，十分容易運輸和后續(xù)進行污泥處置。沉淀污泥和脫水污泥之后的濃縮比例額大約是在2.3。

Step 6：對脫水后沉積淤泥的處置

根據當?shù)卣囊?guī)定來確定合適的處置途徑，如果河底淤泥內不含有毒物質，可以考慮農用，填埋砂石坑或者用于建造高速公路兩旁的防噪聲墻。

 

圖9-14  脫水之后的污泥固含量最高可達40%DS

Step 7：柵渣/粗大故障物質的處置

對過濾產生柵渣物質進行處置相對比較簡單。這些物質主要是由樹葉和樹枝組成，約占比例95%。這些物質可作為堆肥材料而被回收利用。

 

圖9-15  由星盤篩過濾產生的篩渣物質可進行堆肥處理

對預處理時產生的粗大故障物質一般采用手工進行簡單的初步撿楝篩分之后送往當?shù)氐睦幚碚尽Ｒ簿驼f，這些垃圾被收集在集裝箱，然后運往擁有營業(yè)執(zhí)照的垃圾處置站。

四、生態(tài)清淤工藝的優(yōu)點

與傳統(tǒng)的清淤/挖泥方法相比較，例如濕法挖泥、干式挖泥或“鏟拉”，生態(tài)清淤具有以下優(yōu)點：

1、帶水作業(yè)，無需排水就可以去除河底沉積物質

2、不會影響河岸邊水生態(tài)環(huán)境和生物種群

3、通過水泵沿河底抽吸，不會產生渾濁液體，對河流水體和周圍環(huán)境不會產生負面影響

4、通過這一處理工藝，可在很難靠近的區(qū)域進行清淤。通過聲納測試，還可對有些區(qū)域按等級優(yōu)先進行清淤工作。

5、不需要淤泥沉淀區(qū)域，不需要污泥中間儲存池，也不需要鋪設臨時卡車運輸通道

6、被處置污泥體積大幅下降，因此運輸費用和處置費用下降

7、脫水之后的沉積物質可放置在開敞式集裝箱內運輸

8、大幅降低淤泥體積，降低運輸費用和后處置費用

五、總結

河道清淤是治理黑臭水體過程中最為重要的工程措施之一，傳統(tǒng)的清淤方式十分復雜，采用智能機械人清淤可以快速經濟、安全可靠、衛(wèi)生干凈地進行。在本項目中選擇合適的河段采用生態(tài)清淤的方式進行清淤。

（三）、暗涵清淤

暗涵清淤步驟：

1）現(xiàn)場勘察及鉆探

通過現(xiàn)場實地考察，了解現(xiàn)場及小區(qū)周邊情況，便于后續(xù)組織施工。另外通過工程鉆探，獲取暗涵的精確位置，為工作井設置提供依據。

2）增設工作井

由于整條暗涵基本沒有現(xiàn)成的檢查井，故需新增一定數(shù)量的工作井采用分段作業(yè)的方式，對整個暗涵進行清淤排查。

 

圖9-16  暗涵清淤流程圖

通過工程物探與工程鉆探相結合的方式定位出暗涵具體走向的前提下，每隔50米左右開設一口1.5m×1.5m的工作井，共約6口井。該井既保證滿足施工的要求，又要保證今后周邊無安全隱患，既可作為當前工作井使用也可作為今后檢修井使用。

工作井的具體施工流程如下：①施工現(xiàn)場密封圍擋；②現(xiàn)場鋸縫切割；③拆除圍墻、修建臨時圍墻、回遷圍墻；④人工挖土方、轉運土方、外運土方；⑤井的蓋板反梁、砼預制蓋板的制作及安裝；⑥周邊環(huán)境的修復。

3）排氣通風

施工人員進入工作井前，打開所有工作井進行通風約30~50分鐘，井室內必須使大氣中的氧氣進入檢查井中或用鼓風機進行通風換氣，有毒氣體探測儀測量井室內氧氣的含量，施工人員進入井內必須佩戴安全帶、防毒面具及氧氣罐。

4）井室清撈

考慮到工作井內淤積度較高，用鐵鍬在井內打撈工作井中的飄浮物及垃圾，裝袋斗車運至指定堆放點，再由自卸車棄置指定點。

5）下游抽水降水

先在下游設置兩臺抽水泵，加速上游暗涵排水降低水位。

6）圍堰施工

先往相鄰兩座工作井內丟沙袋，當滿足人員下井施工條件時，再人工下井堆砌圍堰，圍堰呈梯形狀，上寬1.5米，下寬4米，高度2.5米，在圍堰堆砌的同時，需要人工配合清除部分淤泥及配合水泵進行上游抽水，方可達到圍堰體筑底夯實，達到圍堰堵水的效果。

7）暗涵清淤

圍堰封堵后，繼續(xù)用渣漿泵對施工段及上游暗涵抽水引流到下游段，待施工段暗涵水位降到淤泥面，方可人工進入暗涵內清淤、排查。并時刻注意上游水位，設置2臺備用渣漿泵，以免水位過高影響下游施工。

對于上層流質淤泥先采用渣漿泵抽吸排至沉淀池，然后再人工下井進入暗涵對下層硬質淤泥進行人工清挖，裝袋拉至井口，運至指定地點。

在下井施工前對施工人員采取必要的安全措施，對暗涵內的磚、石、淤泥等殘留物進行人工清理，直到清理完畢為止，最后人工進入暗涵內進行排查取證。

（四）、清淤工藝總流程

 

圖9-17  清淤工藝總流程

河道進行分段圍堰形式，排除河水后進行人工或機械清淤，用管道或密閉容器輸送至預設的場地進行垃圾分離和淤泥脫水，淤泥垃圾分離和脫水臨時施工場地暫設于選定廠址，脫水后淤泥通過運輸車輛外運至棄土點。

1.站點選擇

（2）收集可能的脫水場地信息資料。一般通過在當?shù)匦”壤匦螆D或衛(wèi)星圖片上進行查找，向當?shù)赝恋毓芾?、城市?guī)劃部門咨詢的方式獲得；

（3）對可能的脫水場地信息資料逐個進行實地調查，從脫水場地使用、地質災害等角度進行篩選，編寫脫水場地調查報告；

（4）組織相關部門召開脫水場地選址專題工作會，初步確定脫水場地選取先后次序；

（5）對初選的脫水場地進行必要的勘測和地質調查，進行脫水場地選址方案比選，確定脫水場地場址，形成脫水場地選址專題報告。

脫水站點設計包括脫水位置、脫水站點服務范圍、服務淤泥量、脫水工作時間安排、總平布置等。根據現(xiàn)場初步勘察，脫水站點位置初步設置在以下位置。

淤泥 污泥 河道

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