湖底淤泥固化处理

2、疏浚设备选配

（1）船舶和设备的施工方法和工艺简述

目前国内外常用的水下挖泥的船舶和设备的施工方法和工艺简述如下：

耙吸式挖泥船：这是一种在施工工程中通过安装并悬吊于船舷外的、头部装备有用于挖泥耙头的耙吸管进行挖泥作业的工程船舶，其特点是船舶中段带有一定容量的泥舱，独立完成挖泥、运泥、倒泥三个过程；耙吸管一般为柔性管，可收放。其作业特点是边航运边挖泥，在航运中通过耙头搅松底泥，然后通过安装在船舱或耙管上的泥泵将搅松的底泥吸入船内泥舱，待泥舱泥满后收起耙吸管，将泥云至抛泥区排放后，回到疏挖区继续挖泥，周而复始。

斗式挖泥船：这部分挖泥船包括链斗、抓斗、铲斗等挖泥船，是一种通过斗轮、起重机、斗臂作用，采用单个或连续的泥斗进行水下挖泥作业的船舶，这类船舶一般通过抛放于船舶前后左右的锚爪进行扇形摆动挖泥，挖出的底泥一般需装入专门设备的泥驳，通过泥驳运至排泥区排放，同时需配备相应的锚艇为挖泥船进行移锚专业，因此这类挖泥船所需配备的辅助船舶较多。

气动泵挖泥船：这是意大利研制开发的一种采用真空吸泥泵（气动泵）进行抽吸底泥，以高压空气为动力进行底泥输送的工程船舶，该类型船舶具有船体结构简单，易于船舶改装，在疏挖合适的底泥时瞬时泥浆浓度可高达80%以上，但挖泥效率与水深有关，水深较浅时效率较低。

绞吸式挖泥船：该类型船舶采用安装在桥架端部的绞刀头进行底泥挖掘，通过大型泥泵进行吸泥和泥浆排送。施工时以钢桩、三缆定位装置、定位桩等为圆心进行定位，利用船体两侧横移锚进行摆动挖泥作业，其特点是单船独立施工，管道泥浆输送，挖泥、运泥一次同时完成，可疏浚可吹填，对土质适应性较好，定位控制较高，这种类型挖泥船在江河湖海均可见到，是一种用途广泛且普遍使用的一种挖泥船，其型号涵盖40m3/h至4000m3/h生产率。

吸扬式挖泥船：与吸绞式挖泥船类似，但无绞头刀，施工时，主要依靠装在吸泥口附近的高压水枪进行挖泥作业，是一种早期挖泥船。

斗轮式挖泥船：此类船舶为绞吸式挖泥船的改进变形，其主要改进在于采用安装于架桥端部的可旋转的圆形斗轮组代替绞刀头进行挖泥作业，提高了底泥的挖掘能力和泥浆的浓度，减少了底泥的扩散。

水利泥浆机组：由浮体、泥浆泵、高压水枪、管线及动力装置等组成，是一种简易的小型水利疏挖系统。施工时工人操作高压水枪切割淤泥形成高浓度泥浆，由泥浆泵输送到堆场。

陆地机械：如反铲、抓斗挖掘机，一般采用两种方法进行施工：一种是将机械安装在平板驳上，其施工方法与铲斗、抓斗船基本一致；另一种方法是将施工水域内水排干后，采用陆地施工方法进行施工。

随着各国对环境保护的日益重视，各疏浚制造、使用厂商结合不同的工程对原有挖泥船舶不断进行改造和重新设计，以适应环保要求，出现了各种挖泥设备和化发展，如遮盖铲斗、密封抓斗、水平抓斗、密封链斗、铲吸挖泥斗、刮斗挖泥斗。

采用具有针对性的底泥疏浚船，不但可以提高疏浚效率，而且可把污染扩散控制在最小范围内。通过分析可以看出：官桥湖污染底泥具有分布范围广，疏浚量较大的特点，综合考虑污染底泥的平面分布、厚度和污染程度、疏浚船的经济排距等因素，本工程在对官湖桥进行污染底泥疏挖时，采用绞吸式挖泥船进行工程作业。

（2）疏挖船舶能力选型

1）适用于本工程的挖泥船条件

由于受东湖和官桥湖施工条件的限制，在船舶能力选型时，需考虑以下条件：从经济角度，宜采用小型挖泥船，其单体运输尺度和重量需满足官桥湖现场拼装船体的要求，采用火车、平板车连运的可组装的船型及其附属设备，以便于从陆路调运至施工现场；

挖泥船需造安装精度定位（绞刀深度定位、船舶平面定位）装置，以便控制挖泥船进行精确施工，避免漏挖污染底泥和重复挖泥，以免破坏湖床底层，影响水生生物的生态恢复；保证清除污染底泥，减少废方。

2）挖泥船选型

根据滇池、无锡等已实施疏挖工程的经验，目前国内适合于本次工程疏挖施工的环保型挖泥船有可供改造的挖泥船主要有国产FJ300-B、FJ350-B、进口海狸600、1200、1600型吸绞式挖泥船。

（3）船舶配备要求

为了尽可能按设计挖除污染底泥，减少对正常底泥层的破坏，减少二次污染，保证施工质量，要求挖泥船舶配备DGPS平面定位系统、绞刀深度指示系统、浓度计、流量计。

若采用非环保型绞吸挖泥船，除配备以上设备外，还应配备环保绞刀以及油水分离器等设备。

（4）船舶选型方案

根据本工程疏浚区的实际情况，推荐采用进口海狸1200型绞吸式挖泥船。该船排距1.5km，最大挖深10m，最大挖宽24米，船体性能完全满足官桥湖污染底泥疏挖工程的要求。

3、疏浚工艺流程

本次工程主要利用环保型绞吸挖泥船，将挖掘出的污染底泥与水混合成泥浆，再将泥浆经排泥管排送至堆场，从而达到清除官桥湖内污染底泥的目的。

4、污染底泥疏挖方案

（1）污染底泥疏挖方案

挖泥船：一般海狸1200型绞吸式挖泥船。

配备：绞刀泵、0.4m3反铲、耙各一，5km管线等。

主体挖泥施工：采用绞吸泵进行绞吸挖泥、排泥管输送方式，在施工过程中，采用挖深测量与指示装置进行绞刀深度定位、采用DGPS进行船舶平面定位。

辅助施工：采用0.4m3反铲、耙进行近岸清淤和清障等

（2）疏浚施工方法及要点

1）施工前清障

在施工前，为保证疏浚施工的安全、正常顺利进行，需进行大规模的清障作业，如湖中各类垃圾等固体废弃物、捕鱼用木桩和竹竿、废弃的鱼网、渔具等障碍物。

2）疏浚土方调配方案

管线按照“远挖近吹、近挖远吹”原则布设，排泥管口布置于泄水口远端，并根据堆场堆泥情况作相应调整。

管理按照“远挖近吹、近挖远吹”原则布设，挖泥管口布置泄水远端，并根据堆场堆泥情况相应调整。

3）挖泥船施工方法及注意事项

?在挖泥过程中，操作手通过船上的DG PS进行实时精准定位，根据实时通报的水位，通过船上配备的挖深测量与指示装置精准控制挖泥深度。

?挖泥船采用分段、分层、分条施工方法，相邻两条的挖泥重叠宽度不小于1ｍ，以防止漏挖。一次最大挖泥厚度不大于0.2ｍ，现疏挖上层污染底泥，再疏挖下层底泥。

?严格控制水位及船舶吃水。挖泥船要坚持每岗三测，定时检查水深和船舶吃水，当水深或船舶吃水每变化0.10ｍ时必须重新调整绞刀下放深度。

?由于疏浚区杂物较多，施工设备操作人员要密切注意设备的工作状态，若有异常，应立即停止挖泥，及时进行处理，以免损害设备。

?施工期间应设专人巡视管线，及时发现并更换即将破损的管线。

?在近岸施工时，应派专人巡视护岸，防止护岸破坏。

7.2.2污染底泥及余水的处置方案

1、疏浚的底泥利用场地方案

（1）疏浚的底泥利用场地方案

场地所需容积按照下式确定：

Ｖ

堆＝Ｋ×Ｖ

吹

式中：Ｖ

吹

――吹填工程量（ｍ３）

Ｖ

堆

――所需容积（ｍ３）

Ｋ――搅动系数，因图纸的不同而异。

为此，本方案所需场地容积为98.15万ｍ３。

（2）场地的选择原则

底泥利用场地选择按照以下原则进行：

①首先要符合武汉市规划部门对武汉地区的总体规划，满足造景要求。

②符合环保要求。

③尽量少占耕地，选择低洼地、低产鱼塘。

④④满足施工要求，就近选择，避免距离输送带来的工作不便及污染。（3）底泥利用场地选择

根据本次现场勘查，将选用官桥湖周边三个鱼塘与水生所养殖基临湖部分作

为本次存放疏挖出的污染底泥的场地，这几个堆场紧邻疏浚区，将设计为官桥湖湿地，疏浚底泥将作为湿地地基改造用土。总面积为52.3万ｍ２。

（4）底泥利用场地结构

由于所选地区未曾进行过地址勘查和地形测量工作，使得本设计缺少了原始地址和高程资料做依据，无法进行符合当地实际情况的底泥利用场地设计。因此，场地结构形式暂定如下，待进行勘测后再进行适当修改，以适应该地区的地质条件的要求。

场地采用鱼塘现有堤岸加固处理作为围埝。本工程将在场地顶层预留100～150ｃｍ，将其将设为湿地，将湖水用水泵抽至湿地内净化处理；雨季时，收获周边地区余水，通过湿地生物净化处理后排放至官桥湖，以改善官桥湖湖水水质。

2、污泥输送方案

本次工程场地紧邻疏浚区的四个鱼塘，与疏浚区间高程差别不大，本方案采用绞吸式挖泥船，直接通过密集区与车辆较多的道路，不会影响周边交通，与居民正常生活。

3、污染底泥的干化与处理、利用方案

（1）污染底泥的干化方案

污染底泥的干化有加药沉淀、场地主动排水、自然干化等多种方法。

加药脱水方法的原理是使污泥粒子改变物化性质，中和污泥颗粒的电荷，破坏污泥的胶体结构，同时使污泥颗粒凝聚成大的颗粒絮体，降低污泥的比阻抗，从而提高污泥的脱水性能。

主要排水法是指传统的疏浚污泥场地在上部水排出后即进入完全依赖自然条件的被动干化阶段，如蒸发、渗透等。被动干化过程效率低、历时长，不利于土地开发使用及景观恢复。在场地设置各种形式的排水系统，实现场地主动排水，是一种经济有效的污泥干化方法。各种脱水工艺比较见表7－5。

经过综合比较，结合官桥湖工程区实际条件，采用简单易行，实用性强，处理成本较低的加药沉淀法。

4、余水的处理

（1）余水处理及控制

疏浚过程中，绞吸式挖泥船挖掘污染底泥制成泥浆输送至场地，其体积扩大

5-10倍，泥浆自然沉淀后有大量余水需外排，余水处理及余水控制是环保疏浚的又一重要环节。

影响余水水质的主要因素有：对余水的处理工艺是否正确；处理实施水平；挖泥船作业量的调配是否合理；疏挖泥浆性质等。余水处理方法取决于泥浆的性质，同时全面考虑其他影响因素，采取相应的措施，从而可取得较好的费效比。

（2）处理依据

泥浆余水是否需要特殊处置及怎样处置，取决于余水中污染物的组分及含量、接纳余水水体的现状性质及水体功能，以及技术经济综合分析结果。

疏挖泥浆中的污染物主要以细颗粒物的形式存在，余水携带其进入受纳水体，因此悬浮物SS量是余水排放的关键性控制因子，SS是考核余水是否达标的主要指标，本工程确定余水排放悬浮物控制指标为：SS≤150ｍｇ／Ｌ。

（3）余水处理方案确定

由于底泥主要污染物是Ｎ和Ｐ，多吸附在颗粒物上，可通过自然沉淀去除，处理后的余水不会对水体产生较大的影响，因此余水可经自然沉淀后直接排入桥湖。

（4）余水处理工艺

余水采用自然沉淀方法，由疏挖区挖泥后运送至吹填区，根据滇池及巢湖等湖泊污染底泥疏挖及处理工程的实施经验，泥浆自然沉淀时间不少于48ｈ，余水可以达到排放标准。施工时，采用间歇吹填的施工方法，四处底泥利用场地轮流吹填，以确保泥浆自然沉淀时间达到48ｈ后，用污水泵将处理后的余水抽至官桥湖。