一种河道淤泥固化处理工艺

摘要：本文以浦东河综合治理工程项目实例为背景，提出一种河道淤泥固化处理工艺。该工艺通过使用液态的固化剂混合液以高压旋喷的方式直接喷入河道淤泥中，在河道现场直接进行淤泥的搅拌混合，从而实现河道淤泥的固化处理，取得了经济高效，节约工期的良好效果。

关键词：河道清淤；固化处理；环保高效。

1.淤泥固化技术概述

现有技术中，河道清淤技术主要包括以下几种：1、排干清淤：通过修建临时围堰，把待施工段的河道截封住，然后抽排水进行干挖作业或水力冲洗，以实现清淤的目的；2、水下清淤：通过借助清淤船作为施工平台，将一系列清淤装置放在船上，然后可直接在水面上进行淤泥开挖作业，再通过输送管道将开挖出来的淤泥运输到岸上堆放场；3、环保清淤：通过使用专业环保清淤设备，实现二次污染防治，保证有效的清淤深度和位置［1］。

上述的河道淤泥固化处理工艺采用固化剂干粉的形式，使得搅拌时不容易搅拌均匀，固化效率低；另外，该工艺需要将淤泥输送至料仓搅拌，由于淤泥的触变性，输送淤泥至料仓费时费力，生产成本巨大［2］。

为了解决上述问题，本文的目的在于提供一种河道淤泥固化处理工艺，可以在河道现场直接进行淤泥的搅拌混合，省时省力，搅拌固化效率高。

2.工程概况

浦东河综合治理工程位于福州市晋安区，工程主要内容包括截污工程、清淤工程及景观工程。浦东河全长3872m，平均宽度约9~35m。河道设计常水位4.0m，20年一遇洪水位4.96m~7.56m。根据勘察报告显示：该河道淤泥层层厚2.7-18.2m，呈深灰色，饱和，流塑，干强度中等，韧性较差等特点。

综合治理建设内容包括：河道内淤泥固化处理、截污、调蓄池、行洪能力的保持和提升、以及长期水质在线监测系统等。浦东河为黑臭河道，通过综合治理要求水体不黑臭，透明度大于25厘米，溶解氧（DO）＞2mg/L，氨氮浓度（NH3-N）＜8mg/L，氧化还原电位（ORP）＞50mV，河床河面无垃圾，周边居民满意度调查满意度达90%以上。施工后使河道变深、变宽，河水变清，居民居住环境得到改善，达到“水清、河畅、岸绿、景美”的目标。

图1浦东河水系治理工程局部施工平面图

3.技术实施

1）本项目河道淤泥固化处理工艺，包括以下步骤：

预处理：采用泵水设备将河道内的表水抽排干净，直至露出河道底部的淤泥；

步骤一：对待固化处理的河道段的淤泥进行深度测量获得该河道段的淤泥深度，以及对该河道段的淤泥进行取样获得淤泥样本，对淤泥样本进行测试分析得出该河道段淤泥的成分以及含水率；

步骤二：根据步骤一得出的淤泥的成分，进行固化剂种类的选择，根据步骤一得出的淤泥的含水率确定固化剂与水的配比再进行混合，形成固化剂混合液；

步骤三：将固化剂混合液通过加压后以高压旋喷的方式直接水平喷入河道淤泥中，并使固化剂混合液到达步骤一测量得出的淤泥的深度；

步骤四：河道淤泥固化后产出固化土，使用挖掘设备挖出河道内的固化土并运输到指定位置。

2）上述所述步骤一包括以下子步骤：

a：在待固化处理的河道段选取若干个位置点作为测试点；

b：将取样装置分别竖直插入上述测试点直至人工无法再往下插入为止，标记插入的深度后，上提取样装置，取出取样装置中的淤泥，进行淤泥成分和含水率的测试，并分别记录上述位置点的河道淤泥的深度、成分和含水率；

c：根据记录的各测试点的河道淤泥的深度、成分和含水率，根据各测试点的河道淤泥的深度的总和求平均值计算该河道段的河道淤泥的平均深度，根据综合各位置点的河道淤泥的成分得出该河道段的河道淤泥的总成分，根据各测试点的河道淤泥的含水率的总和求平均值的方法得出该河道段的河段淤泥平均含水率；

d：根据河道淤泥的平均深度，得出固化搅拌伸入的深度；根据河道淤泥的总成分，选择固化工艺所采用的固化剂的种类；根据河道淤泥的平均含水率，得出固化剂与水的配比。

3）上述步骤二中使用河道淤泥取样装置进行河道淤泥的深度测量以及淤泥的取样，所述河道淤泥取样装置包括取样仓、取样标尺、挡板座和开仓推杆；使用该河道淤泥取样装置对河道淤泥同时进行深度测量以及取样，包括如下步骤：

关闭并锁紧仓盖，使挡板座位于取样仓的底端；

向下推动开仓推杆，开仓推杆下端对仓门施加向下的力，仓门受力打开，开仓推杆顶住仓门；

将取样装置竖直立在河道淤泥的表面，通过取样手柄下压取样仓，河道淤泥被压入取样仓，挡板座受到淤泥挤压上移，记录取样完成后，将取样仓内淤泥排出取样仓。

4）上述步骤三采用作业挖掘机来进行固化剂混合液和河道淤泥的搅拌混合，所述作业挖掘机包括挖掘机本体和装配在挖掘机本体上的固化动力头，固化动力头包括分流器、钻杆组件、动力箱和快速连接头；使用该作业挖掘机对固化剂混合液和河道淤泥进行搅拌混合的方法，包括以下步骤：

挖掘机本体驱动固化动力头移动到待混合的河道段，并驱动固化动力头竖直往下运动伸入河道淤泥中；

高压泵启动，将固化剂混合液加压后泵入固化动力头中；

固化动力头通过驱动组件驱动边往下运动边旋转，加压后的固化剂混合液从喷嘴喷出，直至到达步骤一所述的淤泥深度；

空气压缩机启动，压缩空气从气嘴喷出，扩大固化剂混合液与河道淤泥搅拌混合的面积。

4.实施效果

本项目首先使固化剂与淤泥接触前就与水混合形成固化剂混合液，省去了常规工艺中洒干粉导致的配比不精确，固化剂干粉散布不均匀的问题，同时大大节约了固化剂的用量；

其次，利用带旋喷的固化动力头的作业挖掘机在岸上可直接将固化剂混合液喷入河道现场的淤泥中，一方面，无需进行水上作业，另一方面，可以在河道现场直接进行淤泥的固化，无需将淤泥输送上岸后再行处理，省时省力，固化效率高；再者，采用高压旋喷的方式往河道淤泥中喷入加压的固化剂混合液，在实现常规的固化剂与淤泥混合的同时，利用高压旋喷对河道淤泥的切割作用，进一步提高了搅拌的效率，方便固化工艺的进行和完成。