土工管袋淤泥固化技术在会昌县县城(老城区)疏浚工程中的应用

何廉清

(江西省赣农投资发展集团有限公司，南昌 330000)

1 工程概况

会昌县县城(老城区)防洪工程项目综合治理河道长度3.2km，其中疏浚河道总长3.2km；堤防总长2.679km，其中新建土堤1.043km，新建C15埋石混凝土防洪墙0.455km，古城墙加固0.939km，已建防洪墙0.306km，跨桥总长0.048km。抛石护岸堤段总长1.925km。新建富尾排涝站一座。对外交通主要靠公路，现在公路可直达各施工现场，交通便利。主要施工项目有河道疏浚工程、河岸治理工程、新建堤防工程、建筑物及其它工程等。

2 土工管袋淤泥固化技术的应用

2.1 技术原理

会昌县县城(老城区)防洪工程项目综合治理河道疏浚工程所使用的土工管袋为高强度、高韧性聚丙烯材质，且具有优良的抗化学腐蚀性及抗微生物性能，对于河底淤泥固化清淤过程较为适用。但遗憾的是，该聚丙烯材料降解速度较慢，如不妥善处理会造成环境二次污染[1]。此外，本工程所采用的土工管袋淤泥固化技术对作业场地要求较高，甚至需要在待治理河道旁新建厂房厂站；土工管袋淤泥固化处理脱水系统不存在任何机械伤害和电气伤害隐患，淤泥固化处理质量较高。从安全性、环保性、效率性、施工成本、固化质量、施工可行性等方面进行常见的排泥场脱水、机械固化、烧结固化、土工管袋固化等淤泥脱水处理技术的综合比较后，本工程选用土工管袋淤泥固化处理技术(见表1)。

表1 淤泥固化处理技术的比较

2.2 施工工艺流程

会昌县县城(老城区)防洪疏浚工程因增加了淤泥固化处理和余水处理等程序，与普通疏浚工程相比其施工过程更为复杂，工艺流程详见图1。

2.3 固化剂选型

本河道疏浚治理工程固化剂选型主要根据随机减量技术(random decrement technology，RDT)试验结果进行。试验开始前进行泥浆样本配置，试验开始后按照设计次数逐量投放不同类型的固化剂，通过比较淤泥固化试验结果进行最佳固化剂类型的选择及投放量的确定。在RDT试验确定出固化剂掺加量并掺入泥浆反应后，将泥浆灌入事先设计好的土工管袋内，进行余水水质的观察与检测，待达标后取出淤泥固化物并进行其含水率检测。

图1 淤泥固化处理和余水处理工艺流程

2.3.1 RDT试验

为进行固化剂选型，本工程在施工前制备出浓度为0.2%的固化剂溶液，并取出5份试样后按照1#-5#标号，对每份试样均搅拌30-40min后使其熟化备用，再制备2kg泥浆分装入5个容量500mL的烧杯内，并按1#-5#的次序分别编号。试验开始后通过注射器抽取1#固化剂溶液适量并注入1#水泥浆液内，再取相同容量的烧杯反复倾倒数次，直至固化剂溶液和水泥浆液充分融合后观察泥浆絮凝过程。再按照设计要求逐次增加固化剂溶液掺加量，并重复上述过程直到泥浆内出现较为明显的絮凝及固液相分离现象。其余几种固化剂溶液也进行相同处理，并进行固化剂溶液掺加量、絮凝时间及状态等的记录。

根据试验结果，并按照反应速度、絮凝团大小、絮凝团强度、固化剂溶液掺量的次序进行固化剂的选择。其中，反应速度能使疏浚河道内淤泥泥浆发生较大波动，促使固化剂作用的快速发挥；絮凝团尺寸过大会引发包水并增大淤泥含水率，若絮凝团尺寸过小则不容易挖除清理；絮凝团强度主要影响的是固液相混合物性能的稳定性，固化剂强度越大则会降低悬浮颗粒产生的可能性，并增大滤出速度；固化液掺量主要影响固化成本和清淤系统性能的稳定性[2]。

根据RDT试验结果，4#固化剂溶液发生絮凝反应的速度最快，固液相分离也最为明显，絮凝团块蓬松、立体，倾倒13-15次后絮凝团破碎，上清液较为清澈，淤泥固化效果最好，故作为最佳方案。1#和3#固化剂溶液絮凝效果较为接近，1#溶液溶解时间短，固化剂掺加量比4#溶液小，故确定为备选方案。

2.3.2 GDT试验

在RDT试验的基础上，再制备固化剂掺量0.2%的1#-4#溶液各20L，并制备50kg泥浆进行GDT试验。试验开始后，将1#固化剂溶液按设计比例逐量掺加进25kg泥浆内并反复倾倒，4#固化剂溶液也进行同样处理。待泥浆与固化剂溶液发生充分反应后通过漏斗逐次灌入小型土工管袋内，每条管袋内的剩余底泥均为25kg。待完全填充好土工管袋后从管袋外壁取样并进行固化物含水率的检测。检测结果显示，4#固化剂溶液的试验效果最好，出水速度更快，所以，本次土工管袋淤泥固化应采用4#固化剂溶液。

2.4 脱水处理

本工程在进行土工管袋淤泥固化施工场地布置时，应当依据场地大小及位置合理选择土工管袋，保证能充分利用固化场地，节省空间。会昌县县城(老城区)防洪工程项目综合治理疏浚工程所采用的土工管袋最大填充高度设计值取2.6m，待淤泥处理首次达到这一设计高度时应当暂停泥浆灌注过程，并待泥水彻底分离且大部分清液经由管袋滤出后再恢复填充过程。考虑到本疏浚工程淤泥固化土工管袋数量较为充足，管袋只要填充两次即可满足设计要求，根据土工管袋内淤泥含水率水平，全部管袋填充完毕后至少应等1个月管袋内淤泥才能完全固化。在1个月的固化期内应安排专人通过专用工具拍打和清理土工管袋外表面的污垢，缓解管袋滤孔可能发生的堵塞。

3 土工管袋淤泥固化质量控制

3.1 确定固化剂溶液和淤泥的最佳配比

本次清淤疏浚工程以普通轴流泵为固化剂水泵，并未采取添加变频电机及其他措施控制水泵转速，管道上也没有安装流量计，所以很难进行淤泥流量的确定，理论上而言，固化剂溶液和淤泥的最佳配比很难达到[3]。为此，应当采取措施获取固化剂溶液与淤泥实时流量数据，并将固化剂水泵更换为可调节流量型，在成本允许的情况下可采用PLC系统进行固化剂掺加量、淤泥流量等淤泥固化全过程的自动化控制。

3.2 管道堵塞的解决

淤泥的清杂处理主要在泥浆调节池内完成，但淤泥输送过程中仍会发生管道堵塞，一般堵塞都发生在PVC管的S形部位及其与土工管袋支管相连的球阀外侧，管道堵塞后若通过人工方式切开清淤管并用高压水枪冲扫，则浪费时间、影响进度。为有效解决清淤管袋堵塞问题，首先应对疏浚河道淤泥完全清杂，并将PVC管S形弯头更换为三通，将土工管袋支管球阀外侧及其与主管连接的三通更换为四通，一旦发生堵塞，可迅速打开阀门清除杂质，确保淤泥固化施工过程的顺利进行，具体见图2。

图2 管道堵塞的解决

3.3 土工管袋的后续处理

本次疏浚工程淤泥固化技术中所使用的土工管袋材料主要为聚丙烯，其降解速度缓慢，处理不当很容易造成白色污染，而且不能将其埋入农田、绿化带及河道，以免造成二次污染。出于材料降解和环境保护角度考虑，应当优先选用降解速度快、对环境污染小的管袋材料。

4 结 论

通过分析土工管袋淤泥固化技术在会昌县县城(老城区)防洪工程项目综合治理疏浚工程中的应用表明，在河道清淤脱水减容、工农业污染处理等方面的应用已经十分广泛的土工管袋清淤固化技术在小城镇河道治理清淤疏浚方面的应用还较为罕见。会昌县县城(老城区)防洪工程项目综合治理河道疏浚工程清淤实践表明，该技术对于各种规模的清淤河道均较为适用，且机械化程度低，无需配备大规模的清淤船设备，工期短，清淤固化效果明显，但PVC土工管袋不容易降解，若处理不当会造成环境的二次污染，应进一步寻求较好的替代管材。