怎样清理河道淤泥(各种河道清淤技术详解)

Posted 2023-05-26

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怎样清理河道淤泥(各种河道清淤技术详解)

我国中小河道淤积现象比较普遍，河道原有的调蓄洪水和防灾减灾的能力有所减弱。近几年国家加强了中小河道和农村河道的治理力度，其中清淤工程作为主要措施被广泛实施。下面本文汇总河道清淤方式。

01 常规清淤方式

1、干式清淤

干式施工法将河道进行分段并修筑围堰，之后利用水泵将围堰范围内的河泊积水排干，将水排干之后再进行清淤施工，清淤常根据施工现场场地条件采用长臂式挖掘机开挖或人工开挖的方式沿河道两岸进行清淤。干式清淤法的优点是清淤彻底，易于控制清淤深度，污泥浓度高，运输成本低，因而工程成本相对较低。缺点是，由于需要围堰排水，对两岸护坡安全有一定的影响，另外施工也会对两岸已建工程设施造成严重的损坏，对周边环境造成二次污染。同时，施工也需要对河道进行局部断流，因此，不适合雨季施工，也不适合不宜断流的河道施工。由此可见，干式清淤法较为适合两岸具有一定空间且便于断流施工的小型河道清淤。

2、半干式清淤

与干式清淤法类似，半干式清淤法也需要将河道进行分段并修筑围堰，区别在半干式清淤法不需要将河道积水完全排干，而是排至足够搅拌深度即可。施工方式采用高压水枪对河底淤泥进行冲刷破坏，再采用泥浆泵将泥浆抽吸排至淤泥集中处理区。对于河底无法冲刷破坏的渣土可采用人工清理或长臂式挖掘机开挖的方式，吊运至运渣车外运处理。半干式清淤的优点在于清淤彻底，操作简便，便于穿过桥梁和其他河道障碍物，使用管道输送泥浆也可避免运输途中的二次污染，减少对河道两侧居民的干扰。缺点是高压水枪、泥浆泵、加压泵等设备耗电量大，人工费用高。同时，施工也需要对河道进行局部断流，因此，不适合雨季施工，也不适合不宜断流的河道施工。由此可见，半干式清淤法较为适合便于断流施工的小型河道清淤，对于两岸的操作空间也有一定要求。

3、湿式机械清淤

湿式机械清淤法无需进行围堰排水，在带水环境下采用挖泥机械进行清淤施工。根据工作装置、底盘和结构形式的不同，可将典型的小型湿式机械分为下图中几类。

图9-4清淤机械分类

（1）两栖反铲式清淤机

两栖反铲式清淤机具有陆用挖掘和水上挖掘双重功能，该清淤机利用平底船作为机体，用于水上工作时，采用浮箱增人浮力用于承重，装有4支由液压油缸控制的带有沼泽轮的支腿用于水下挖掘定位，同时自备螺旋桨用于移动。采用反铲式挖掘的方法对淤泥进行挖掘，挖掘出的淤泥通过泥驳外运。两栖式反铲式清淤机的优点是：操作灵便，机动性强，能自行出入水域，具有自航能力，可用于清除硬质河底障碍物。它的缺点是：不连续工作，清淤效率低，对流态淤泥的淸理效果也较差，在施工过程中容易产生底泥扩散的现象。

表9-16

图9-5两栖反铲式清淤机

（2）小型链斗式清淤船

链斗式挖泥船是利用一连串带有挖斗的斗链，借上导轮的带动，在斗桥上连续转动，使泥斗在水下挖泥并提升至水面以上，同进收放前、后、左、右所抛的锚缆，使船体前移或左右摆动来进行挖泥工作。挖取的泥土，提升至斗塔顶部，倒入泥阱，经溜泥槽卸入停靠在挖泥船旁的泥驳，然后用拖轮将泥驳拖至卸泥地区卸掉。链斗式挖泥船优点是对土质的适应能力较强，可挖除岩石以外的各种泥土，且挖掘能力强，挖槽截面规则，误差极小，泥浆含水量较少。缺点是排泥设备较多，运泥方式工序繁杂，并且功率消耗大，工作噪音大，使用成本偏高，在施工过程中容易产生底泥扩散的现象。较为适宜长距离输送泥土或河面较宽阔的工程。

图9-6链斗式清淤船

（3）小型绞吸式清淤机

绞吸挖泥船是近年来用于河底清淤最常见、使用最广泛的挖泥船，它采用水上抛锚作业的方式，利用铰刀旋转、切削底泥，在河底土质为硬质土层时也可选用斗轮进行挖泥，形成的泥水混合液通过吸泥泵将泥浆吸入排泥管，再通过管道输送到排泥点。它的优点是可以将挖掘、输送、排出和处理泥浆等疏浚工序一次性完成，连续作业、生产效率高、成本低，并且绞吸式挖泥船挖掘工作面平整，开挖边坡深度易控制，施工质量好。缺点是排出泥浆需铺设管道，对河道通航具有一定的影响；并且，自航能力差，挖掘深度有限，对水流和波浪较为敏感，在施工过程中产生底泥扩散的现象需要通过设置保护罩进行控制绞吸式挖泥船较适宜挖掘非粘性软质土，如各类淤泥、松散沙土、松塑粘土，可以应用于各类疏浚工程。

图9-7绞吸式清淤船

绞吸式挖泥船主要参数

（4）小型吸盘式清淤船

吸盘式清淤船采用高压射流切割水底淤泥，形成浓度较高的泥浆，再用泥浆泵通过吸盘吸取泥浆，再进行尾排或边抛，实现清淤的目的。吸盘式清淤船的优点是，经济性好，与常规挖泥船（绞吸式、耙吸式、链斗式）相比，造价降低约1/3-1/2，开挖成本也可降低1/2-1/3；实用性高，可作业与常规船难以作业的桥孔、船闸等特殊区域；自航性能好，不会堵塞河道。缺点是，土壤适用范围小，只局限于非粘性疏松砂土质，对致密粘土层或固结砂夹层效率低，并且形成的冲刷面不规则，在施工过程中产生底泥扩散的现象也需要进行控制。由此可见，吸盘式清淤船可应用于底泥较为疏松的河道清淤工程。

图9-8吸盘式清淤船

（5）射流式清淤船

射流式挖泥船利用射流泵吸取河水并通过喷嘴对淤泥进行喷射，使形成的水-泥混合层不断移动至指定地点，完成清淤工作。它的优点是操作灵活、设备简单，清淤成本较低，且可以对其他挖泥船不易清除的区域如边坡、河道建筑边缘进行清理。它的缺点是工作环境要求苛刻，只能应用于比较狭窄、具有一定深度的河道；对淤泥成分也有较高的要求，只能清理泥或细砂类土质，中砂或更大的颗粒则没有明显清理效果，在施工过程中产生底泥扩散的现象也需要进行控制。由此可见，射流式清淤船可以应用于特定环境（狭窄、较深河道、边坡地带、淤泥细砂土质环境）的河道清淤工程。

（6）气动栗式清淤机

气力泵以压缩空气为动力进行吸排淤泥，利用真空泵筒吸泥，再利用压缩空气将泵筒中的淤泥排出，实现清淤的目的。气力泵清淤的优点在于在清除有害层的过程中，不会对周边水体造成剧烈扰动，更不会形成悬浮类胶体状物质的再悬浮和扩散，从而能避免在疏浚过程中的二次污染，起到生态保护的目的。缺点在于技术尚不成熟，只能用与局部清淤，不便于大规模地扩大使用。

该项目水系流域为城区河道，河流较小；穿过的主要为住宅区，两岸沿线居民区密集，岸边可操作空间较为狭窄，船舶无法通行。清淤应以干式清淤和半干式清淤为主。以其中的干挖清淤、水力冲挖清淤为主具体作业方式如下：

（1）干挖清淤：作业区水排干后，大多数情况下都是采用挖掘机进行开挖，挖出的淤泥直接由渣土车外运或者放置于岸上的临时堆放点。倘若河塘有一定宽度时，施工区域和储泥堆放点之间出现距离，需要有中转设备将淤泥转运到岸上的储存堆放点。一般采用挤压式泥浆泵，也就是混凝土输送泵将流塑性淤泥进行输送，输送距离可以达到200~300m，利用皮带机进行短距离的输送也有工程实例。干挖清淤其优点是清淤彻底，质量易于保证而且对于设备、技术要求不高；产生的淤泥含水率低，易于后续处理。

（2）水力冲挖清淤：采用水力冲挖机组的高压水枪冲刷底泥，将底泥扰动成泥浆，流动的泥浆汇集到事先设置好的低洼区，由泥泵吸取、管道输送，将泥浆输送至岸上的堆场或集浆池内。水力冲挖具有机具简单，输送方便，施工成本低的优点，但是这种方法形成的泥浆浓度低，为后续处理增加了难度，施工环境也比较恶劣。

02生态清淤

一、生态清淤的工作原理

生态清淤是指在无需抽干河流情况下，以遥控方式将污泥柔和地抽吸至岸上指定地点，整个清淤过程快速、彻底、卫生、干净。通过柔和的抽吸清理方式，底部淤泥不会产生湍流，因此不会污染河流水体。该吸泥装置在标准配置情况下(60 m3/h, 抽吸深度3.5m)运输参数如下：

重量：2600kg

装置尺寸：长×宽×高 = 6020mm × 2415mm × 2168mm

连接功率：16 kW, 32A。

底泥抽吸装置可以十分容易地运输至各种应用场所。通过采用合适的吊装工具，可将此设备从运输卡车上吊起，并放入到被清理的水体之内。

在标准配置情况下，抽吸深度为3.5m，可对河底多年沉积固化的矿化污泥进行疏松和运输处理。通过一台水泵和一套抗压软管系统，可将污泥/水混合物送往岸上用户指定地点，进行后续相应的处理和处置。这些运输软管是按模块方式组合而成，可以配置相应的浮球，最长距离可达300m。因此用户可以根据现场情况，自行设置泵送软管的距离。同时这些软管也是作为向浮舟上驱动部件供电的电缆载体。

吸泥装置在正常运转时，一般用在静止河面。如果用于流动河体，则流速不能超过 0.2m/s。要求河流液位是在0.8~3.5m范围之内(最低水深液位是0.8m)。

此套装置的主要工作特点：

1、清淤装置的总重量<3吨，运输时不需要特种运输车辆

2、带水作业，清淤时不需要抽干河体，清淤快速彻底

3、操作简单，干净卫生

4、装置为全不锈钢结构，坚固扎实，使用寿命长

5、工作时不会搅乱底部淤泥，造成水体污染或臭气扩散

整套吸泥装置可在岸边遥控操作，只需一个人工对以下设备功能进行控制：

1、各种移动方向的驱动部件

2、运输泵的开/关控制

3、清理耙的升/降控制

4、运输螺杆的开/关控制

5、平衡浮桶的操作

此外，淤泥抽吸装置还可以配置照明灯光，进行晚上作业。

整个过程是沿河底进行柔和抽吸和生态清淤，不会损坏自然的河床基地。通过液压调控装置，可以精确控制距离河床底部的抽吸高度。

通过声纳测试系统，可以实时显示河床底部基本地形和淤泥层厚度，并通过一台平板电脑可在岸边或办公室监视整个清淤过程。

二、河底淤泥层的测量

在进行生态清淤之前，必须进行测试调查淤泥层厚度，统计吸泥工程量。此时可以采用声纳测试仪测试确定河底的基本地形。通过GPS技术将测试点传送至用户指定的终端接收设备(例如手机或平板电脑)。在声纳测试时，同时按两种不同的频率进行, 一方面可将所谓固定的污泥层测出，另一方面可以将自然河底测出。通过这一方式，可以计算测出不同断面的沉积污泥厚度。

这些数据被传递至岸上的一台 PC、手机、平板电脑中。通过数值显示，操作人员可以立即知道吸泥机所处位置的瞬时河底基本情况。吸泥机另外还配置一个 GPS系统, 从而具有电子导航功能。

这些被测试的区域可以数值形式分成小块面积。因为可以精确计算吸泥机所在地的污泥厚度，可在吸泥之后就要求的吸泥厚度和实际消除厚度之间进行比较。每天多次对污泥固含量和含砂量进行多次测试确定并记录存档。

在生态清淤之后，建议再次进行一次声纳测试，这样可以了解清淤前后的整体情况。最后图表也作为下次清淤工作提供参考文件。

三、生态清淤的整体处理方案

一般来说，在生态清淤之前，必须进行一些前期准备工作。除了生态清淤之外，还必须对抽吸取出的黑浆淤泥进行处理处置。根据污泥性质和污泥污染程度的不同，所采用的后处理设备及其工艺也各不相同。常用的河底淤泥处理处置工艺可分成以下8个步骤：

Step 1：修剪水生植物和岸边植被

在选择各种生态清淤过程中，保护动植物生态环境，为两栖动物和鱼类提供良好生活环境是一个十分重要的评估条件。根据现场情况，可以事先进行以下工作：对岸边灌木和大树进行修剪;从河面上切割取出水生植物，例如芦苇、水花生等。

Step 2：河道预清理(分离取出粗大故障物质)

为了防止堵塞，必须事先对沉积淤泥中的粗大故障物质进行清理。此时可以在底泥抽吸装置上安装采用各种类型的格栅设备，对河道清理预处理，将各种故障物质(塑料袋、麻袋、可乐瓶、玻璃瓶、金属木块等)分离取出。安装过滤格栅的吸泥机械人首先沿着河底对淤泥进行筛分过滤，将上述故障物质分离取出。在此过程中，可对长期沉积的泥沙进行松化处理。

在进行预清理工作的同时，可以采用声纳测试系统，对河底淤泥深度和河底基本地形进行探测，并制作3D图纸。在了解了淤泥层厚度的基础之上，可以计算清淤工程用量。

Step 3：清理取出河底淤泥

在将所有故障物质分离取出之后，就可以进行生态清淤工作。具体操作过程如下：将一台耐磨损吸泥水泵安装在由全不锈钢材料制成的浮舟之上。通过一个液压升降设备，可将吸泥清理耙精确下沉至所需要的深度。浮舟和吸泥清理耙不会直接接触池底，损坏底部自然形成的河床基地。

升降装置内配置一个双头螺杆，可在收集运输淤泥的同时，对河底淤泥进行浓缩处理，在提高污泥固含量的同时进行抽吸处理。整个清淤过程是沿着河底进行柔和抽吸，不会产生湍流造成水体污染和河面臭气扩散。

传统的清淤方式十分复杂，除了抽干河流之外，还需要很多人工才可以将淤泥运送至岸上。与此相反，采用此机械人清淤不仅快速经济，最重要的是这种清淤方式最为安全可靠和卫生干净。在通常情况下，整个清淤过程只需一个人工。

Step 4：对水/污泥混合物进行筛分过滤处理

采用星盘筛(孔径 8mm)对水/污泥混合物进行筛分处理。此筛分装置安装在沉淀集装箱之上，筛下物流被收集在沉淀集装箱之内，均化之后泵送污泥中间储存池内; 筛上物质通过滑槽进入垃圾集装箱内。

Step 5：对水/污泥混合物进行机械性脱水处理

通过污泥脱水机可对水/污泥混合物进行脱水处理。在对这些沉积污泥进行脱水过程中，因为此污泥脱水系统是开敞式脱水系统，在有故障情况下可以立即中断，排除故障之后重新启动运转。根据目视情况，可以随时调整脱水污泥的处理能力和脱水质量。整套设备结构紧凑，噪声很低。因为河底淤泥中无机含量很高，一般在脱水处理之后，污泥固含量约为40%DS。因为脱水污泥固含量很高，一般可以堆放，十分容易运输和后续进行污泥处置。沉淀污泥和脱水污泥之后的浓缩比例额大约是在2.3。

Step 6：对脱水后沉积淤泥的处置

根据当地政府的规定来确定合适的处置途径，如果河底淤泥内不含有毒物质，可以考虑农用，填埋砂石坑或者用于建造高速公路两旁的防噪声墙。

Step 7：栅渣/粗大故障物质的处置

对过滤产生栅渣物质进行处置相对比较简单。这些物质主要是由树叶和树枝组成，约占比例95%。这些物质可作为堆肥材料而被回收利用。

对预处理时产生的粗大故障物质一般采用手工进行简单的初步捡楝筛分之后送往当地的垃圾处理站。也就说，这些垃圾被收集在集装箱，然后运往拥有营业执照的垃圾处置站。

四、生态清淤工艺的优点

与传统的清淤/挖泥方法相比较，例如湿法挖泥、干式挖泥或“铲拉”，生态清淤具有以下优点：

1、带水作业，无需排水就可以去除河底沉积物质

2、不会影响河岸边水生态环境和生物种群

3、通过水泵沿河底抽吸，不会产生浑浊液体，对河流水体和周围环境不会产生负面影响

4、通过这一处理工艺，可在很难靠近的区域进行清淤。通过声纳测试，还可对有些区域按等级优先进行清淤工作。

5、不需要淤泥沉淀区域，不需要污泥中间储存池，也不需要铺设临时卡车运输通道

6、被处置污泥体积大幅下降，因此运输费用和处置费用下降

7、脱水之后的沉积物质可放置在开敞式集装箱内运输

8、大幅降低淤泥体积，降低运输费用和后处置费用

五、总结

河道清淤是治理黑臭水体过程中最为重要的工程措施之一，传统的清淤方式十分复杂，采用智能机械人清淤可以快速经济、安全可靠、卫生干净地进行。在本项目中选择合适的河段采用生态清淤的方式进行清淤。

03暗涵清淤

暗涵清淤步骤：

1）现场勘察及钻探

通过现场实地考察，了解现场及小区周边情况，便于后续组织施工。另外通过工程钻探，获取暗涵的精确位置，为工作井设置提供依据。

2）增设工作井

由于整条暗涵基本没有现成的检查井，故需新增一定数量的工作井采用分段作业的方式，对整个暗涵进行清淤排查。

图9-16 暗涵清淤流程图

通过工程物探与工程钻探相结合的方式定位出暗涵具体走向的前提下，每隔50米左右开设一口1.5m×1.5m的工作井，共约6口井。该井既保证满足施工的要求，又要保证今后周边无安全隐患，既可作为当前工作井使用也可作为今后检修井使用。

工作井的具体施工流程如下：①施工现场密封围挡；②现场锯缝切割；③拆除围墙、修建临时围墙、回迁围墙；④人工挖土方、转运土方、外运土方；⑤井的盖板反梁、砼预制盖板的制作及安装；⑥周边环境的修复。

3）排气通风

施工人员进入工作井前，打开所有工作井进行通风约30~50分钟，井室内必须使大气中的氧气进入检查井中或用鼓风机进行通风换气，有毒气体探测仪测量井室内氧气的含量，施工人员进入井内必须佩戴安全带、防毒面具及氧气罐。

4）井室清捞

考虑到工作井内淤积度较高，用铁锹在井内打捞工作井中的飘浮物及垃圾，装袋斗车运至指定堆放点，再由自卸车弃置指定点。

5）下游抽水降水

先在下游设置两台抽水泵，加速上游暗涵排水降低水位。

6）围堰施工

先往相邻两座工作井内丢沙袋，当满足人员下井施工条件时，再人工下井堆砌围堰，围堰呈梯形状，上宽1.5米，下宽4米，高度2.5米，在围堰堆砌的同时，需要人工配合清除部分淤泥及配合水泵进行上游抽水，方可达到围堰体筑底夯实，达到围堰堵水的效果。

7）暗涵清淤

围堰封堵后，继续用渣浆泵对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，方可人工进入暗涵内清淤、排查。并时刻注意上游水位，设置2台备用渣浆泵，以免水位过高影响下游施工。

对于上层流质淤泥先采用渣浆泵抽吸排至沉淀池，然后再人工下井进入暗涵对下层硬质淤泥进行人工清挖，装袋拉至井口，运至指定地点。

在下井施工前对施工人员采取必要的安全措施，对暗涵内的砖、石、淤泥等残留物进行人工清理，直到清理完毕为止，最后人工进入暗涵内进行排查取证。

（四）、清淤工艺总流程

图9-17 清淤工艺总流程

河道进行分段围堰形式，排除河水后进行人工或机械清淤，用管道或密闭容器输送至预设的场地进行垃圾分离和淤泥脱水，淤泥垃圾分离和脱水临时施工场地暂设于选定厂址，脱水后淤泥通过运输车辆外运至弃土点。

1.站点选择

（2）收集可能的脱水场地信息资料。一般通过在当地小比例地形图或卫星图片上进行查找，向当地土地管理、城市规划部门咨询的方式获得；

（3）对可能的脱水场地信息资料逐个进行实地调查，从脱水场地使用、地质灾害等角度进行筛选，编写脱水场地调查报告；

（4）组织相关部门召开脱水场地选址专题工作会，初步确定脱水场地选取先后次序；

（5）对初选的脱水场地进行必要的勘测和地质调查，进行脱水场地选址方案比选，确定脱水场地场址，形成脱水场地选址专题报告。

脱水站点设计包括脱水位置、脱水站点服务范围、服务淤泥量、脱水工作时间安排、总平布置等。根据现场初步勘察，脱水站点位置初步设置在以下位置。