城市暗涵清淤技术的相关分析

摘 要：城市暗涵的施工作业面小，空气流动性较差，可造成城区黑臭水體，治理难度较大，危险性较高，亟需采用有效的清淤技术，同时加强安全管理。对此，本文首先对城市暗涵清淤要求进行介绍，然后对几种常见的暗涵清淤施工技术进行分析，并对城市暗涵清淤施工中的安全管理要点进行详细探究。

关键词：暗涵清淤;要求;清淤技术

1 引言

很多城市河道空间被侵占以及挤压，或者被改造为暗涵，可对河道排涝、蓄水等功能造成较大影响。另外，城市地上建筑部分污水排入至暗涵中，由于暗涵长期处于黑暗以及密封空间中，当淤泥沉积后发臭，污染问题严重。为了避免暗涵对河道生态环境造成不良影响，要求采用有效的暗涵清淤施工技术。因此，对暗涵清淤技术进行深入研究意义重大。

2 城市暗涵清淤要求

现如今，城市化建设进程不断加快，很多河道空间被侵占，并被改造为暗涵，可造成严重的污染问题。在城市暗涵清淤施工中，应采取有效措施打开暗涵，然后排污。部分暗涵上覆有建筑工程，很难将暗涵恢复至明河，对此，需对暗涵进行截污、清淤以及维护管理，及时恢复河道生态环境。

3 几种清淤技术在暗涵整治中的运用

3.1 机器人清淤

水下爬行机器人可以在暗涵内部进行水下连续作业，操作较方便，可消除人工入涵作业各种安全风险，机器人作业原理如图1。相对于人工操作检测判断淤泥堆积情况来说，机器人的利用在精度和准确度上都有较大提高，利用摄像探头，可以直观地观测到暗涵内底部淤泥堆积情况，避免了人为凭经验判断可能出现的偏差，作业流程如图2所示。

机器人在水下清淤疏浚过程中不引起环境的二次污染，不需要大面积破路施工，可直接在水下作业，施工期不影响暗涵正常排水，具有安全性高、高效、节能、方便操作、劳动强度小、适应作业范围广等优点。但清淤机器人清淤能力有限，目前既有产品清淤能力仅150m3/d（含水），剔除含水率只有约70m3/d～80m3/d（实测），无法满足平均每天清淤量1500～2000m3要求，且费用高昂;另外，清淤机器人遇大块石、钢筋、钢管等坚硬物，无法处理、容易损坏，且维修不便（需专业潜水工下水检修），不适合高强度的清淤作业。

3.2 绞吸式挖泥船清淤

绞吸式清淤主要由绞吸式挖泥船完成，绞吸式挖泥船由浮体、铰绞刀、上吸管、下吸管泵、动力等组成，集挖、运、吹一体化。绞吸式挖泥船是利用绞刀绞松河底土壤，与水充分混合并形成泥浆，通过泥浆管吸入泵体，然后再经排泥管排放至排泥区。在绞吸式挖泥船的实际应用中，钢桩布置及定位原形式如图1所示。在实际施工中，挖泥、运输以及卸泥可实现一体化，自动化水平比较高。但是，城市暗涵清淤中，一般采用带有铰刀绞刀的绞吸挖泥船。需要注意，部分城市暗涵箱涵尺寸比较小，以皇岗河为例，断面仅6m*5.5m，绞吸式挖泥船无法施展。

3.3 挖机+铲车清淤

挖机+装载机清淤方案施工效率较高，每处开口作业面，挖机+装载机+吊车或挖机+装载机+吸污车每小时可清淤约20m3。一般小型挖机（PC40）外型尺寸为5440×2000×2545mm，小型装载机外形尺寸为5450×1960×2520mm，完全适用于暗涵尺寸较大段（如本工程暗涵尺寸6m×5.5m），施工时要求暗涵内通风良好，具备小型机械及施工人员入内施工条件。除此之外，还需采用临时围堰，保证干地施工条件，清淤作业时需破开箱涵顶板入内施工。

箱涵开口、围堰、导流，形成干地施工条件后，可以考虑挖机+装载机入涵清淤。挖机负责前面开道、松动沉积淤泥，装载机负责将淤泥从作业面转运至开口处，再用吊车或吸污车转运至地面。为提高工效，一般每条涵配置1台挖机+4台铲车，每2台铲车为一组，前后相距10m，采用接力方式将淤泥从开挖面倒运至开口处。

开口处淤泥出涵方式（即垂直运输）主要有：

3.3.1 吊车+渣斗。渣斗容量约4m3，载重约8～9t（含自重），配置50t吊车，每小时出渣4～6斗约16～24m3，每天约400m3，满足清淤强度要求。

3.3.2 吸污车。涵内挖机+铲车将淤泥从开挖面转运至开口点，地面上选用22m3吸污车，每小时可装满1车（含准备工作），剔除含水量，每小时约可装运10m3淤泥，同时布置2台吸污车，每小时可装运20m3淤泥，满足清淤强度要求。

3.3.3 拖泵。从开口点吊一台60拖泵下涵，受料点接受挖机+铲车从开挖面转运出来的淤泥，利用拖泵+泵管将淤泥泵到地面，每小时可超过30m3，满足清淤强度要求。

当利用吊车+渣斗或拖泵出渣时，地面上还需建相应沉淀池，用于临时堆放从箱涵转运上来的淤泥，采用自然脱水或添加生石灰等方式加速脱水，以便及时清运出场。

4 暗涵清淤的安全管控措施

4.1 通风设施

暗涵施工属有限空间作业，涵内空气质量差，富含有毒有害气体，因此通风至关重要。采取自然通风和机械通风模式。

4.1.1 自然通风

作业前，通过暗涵各开口点、出入口、作业区及上下游检查井等进行自然通风。现场1780m箱涵只有3个开口点，每个开口点负责约450m作业区域。

要求通风口必须保证50m一个，达不到要求的要想办法开挖造井，保证通风。

4.1.2 机械通风

纵向通风，组织专业技术人员佩戴供氧式防毒面罩，同时还需携带便携式有毒气体检测报警仪，然后划船进入暗涵中进行监测，判断暗涵中是否有有毒气体或者可燃气体，同时还应判断暗涵顶部气体在火花影响下是否会发生爆炸事故，采用低压风，由轴流通风机生产，大风机设置在开孔处，工作段内的检查井要设置抽风机，作为暗涵施工循环通风，驱出废气，补充新鲜空气，改善作业条件。

两个检查井之间，从进口采用压入式通风，风机安装在暗涵检查井处，在上下游2个相邻检查井处采用大功率排气扇向外抽风。压入式风机与排气扇交叉布置到整条暗涵;暗涵内设置空气检测报警器随时监测暗涵内空气浓度。清淤工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。并用固定围栏维护、专人监管，防止人员坠落。有害气体浓度较大时，在两个工作井处各增设一台鼓风机，加强管涵内空气流通。

横向通风，在施工进出入口、顶板开口处分别布置SDS-5.6/30送风机，通过应用三条送风管，持续向暗渠中送风。对于通风管，可应用直径为为0.8m的拉链式软管，可将其设置在暗涵顶板下放，风管每间隔50m设置一个送风闸口，对各段送风量进行控制，然后根据施工进度，风管自开口处往工作面逐段安装。作业区横断面平均风速不小于0.8m/s或通风换气次数不小于20次/h。

主涵箱涵单孔结构空间断面积约为33平方米，按照《地下有限空间作业安全技术规范第2部分：气体检测与通风》（DB11/852.2-2013）要求，作业区横断面平均风速不小于0.8m/s或通风换气次数不小于20次/h，现SDS5.6/30风机流量为15000～23700m3/h。

计算公式：N=V×n/Q其中：N指的是风机数量（台）;V指的是场地体积（m3）;n指的是换气次数（次/时）;Q指的是所选风机型号的单台风量（m3/h）。

Q=V×n/N=33×425×20/16=17531m3/h，所以主涵单孔应布置该轴流式风机16台，开口上下游单口各8台，可达到通风要求。

计算公式：Q（m3/h）=3600×S×V其中：S—横断面面积，V—横断面平均风速，Q-所需风量。

Q=3600×33×0.8=95040m4/h，单孔主涵布置16台该轴流风机可满足要求。

按照《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）要求，每人应供应新鲜空气3m3/min，全断面开挖时风速不应小于0.15m/s，但均不应大于6m/s。

采用该规范进行校核，每人供应新鲜空气180m3/h，主涵16台风机可同时供500人使用，完全可满足要求;风速0.15m/s小于0.8m/s，也可满足要求。

4.2 气体检测与隔离式作业

在有限空间中进行作业时，首先需进行气体检测，在暗涵清淤施工中，有害气体浓度可能会发生变化，因此需采用专业设备对有害气体进行监测，当监测设备发出报警时，应立即组织技术人员撤离。在气体检测过程中，每15min记录1次，判断气体浓度变化情况，结合检测结果制定安全防护措施，保障现场工作人员生命安全。由于暗涵清淤作业空间中的气体浓度变化比较大，因此，清淤技术人员应佩戴专业隔离式呼吸设备，避免受到有毒有害气体影响，保障作业人员安全。

4.3 施工用电安全措施

（1）对于暗涵清淤现场临时用电，必须确保符合《施工现场临时用电安全技术规范》相关规定。（2）在清淤现场设备安装和维修中，必须由专业技术人员负责，对于现场用电设备，应合理分级配电。（3）对于总配电箱、分配电箱，需进行重复接地，并采用焊接或者压接方式进行连接。（4）对于所有电气材料以及元件，均应通过正规渠道以及厂家选购。（5）在清淤施工现场，值班电工必须严格值守自身岗位，并经常对施工现场线路和设施进行巡视检查，及时发现问题，并通知专业技术人员妥善解决。（6）对于配电房、库房、重要电气设备库房等，需配备灭火器，同时配电房房门应向外开启，并做好防雨措施，对于配电箱外壳，需采用铁制，并且确保符合安全用电标准，各类电箱必须设置短路以及漏电保护装置。（7）对于现场电气设备，不仅需作保护零线，同时还应在负荷前端安装短路和漏电保护装置，加强导线保护。在各类设备使用管理中，应保证责任到人，组织专人悬挂标志牌，当发现故障后，及时通知主管人员，并安排专业人员及时处理。

4.4 机械设备安全

（1）在各类机械设备和机具使用前，必须组织专职人员进行全面检查，同时还应做好必要的试验检测以及维修保养，保证处于良好使用状态。各个技术工种必须经过专业培训，并通过考核，保证持证上岗，避免违章作业。大型机械设备保险、限位装置防护指示器必须保证安全性和可靠性。（2）各类机械设备与输电线路之间应保持安全距离。（3）在机械设备运行过程中，必须保证停放稳固，同时杆幅度指示器应灵敏可靠。（4）对电缆线绝缘性能进行监测，避免有接头，同时避免在使用过程中乱拖乱拉。（5）制定完善的机械设备保养制度，在机械设备使用全过程中，都应结合实际情况使用清洁润滑、紧固、调整等措施。（6）如果需进行夜间施工，应保证良好的照明条件。

4.5 施工现场安全管理措施

（1）在每日施工前，對机械设备使用安全性进行检查，施工现场工作人员必须严格依据安全操作规程进行施工。（2）对于施工现场运输车，必须服从指挥，保证信号齐全，在过岔口时，如果遇障碍物，应减速鸣笛，并由专人负责指挥。（3）在暗涵清淤施工现场，悬挂安全标语，当作业人员以及管理人员进入施工现场后，必须佩戴安全帽，对于危险施工区域，不仅需设置警示标牌，同时还应采取安全防护措施。特殊工种必须持证上岗，现场管理人员严格履行自身工作职责，加强施工现场监督管理。（4）如果施工现场采用封闭施工方式，则门卫、环保人员等不能进入施工现场，如果有事必须进入施工现场，则应在门卫处做好记录，并由管理人员为其介绍安全注意事项。（5）施工现场道路必须保证通畅性，对于施工现场临时设施、水、电等，应根据施工组织设计要求合理布置，对于配电房以及发电机房，需由专人负责管理，无关人员禁止入内。（6）在施工现场周边，需设置安全防护板，并悬挂警示牌，设置警示灯。

5 结语

综上所述，本文主要对城市暗涵清淤施工技术以及现场安全管理要点进行了详细探究。城市暗涵对于生态环境的影响比较大，要求采用适宜的清淤施工技术。暗涵清淤施工技术类型较多，不同清淤技术均有一定的应用优势，要求结合实际情况选择适宜的技术类型。另外，在暗涵清淤施工中，施工现场环境复杂，现场作业人员可能会受到有毒、有害气体的影响，因此，必须加强施工现场安全管理，尽量采用机械设备进行暗涵清淤，加强暗涵通风管理，对施工现场机械设备、水、电等进行安全管理，确保各类设备处于正常运行状态，保证施工人员能够掌握安全施工规范。

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作者简介：吴东海（1973-），男，湖南怀化人，侗族，工程师，一级建造师（市政），本科，工作方向：市政工程。