專利名稱：湖泊清淤及湖心島建造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及湖泊清淤方法，同時又是一種湖心島建造方法。屬于建筑技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，湖泊周邊大量工業(yè)和生活污水難以完全得到控制，導(dǎo)致湖內(nèi)底泥淤積嚴(yán)重，底泥中污染物含量普遍超標(biāo)，生態(tài)環(huán)境受到破壞，水體日益惡化，隨著水污染的加劇，水質(zhì)已無法滿足正常供水要求，甚至發(fā)生“藍(lán)藻爆發(fā)”、“黑潮”等突發(fā)性水質(zhì)惡化事件，直接威脅著區(qū)域供水和生態(tài)安全。污染物以及垃圾的大量沉積在湖泊中，日積月累，漸漸地形成越來越厚的泥 層，這不但使湖床提高，庫容減少，污染環(huán)境，影響交通，防洪排澇的功能深受影響。在汛期會洪水泛濫，危及堤防，造成水災(zāi)。為改善湖泊水環(huán)境質(zhì)量，清除湖泊底淤泥是清除污染內(nèi)源的唯一方法。在有效抑制底泥中污染物釋放的基礎(chǔ)上安全挖除污染底泥，提高水體自凈能力，從而為湖區(qū)環(huán)境修復(fù)創(chuàng)造條件。湖泊淤積治理已成為一個急需解決的問題。對城市湖泊進(jìn)行清淤，限制條件多、影響范圍大、影響因素多，需在清淤方式、運輸方式、堆場選擇、淤泥干化、尾水處理和防范二次污染等方面進(jìn)行優(yōu)化選擇，確定適合城市特點的治理方案。首先遇到的問題是清出來的淤泥沒地方放置，大量淤泥的處理也越來越成為一個棘手的問題。傳統(tǒng)的處理方法是事前準(zhǔn)備一塊價值較小的低洼地，把清淤產(chǎn)生的泥倒在該地塊上，自然干化后的泥土可以作為農(nóng)用土使用。隨著當(dāng)今河底淤泥中的污染物越來越多，濃度越來越高，甚至有些污染物毒性巨大，傳統(tǒng)的淤泥處理方法不盡人意，會嚴(yán)重的污染堆放地的土壤以及水源，加上淤泥往往有惡臭的異味氣體，使得堆放地周邊的空氣污染。如杭州的西湖把清出淤泥堆放在湖邊的山坡上，太湖把清出淤泥堆放在太湖的周邊，一下大雨，淤泥又回到湖里去了。其次遇到的問題是清淤過程中還會造成水體的污染，清出淤泥堆放在湖邊，無法及時處理，也造成的二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對這一問題，在大量前期研究的基礎(chǔ)上提出的新的綜合治理方案。目的在于滿足清淤功能的同時建造堤壩和湖心島，還能增加土地資源，建成濕地公園。本發(fā)明的技術(shù)方案包括清淤疏浚、淤泥運輸、堆場處理、淤泥固化、尾水排放，其特征是第一步，首先對湖泊及周邊的地質(zhì)地貌和的水文狀況進(jìn)行勘測，確定建造堤壩和湖心島的位置；第二步，在該位置的周邊進(jìn)行地基處理，打設(shè)排樁并聯(lián)成一體，建成高于水面的硬殼堤壩；第三步，在排樁圈閉的內(nèi)壁拋填濾料設(shè)置過濾層；第四步，對湖泊進(jìn)行清淤疏浚，就近堆放于硬殼堤壩圈閉的范圍內(nèi)，并將清淤疏浚的淤泥添加脫水固化劑；第五步，取固化后的淤泥加高周邊堤壩的高程，形成湖心島和島中湖；第六步，在湖心島的周邊堤壩沿邊護(hù)坡,并種植耐污泥的樹和草。所述的對湖泊及周邊的勘測，是為了找到并確定建造堤壩和湖心島的位置。一般要求地勢較高，地基穩(wěn)定，盡量靠近需疏浚清淤的水域，符合總體規(guī)劃布局要求。同時對地質(zhì)地貌、水文狀況、泥沙的物理化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行考察。所述的周邊地基處理，打設(shè)排樁是為了建成穩(wěn)定的堤壩，排樁之間聯(lián)成一起，互相支撐，圈閉成各種形狀的人工島或人工半島。硬殼堤壩采用呈“ Q ”型或“S”型的板樁，聯(lián)接而成，在板樁的兩端設(shè)有扣槽，互相扣鎖，互為支撐。以使板樁之間聯(lián)成一體。在板樁每個面都設(shè)有排水孔。所述的過濾層是在板樁圈閉的內(nèi)側(cè)設(shè)置一層濾芯材料，可采用普通發(fā)泡塑料濾板，也可采用土工布、陶粒、碎石、粗砂的一種或幾種。過濾層的結(jié)構(gòu)和尺寸是根據(jù)泥沙的物理化學(xué)指標(biāo)來確定的。所述的疏浚清淤可采用環(huán)保型清淤輸泥設(shè)備、軟粘土管道輸送設(shè)備或吸式挖泥船，把湖泊中的泥土進(jìn)行疏浚，堆放于硬殼板樁圈置的范圍內(nèi)。疏浚清淤部位不宜離堤壩太近，應(yīng)根據(jù)堤壩高度，通常選在離堤壩50米至300米以外取土。堤壩高度低時選取小值，高度高時選取大值。以免影響堤壩的穩(wěn)定。
所述的脫水固化劑，采用水泥、石膏、石灰、礦渣、粉煤灰、硫酸鈉和明礬之中的一種或幾種，配比與用量需對淤泥的成份進(jìn)行分析，根據(jù)淤泥的物理化學(xué)指標(biāo)來確定。一般在為淤泥質(zhì)量百分比的2% 30%之間。所述的加高周邊堤壩的高程，應(yīng)根據(jù)歷史水文資料計算好總疏浚清淤的泥沙量和建人工島所需的泥沙量。也可以設(shè)置島中湖，取島中湖的泥沙到周邊，加高周邊堤壩高程。在重點建筑物部位做好地基處理，在需要做碼頭、橋梁和道路的位置作好規(guī)劃預(yù)留。所述的種植和沿邊護(hù)坡是在島上種一些適合當(dāng)?shù)厣L的植物花草，用于改良土壤和美化環(huán)境，同時搞好環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡。本發(fā)明的積極效果由于在采用建造堤壩和湖心島的位置周邊進(jìn)行地基處理，打設(shè)排樁并聯(lián)成一體，快速建成穩(wěn)定的高于水面的硬殼堤壩。由于采用在排樁圈閉的內(nèi)壁設(shè)置過濾層，淤泥用管道輸送，就近堆放于硬殼堤壩圈閉的范圍內(nèi)，縮短了淤泥的搬運距離。不會因清淤建島造成二次污染，影響整個湖泊的水質(zhì)。由于添加了脫水固化劑，使淤泥固結(jié)快，強度大，縮短了湖泊的治理工期。由于湖泊得到了綜合治理，建成濕地公園，獲得大片土地資源。平衡生態(tài)，美化環(huán)境。本發(fā)明一不占地、二不轉(zhuǎn)移污染物、三投資省，四得益多的特點。能降低工程費用，縮短工期，對施工現(xiàn)場的環(huán)境影響極小，而且能夠治理二次污染，解決清淤后湖水舊病復(fù)發(fā)的難題，使湖泊得到綜合治理，一舉多得。是治理和美化湖泊切實可行的好辦法。


圖I為二接口樁柱截面圖，圖2為四接口樁柱截面圖，圖3為樁柱與板樁聯(lián)接圖，圖4為自聯(lián)板樁截面圖，圖5為湖心島平面圖，圖6為湖心島局部截面圖。包括樁柱芯(I)、樁柱扣⑵、板樁⑶、樁柱⑷、自聯(lián)板樁(5)、雄扣(6)、雌扣(7)、排水孔⑶、輸泥船(9)、輸泥管道(10)、內(nèi)坡(11)、硬殼堤壩(12)、過濾層(13)、島中湖(14)、護(hù)堤圈(15)、外水面
(16)、淤泥層(17)、鎮(zhèn)壓層(18)、內(nèi)水面(19)、吹填層(20)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例I :某市城區(qū)內(nèi)湖泊，湖底淤積了厚厚的污泥。污泥中含有大量的污染物，其污染和再懸浮作用是湖水污染的重要原因。污泥淤積，湖水變質(zhì)，湖容縮小，沼澤化嚴(yán)重。不得不下決心整治了，但是堆放污泥要占用土地，污染環(huán)境；運輸污泥拖泥帶水，污染道路；污泥填埋耗資耗地巨大，污泥資源化處理，談何容易。諸多問題一直困擾著湖泊的治理。本發(fā)明的治理方案包括堆場選擇、排樁打設(shè)、建造堤壩、清淤疏浚、管道輸泥、脫水固化、種植護(hù)坡，其特征是在湖泊中心選擇地勢較高，地基較穩(wěn)的部位，用振動錘打設(shè)一圈由板樁、樁柱互扣聯(lián)接而成排樁；在排樁圈閉的內(nèi)壁鋪一層土工布、一層碎石、一層粗砂，在排樁圈閉的外側(cè)拋填一層粗砂；采用環(huán)保型清淤輸泥船在離開排樁200米以外的區(qū)域吸 泥，對湖泊進(jìn)行清淤疏浚；經(jīng)輸泥管道將淤泥拌入6%的淤泥脫水固化劑，堆放于過濾層圈閉的范圍內(nèi)；取湖心島中已脫水固化的泥加高周邊堤壩的高程；在湖心島上栽楊樹、水杉樹，種植蘆葦、茭白、蒲草，并在周邊沿邊護(hù)坡。在清淤疏浚的同時建造湖心島。在湖泊中心選擇堆場作為湖心島位置，是為了清淤疏浚時輸泥管道(10)的等距離，以減少窩工時間，提高輸送效率。是地勢、地基、輸泥距離、規(guī)劃布局多個因素優(yōu)化確定的。用振動錘打設(shè)一圈并聯(lián)成一體的圓形的排樁，如圖5所示；排樁由板樁(3)、樁柱
(4)互扣聯(lián)接而成，如圖3所示；樁柱(4)有二接口樁柱和四接口樁柱兩種，中間為樁柱芯
(I)、邊上設(shè)有二個或四個樁柱扣⑵、截面圖如圖I、圖2所示；板樁(3)為拉長的“ Q ”型、每個面都設(shè)有排水孔(8)。過濾層(13)選用土工布、碎石、粗砂作為濾料；也可以打設(shè)兩層排樁，把濾料放置于兩層排樁之間，建成高于水面的硬殼堤壩(12)。在排樁圈閉的外側(cè)拋填一些粗砂，既作為鎮(zhèn)壓層(18)穩(wěn)定堤壩，又可以壓縮周邊淤泥，削弱其污染和再懸浮作用。采用環(huán)保型清淤輸泥船(9)在護(hù)堤圈(15)范圍以外的區(qū)域吸泥，并用封閉的輸泥管道(10)，不會造成水域的污染。對湖泊進(jìn)行疏浚，淤泥層(17)下降，經(jīng)輸泥管道(10)將淤泥堆放于硬殼堤壩圈閉的范圍內(nèi)，吹填層(20)形成自然內(nèi)坡(11)，內(nèi)水面(19)高于外水面(16)、淤泥慢慢地沉淀下來，經(jīng)過濾層(13)的清水排回到湖泊中。由于施工期間硬殼堤壩(12)內(nèi)的泥層和水面(19)均高于硬殼堤壩(12)外，形成由內(nèi)向外的一個張力，聯(lián)成一體的排樁形成緊箍，產(chǎn)生拉力，圓圓的湖心島就建成了。添加拌入的淤泥脫水固化劑，包括質(zhì)量百分比的水泥28%、石膏10%、石灰11%、礦渣35%、硫酸鈉8%和明礬8%。淤泥脫水固化劑的用量可根據(jù)淤泥填筑的部位不同而變化。取湖心島中已脫水固化的泥加高周邊硬殼堤壩(12)的高程，在湖心島中建立島中湖(14)，也為以后治理提供了堆場；湖心島需建造亭臺樓閣和道路橋梁的位置可進(jìn)行預(yù)壓和地基處理。這樣湖中有島，島中有湖，湖泊就更美了。島上栽楊樹、水杉樹種蘆葦、茭白、蒲草均為耐污泥的樹和耐污泥的草。植物吸收污泥中的氨、氮生長，污泥中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)能，實現(xiàn)污泥資源化。在島的周邊堤壩種植并沿邊護(hù)坡。湖泊清淤造島，解決了沼澤化問題，增加了蓄水量，增加土地資源，建成濕地公園。節(jié)省土地，節(jié)省費用，節(jié)省時間。 實施例2 :某某湖為某市的自來水廠的水源，由于長期受上游來水的自然沖刷，河道兩岸不斷被沖蝕，水土流失，日積月累，湖底漸漸地淤積起越來越厚的泥層。這不但使河床提高，湖容減少，污染環(huán)境，影響交通，而且在汛期會洪水泛濫，危及堤防，造成水災(zāi)。以往的清淤疏浚工程，把疏浚清淤的淤泥在湖邊堆放，一下雨湖邊的淤泥就回到湖中，總是清了又淤，淤了又清。治理工程往往是治標(biāo)不治本，工程效率較低。本發(fā)明的治理方案與實施例I基本相同，其特征是在確定建造堤壩和湖心島的位置的周邊插設(shè)自聯(lián)板樁(5)，自聯(lián)板樁(5)如圖4所示，兩端設(shè)有的雄扣(6)和雌扣(7)互扣聯(lián)接；在自聯(lián)板樁(5)圈閉的內(nèi)壁設(shè)置一層聚丙烯濾料，形成濾層(13);對湖泊進(jìn)行清淤疏浚的淤泥堆放于濾層(13)的范圍內(nèi)，從最低部位開始，采用薄層輪加，分層填筑，均衡上升，分層厚度控制在0.2 0.5米。經(jīng)多次堆筑達(dá)到設(shè)計高程。避免固定一點落料引起土體滑坡或堤壩滑移。
權(quán)利要求
1.一種湖泊清淤方法，包括清淤疏浚、淤泥運輸、堆場處理、淤泥固化、尾水排放，其特征是第一步，首先對湖泊及周邊的地質(zhì)地貌和的水文狀況進(jìn)行勘測，確定建造堤壩和湖心島的位置；第二步，在該位置的周邊進(jìn)行地基處理，打設(shè)排樁并聯(lián)成一體，建成高于水面的硬殼堤壩；第三步，在排樁圈閉的內(nèi)壁拋填濾料設(shè)置過濾層；第四步，對湖泊進(jìn)行清淤疏浚，就近堆放于硬殼堤壩圈閉的范圍內(nèi)，并將清淤疏浚的淤泥添加脫水固化劑；第五步，取固化后的淤泥加高周邊堤壩的高程，形成湖心島和島中湖；第六步，在湖心島的周邊堤壩沿邊護(hù)坡,并種植耐污泥的樹和草。
2.如權(quán)利要求I所述的一種湖泊清淤方法，其特征是在湖泊中心選擇地勢較高，地基較穩(wěn)的部位，用振動錘打設(shè)一圈由板樁、樁柱互扣聯(lián)接而成排樁；在排樁圈閉的內(nèi)壁鋪一層土工布、一層碎石、一層粗砂，在排樁圈閉的外側(cè)拋填一層粗砂；采用環(huán)保型清淤輸泥船在離開排樁200米以外的區(qū)域吸泥，對湖泊進(jìn)行清淤疏浚；經(jīng)輸泥管道將淤泥拌入6%的淤泥脫水固化劑，堆放于過濾層圈閉的范圍內(nèi)；取湖心島中已脫水固化的泥加高周邊堤壩的高程；在湖心島上栽楊樹、水杉樹，種植蘆葦、茭白、蒲草，并在周邊沿邊護(hù)坡。
3.如權(quán)利要求I所述的一種湖泊清淤方法，其特征是采用環(huán)保型清淤輸泥設(shè)備在離硬殼堤壩50米至300米以外取土。
4.如權(quán)利要求I所述的一種湖泊清淤方法，其特征是脫水固化劑，采用水泥、石膏、石灰、礦渣、粉煤灰、硫酸鈉和明礬之中的一種或幾種，用量為淤泥質(zhì)量百分比的2% 30%之間。
5.如權(quán)利要求I所述的一種湖泊清淤方法，其特征是硬殼堤壩采用呈“Q ”型或“S”型的板樁聯(lián)接而成，在板樁的兩端設(shè)有扣槽，在板樁每個面都設(shè)有排水孔。
6.如權(quán)利要求I所述的一種湖泊清淤方法，其特征是淤泥脫水固化劑，包括質(zhì)量百分比的水泥28%、石膏10%、石灰11%、礦渣35%、硫酸鈉8%和明礬8%。
全文摘要
湖泊清淤及湖心島建造方法，屬于建筑技術(shù)。包括清淤疏浚、淤泥運輸、堆場處理、淤泥固化、尾水排放，在清淤的同時建造湖心島。解決清淤后湖水舊病復(fù)發(fā)的難題。能降低工程費用，縮短工期，治理二次污染。具有不占地、不轉(zhuǎn)移污染物、投資省，得益多的特點。決了沼澤化問題，增加了蓄水量，增加土地資源，建成濕地公園，實現(xiàn)污染資源化。是治理和美化湖泊切實可行的好辦法。
文檔編號E02D5/03GK102733349SQ20111009646
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者周榮鑫, 應(yīng)林江, 李未材, 趙志方, 陳麗君, 陳國仙, 陳炬, 陶松壘, 魏博聞 申請人:浙江科技學(xué)院