本发明涉及环境岩土工程技术领域，特别涉及一种利用河湖淤泥建造人工生态岛的方法。
背景技术：
为了改善河流湖泊的水质，保证河道正常的泄洪能力和内陆航道的畅通，我国每年都要开展大规模的疏浚清淤工程，从而产生大量的疏浚淤泥。疏浚淤泥具有高含水率、高压缩性、低强度和低渗透性的工程特性，其中一些淤泥还含有重金属等污染物，因此很难直接用作工程材料。
淤泥改性是资源化利用的有效途径，即通过在淤泥中加入改性材料来改变淤泥颗粒的形态、大小以及物理力学性质，最终将这种废物变为土材料再利用。但很多河湖处于城市中心，体量庞大的改性淤泥需要进行异地处置，运输成本非常高，环境的二次污染风险大。
在城市中心河湖中利用改性淤泥建设人工岛，能改善城市河湖景观、利于河湖生态平衡，且能消纳大体量的河湖淤泥；同时淤泥改性能消纳城市及周边的固废材料，如电石渣、粉煤灰和建筑废渣等材料，实现这些废弃物的资源化利用。
技术实现要素：
本发明提供一种利用河湖淤泥建造人工生态岛的方法，现有技术中人工生态岛填筑土石方量巨大、成本高、环境兼容性差、易导致环境污染且人工岛牢固性和抗侵蚀性比较差，城市中心河湖淤泥去路的技术问题。
本发明提供一种利用河湖淤泥建造人工生态岛的方法，解决现有技术中人工生态岛填筑土石方量巨大、成本高、环境兼容性差、易导致环境污染且人工岛牢固性和抗侵蚀性比较差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用河湖淤泥建造人工生态岛的方法，包括：
沿人工生态岛的设计边界线打设围堰钢板；
执行河湖清淤，得到河湖淤泥；
筛分出所述河湖淤泥中的砂石等大颗粒固体物料，并向筛余泥浆中投加改性剂形成混合泥浆；将所述混合泥浆脱水形成改性泥饼；
将所述砂石等大颗粒固体物料回填到围堰内摊铺成砂石层，排出围堰内的水；
对围堰内砂石层进行原位固化处理形成砂石垫层；
在固化的砂石垫层上堆填改性泥饼；
使用护坡砖对砂石垫层以上岛体进行砌筑修坡。
进一步地，在清除围堰内的河湖淤泥的过程中，同时向围堰内回注水，维持围堰内外的水位平衡。
进一步地，在铺设所述砂石层过程中，对围堰内底部泥层钻孔取样，分析底部泥层物理力学性质，根据填筑量验算生态岛地基稳定性；
若地基泥层需要加固处理，则采用水泥土搅拌桩加固；
其中，所述搅拌桩的桩径、桩深和桩距则根据底部泥层物理力学性质确定。
进一步地，所述原位固化处理包括：将水泥与砂石拌和形成砂石浆，再经振捣碾压制成密实的高胶结强度砂石垫层。
进一步地，在堆填所述改性泥饼的过程中，每进行一次碾压就在碾压后的堆填结构上铺设一层透水土工网。
进一步地，在堆填所述泥饼过程中，每堆填0.5m碾压一次。
进一步地，所述方法还包括：在砌筑修坡后的岛上修筑排水沟和生态景观。
进一步地，所述方法还包括：
在岛体上设置监测岛体竖向沉降、横向位移指标的监测结构。
进一步地，所述方法还包括：
在执行建岛之前，对河湖淤泥多点位采样勘查，测定河湖淤泥物理力学指标，确定淤泥量和适用的清淤工艺；
根据待疏浚淤泥量和河湖周边环境设计生态岛面积、形状和高度；
其中，物理力学指标包括：砂石含量、有机质含量、污染物特性、天然重度、抗剪强度以及粒度成分。
进一步地，所述改性剂包括：电石渣、粉煤灰、石灰、水泥。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的利用河湖淤泥建造人工生态岛的方法，通过现场采集河湖底泥，并通过对疏浚淤泥进行筛分和改性制作成人工岛的原始筑岛材料，从而充分降低外运大量疏浚淤泥及建筑材料的繁琐操作和高成本问题；更重要的是，就地采用的河湖淤泥与所处河湖生态环境完全切合，从而保证人工岛的生态环境与河湖生态环境的兼容性，避免河湖污染；另一方面，也能达到清理河湖淤泥的作用，对于河湖疏浚有着积极意义；同时通过将河湖淤泥中的砂石选出作为人工岛的岛基层，并将砂石层进行原位固化处理，增强人工岛整体稳定性；堆填脱水改性后的河湖淤泥，构建人工岛生态结构，能够充分适应河湖的环境，具备良好的抗侵蚀能力，保证结构的强度和可靠性。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种利用河湖淤泥建造人工生态岛的方法，解决现有技术中人工生态岛填筑土石方量巨大、成本高、环境兼容性差、易导致环境污染且人工岛牢固性和抗侵蚀比较差的技术问题；达到了提升人工岛环境兼容性、可靠性以及经济性的技术效果。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：
采用河湖原生淤泥为材料，筛分改性后建造人工岛，减少外运建材，从而减少由之带来的成本高、污染重及环境耐受性差等一系列问题；同时，能够基于河湖淤泥建材对河湖天然的适应性，保证生态系统的统一性；此外，改性淤泥作为基本筑岛材料，具有抗冲刷、耐侵蚀的优点，使得人工岛具备更好的结构可靠性。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
一种利用河湖淤泥建造人工生态岛的方法，包括：
沿人工生态岛的设计边界线打设围堰钢板，即执行建岛之前，对河湖淤泥多点位采样勘查，测定河湖淤泥物理力学指标，确定淤泥量和适用的清淤工艺，从而针对性的了解河湖淤泥的状态，便于后续设计施工。
根据待疏浚淤泥量和河湖周边环境设计生态岛面积、形状和高度，通常据此进行人工岛的设计。
其中，物理力学指标包括：砂石含量、有机质含量、污染物特性、天然重度、抗剪强度以及粒度成分。
完成上述勘测设计之后，开始依据设计进行施工围堰，准备清淤操作，以获取必要的造岛材料。
通过河湖清淤，能够得到大量的河湖淤泥材料，提供充足的造岛材料，同时也能对河湖疏浚起到积极意义。
需要说明的是，在清除围堰内的河湖淤泥的过程中，同时向围堰内回注水，维持围堰内外的水位平衡，以保证围堰的结构强度，避免大量支护结构的使用，简化了造岛操作和设备投入。
进一步地，筛分出所述河湖淤泥中的砂石等大颗粒固体物料，向筛余泥浆中投加改性剂形成混合泥浆，将所述混合泥浆脱水形成改性泥饼，从而形成两种重要的造岛材料。
将所述砂石等大颗粒固体物料回填到围堰内摊铺成砂石层，排出围堰内的水，具体而言，就是以砂石材料作为岛基材料，构成具备一定强度的基础结构。
需要说明的是，过程中为了维持围堰的结构强度，通常是通过砂石填充的方式，将围堰的水排挤出来，直到将围堰内的水全部排出，此时围堰内充满了砂石填充料，保证围堰具备较好的结构强度和稳定性，同时，由于砂石本身来自于此处河湖环境，其对河湖环境的适应能力和耐侵蚀能力显著。
值得说明的是，在铺设所述砂石层过程中，对围堰内底部泥层钻孔取样，分析底部泥层物理力学性质，根据填筑量验算生态岛地基稳定性；
若地基泥层需要加固处理，则采用水泥土搅拌桩加固；
其中，所述搅拌桩的桩径、桩深和桩距则根据底部泥层物理力学性质确定。
进一步地，通过对围堰内砂石层进行原位固化处理形成砂石垫层，从而提升岛基的结构强度，增强整体稳定性。
具体来说，所述原位固化处理包括：将水泥与砂石拌和形成砂石浆，再经振捣碾压制成密实的高胶结强度砂石垫层。
在完成岛基填筑的情况下，在固化的砂石垫层上堆填改性泥饼，建造岛面环境，从而使得新形成的生态结构与河湖环境兼容适应。
具体而言，在堆填所述改性泥饼的过程中，每进行一次碾压就在碾压后的堆填结构上铺设一层透水土工网，通过透水土工网既可增强生态岛的整体稳定性，又可促进岛体后期的固结排水，缩短生态岛沉降稳定时间；
通常来说，每堆填0.5m碾压一次。
完成堆填之后，使用护坡砖对砂石垫层以上岛体进行砌筑修坡，保证泥饼堆填结构的稳定性和可靠性。
进一步地，所述方法还包括：在砌筑修坡后的岛上修筑排水沟和生态景观，保证生态性的同时保证结构的稳定性。
进一步地，所述方法还包括：
在岛体上设置监测岛体竖向沉降、横向位移指标的监测结构，保证人工岛的可靠性。
进一步地，所述改性剂包括：电石渣、粉煤灰、石灰、水泥。所述改性剂有如下技术效果：增大压滤脱水时泥饼的透水性，提高脱水率；水化反应和火山灰反应的生成物可提高改性淤泥的力学强度和耐水性；利用了电石渣和粉煤灰两种工业废渣，降低了改性成本，减轻了环境压力。
下面本实施例还通过一个具体的造岛方案说明本发明。
用管式淤泥取样器在某湖泊中多点位采样勘查，测得底部淤泥层平均厚度为1m，湖泊面积为70000m2，当前水深2m，室内试验测试结果如下：砂石含量10％(占干重)、有机质含量6％(占干重)、天然密度1.4t/m3、粘粒含量60％、无污染物，最终确定采用绞吸清淤，待疏浚淤泥量为70000m3；
在湖中心设计填筑圆形生态岛，直径为50m，总高度为4m；
沿设计的生态岛外边界线打设围堰钢板；
将围堰内淤泥绞吸上岸，同时向围堰内回注水，始终保持围堰内外的水位平衡；
对河湖进行全面绞吸清淤，疏浚泥浆输送至淤泥处理系统，先使用振动筛筛分出砂石，然后向每吨筛余泥浆中投加50kg改性剂(电石渣：粉煤灰：石灰：水泥＝3：4：1：2)形成混合泥浆，再将混合泥浆注入板框压滤机进行挤压脱水形成改性泥饼，共得到2500m3砂石和40000m3改性泥饼；
将淤泥中筛分出的砂石回填到围堰内摊铺成砂石层，排出围堰内的水，将钻探设备调入围堰内，对底部泥层钻孔取样，孔深为20m，分析可知底部泥层上部存在2m厚软弱层，决定采用水泥土搅拌桩对整个生态岛地基加固，搅拌桩的桩径为0.25m，桩深为10m，桩距为0.5m；
对围堰内砂石层进行原位固化处理，即将水泥与砂石拌和形成砂石浆，水泥总添加量为600吨，再经振捣碾压制成密实的高胶结强度砂石垫层；
在固化的砂石垫层上堆填改性泥饼，每填筑0.5m进行一次碾压并铺设一层透水土工网，最终所有改性泥饼均被填筑，构筑的生态岛高出水面1.5m；
使用护坡砖对砂石垫层以上填筑部分进行砌筑修坡，防止湖水直接冲刷侵蚀岛体，最后在生态岛顶面修筑排水沟和生态景观；
养护期过后，通常为30天，拆除围堰；
选定监测点，监测岛体竖向沉降、横向位移指标并设定稳定性预警值，若出现安全隐患，及时采取防范措施，确保周边生命财产安全。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的利用河湖淤泥建造人工生态岛的方法，通过现场采集河湖底泥，并通过对疏浚淤泥进行筛分和改性制作成人工岛的原始筑岛材料，从而充分降低外运大量疏浚淤泥及建筑材料的繁琐操作和高成本问题；更重要的是，就地采用的河湖淤泥与所处河湖生态环境完全切合，从而保证人工岛的生态环境与河湖生态环境的兼容性，避免河湖污染；另一方面，也能达到清理河湖淤泥的作用，对于河湖疏浚有着积极意义；同时通过将河湖淤泥中的砂石选出作为人工岛的岛基层，并将砂石层进行原位固化处理，增强人工岛整体稳定性；堆填脱水改性后的河湖淤泥，构建人工岛生态结构，能够充分适应河湖的环境，从而具备良好的抗侵蚀能力，保证结构的强度和可靠性。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。