专利名称：湖泊清淤及湖心岛建造方法
技术领域：
本发明涉及湖泊清淤方法，同时又是一种湖心岛建造方法。属于建筑技术。
背景技术：
随着经济社会的快速发展和城市化进程的不断加快，湖泊周边大量工业和生活污水难以完全得到控制，导致湖内底泥淤积严重，底泥中污染物含量普遍超标，生态环境受到破坏，水体日益恶化，随着水污染的加剧，水质已无法满足正常供水要求，甚至发生“蓝藻爆发”、“黑潮”等突发性水质恶化事件，直接威胁着区域供水和生态安全。污染物以及垃圾的大量沉积在湖泊中，日积月累，渐渐地形成越来越厚的泥 层，这不但使湖床提高，库容减少，污染环境，影响交通，防洪排涝的功能深受影响。在汛期会洪水泛滥，危及堤防，造成水灾。为改善湖泊水环境质量，清除湖泊底淤泥是清除污染内源的唯一方法。在有效抑制底泥中污染物释放的基础上安全挖除污染底泥，提高水体自净能力，从而为湖区环境修复创造条件。湖泊淤积治理已成为一个急需解决的问题。对城市湖泊进行清淤，限制条件多、影响范围大、影响因素多，需在清淤方式、运输方式、堆场选择、淤泥干化、尾水处理和防范二次污染等方面进行优化选择，确定适合城市特点的治理方案。首先遇到的问题是清出来的淤泥没地方放置，大量淤泥的处理也越来越成为一个棘手的问题。传统的处理方法是事前准备一块价值较小的低洼地，把清淤产生的泥倒在该地块上，自然干化后的泥土可以作为农用土使用。随着当今河底淤泥中的污染物越来越多，浓度越来越高，甚至有些污染物毒性巨大，传统的淤泥处理方法不尽人意，会严重的污染堆放地的土壤以及水源，加上淤泥往往有恶臭的异味气体，使得堆放地周边的空气污染。如杭州的西湖把清出淤泥堆放在湖边的山坡上，太湖把清出淤泥堆放在太湖的周边，一下大雨，淤泥又回到湖里去了。其次遇到的问题是清淤过程中还会造成水体的污染，清出淤泥堆放在湖边，无法及时处理，也造成的二次污染。
发明内容
本发明针对这一问题，在大量前期研究的基础上提出的新的综合治理方案。目的在于满足清淤功能的同时建造堤坝和湖心岛，还能增加土地资源，建成湿地公园。本发明的技术方案包括清淤疏浚、淤泥运输、堆场处理、淤泥固化、尾水排放，其特征是第一步，首先对湖泊及周边的地质地貌和的水文状况进行勘测，确定建造堤坝和湖心岛的位置；第二步，在该位置的周边进行地基处理，打设排桩并联成一体，建成高于水面的硬壳堤坝；第三步，在排桩圈闭的内壁抛填滤料设置过滤层；第四步，对湖泊进行清淤疏浚，就近堆放于硬壳堤坝圈闭的范围内，并将清淤疏浚的淤泥添加脱水固化剂；第五步，取固化后的淤泥加高周边堤坝的高程，形成湖心岛和岛中湖；第六步，在湖心岛的周边堤坝沿边护坡,并种植耐污泥的树和草。所述的对湖泊及周边的勘测，是为了找到并确定建造堤坝和湖心岛的位置。一般要求地势较高，地基稳定，尽量靠近需疏浚清淤的水域，符合总体规划布局要求。同时对地质地貌、水文状况、泥沙的物理化学指标进行考察。所述的周边地基处理，打设排桩是为了建成稳定的堤坝，排桩之间联成一起，互相支撑，圈闭成各种形状的人工岛或人工半岛。硬壳堤坝采用呈“ Q ”型或“S”型的板桩，联接而成，在板桩的两端设有扣槽，互相扣锁，互为支撑。以使板桩之间联成一体。在板桩每个面都设有排水孔。所述的过滤层是在板桩圈闭的内侧设置一层滤芯材料，可采用普通发泡塑料滤板，也可采用土工布、陶粒、碎石、粗砂的一种或几种。过滤层的结构和尺寸是根据泥沙的物理化学指标来确定的。所述的疏浚清淤可采用环保型清淤输泥设备、软粘土管道输送设备或吸式挖泥船，把湖泊中的泥土进行疏浚，堆放于硬壳板桩圈置的范围内。疏浚清淤部位不宜离堤坝太近，应根据堤坝高度，通常选在离堤坝50米至300米以外取土。堤坝高度低时选取小值，高度高时选取大值。以免影响堤坝的稳定。
所述的脱水固化剂，采用水泥、石膏、石灰、矿渣、粉煤灰、硫酸钠和明矾之中的一种或几种，配比与用量需对淤泥的成份进行分析，根据淤泥的物理化学指标来确定。一般在为淤泥质量百分比的2% 30%之间。所述的加高周边堤坝的高程，应根据历史水文资料计算好总疏浚清淤的泥沙量和建人工岛所需的泥沙量。也可以设置岛中湖，取岛中湖的泥沙到周边，加高周边堤坝高程。在重点建筑物部位做好地基处理，在需要做码头、桥梁和道路的位置作好规划预留。所述的种植和沿边护坡是在岛上种一些适合当地生长的植物花草，用于改良土壤和美化环境，同时搞好环境保护和生态平衡。本发明的积极效果由于在采用建造堤坝和湖心岛的位置周边进行地基处理，打设排桩并联成一体，快速建成稳定的高于水面的硬壳堤坝。由于采用在排桩圈闭的内壁设置过滤层，淤泥用管道输送，就近堆放于硬壳堤坝圈闭的范围内，缩短了淤泥的搬运距离。不会因清淤建岛造成二次污染，影响整个湖泊的水质。由于添加了脱水固化剂，使淤泥固结快，强度大，缩短了湖泊的治理工期。由于湖泊得到了综合治理，建成湿地公园，获得大片土地资源。平衡生态，美化环境。本发明一不占地、二不转移污染物、三投资省，四得益多的特点。能降低工程费用，缩短工期，对施工现场的环境影响极小，而且能够治理二次污染，解决清淤后湖水旧病复发的难题，使湖泊得到综合治理，一举多得。是治理和美化湖泊切实可行的好办法。
图I为二接口桩柱截面图，图2为四接口桩柱截面图，图3为桩柱与板桩联接图，图4为自联板桩截面图，图5为湖心岛平面图，图6为湖心岛局部截面图。包括桩柱芯(I)、桩柱扣⑵、板桩⑶、桩柱⑷、自联板桩(5)、雄扣(6)、雌扣(7)、排水孔⑶、输泥船(9)、输泥管道(10)、内坡(11)、硬壳堤坝(12)、过滤层(13)、岛中湖(14)、护堤圈(15)、外水面
(16)、淤泥层(17)、镇压层(18)、内水面(19)、吹填层(20)。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例I :某市城区内湖泊，湖底淤积了厚厚的污泥。污泥中含有大量的污染物，其污染和再悬浮作用是湖水污染的重要原因。污泥淤积，湖水变质，湖容缩小，沼泽化严重。不得不下决心整治了，但是堆放污泥要占用土地，污染环境；运输污泥拖泥带水，污染道路；污泥填埋耗资耗地巨大，污泥资源化处理，谈何容易。诸多问题一直困扰着湖泊的治理。本发明的治理方案包括堆场选择、排桩打设、建造堤坝、清淤疏浚、管道输泥、脱水固化、种植护坡，其特征是在湖泊中心选择地势较高，地基较稳的部位，用振动锤打设一圈由板桩、桩柱互扣联接而成排桩；在排桩圈闭的内壁铺一层土工布、一层碎石、一层粗砂，在排桩圈闭的外侧抛填一层粗砂；采用环保型清淤输泥船在离开排桩200米以外的区域吸 泥，对湖泊进行清淤疏浚；经输泥管道将淤泥拌入6%的淤泥脱水固化剂，堆放于过滤层圈闭的范围内；取湖心岛中已脱水固化的泥加高周边堤坝的高程；在湖心岛上栽杨树、水杉树，种植芦苇、茭白、蒲草，并在周边沿边护坡。在清淤疏浚的同时建造湖心岛。在湖泊中心选择堆场作为湖心岛位置，是为了清淤疏浚时输泥管道(10)的等距离，以减少窝工时间，提高输送效率。是地势、地基、输泥距离、规划布局多个因素优化确定的。用振动锤打设一圈并联成一体的圆形的排桩，如图5所示；排桩由板桩(3)、桩柱
(4)互扣联接而成，如图3所示；桩柱(4)有二接口桩柱和四接口桩柱两种，中间为桩柱芯
(I)、边上设有二个或四个桩柱扣⑵、截面图如图I、图2所示；板桩(3)为拉长的“ Q ”型、每个面都设有排水孔(8)。过滤层(13)选用土工布、碎石、粗砂作为滤料；也可以打设两层排桩，把滤料放置于两层排桩之间，建成高于水面的硬壳堤坝(12)。在排桩圈闭的外侧抛填一些粗砂，既作为镇压层(18)稳定堤坝，又可以压缩周边淤泥，削弱其污染和再悬浮作用。采用环保型清淤输泥船(9)在护堤圈(15)范围以外的区域吸泥，并用封闭的输泥管道(10)，不会造成水域的污染。对湖泊进行疏浚，淤泥层(17)下降，经输泥管道(10)将淤泥堆放于硬壳堤坝圈闭的范围内，吹填层(20)形成自然内坡(11)，内水面(19)高于外水面(16)、淤泥慢慢地沉淀下来，经过滤层(13)的清水排回到湖泊中。由于施工期间硬壳堤坝(12)内的泥层和水面(19)均高于硬壳堤坝(12)外，形成由内向外的一个张力，联成一体的排桩形成紧箍，产生拉力，圆圆的湖心岛就建成了。添加拌入的淤泥脱水固化剂，包括质量百分比的水泥28%、石膏10%、石灰11%、矿渣35%、硫酸钠8%和明矾8%。淤泥脱水固化剂的用量可根据淤泥填筑的部位不同而变化。取湖心岛中已脱水固化的泥加高周边硬壳堤坝(12)的高程，在湖心岛中建立岛中湖(14)，也为以后治理提供了堆场；湖心岛需建造亭台楼阁和道路桥梁的位置可进行预压和地基处理。这样湖中有岛，岛中有湖，湖泊就更美了。岛上栽杨树、水杉树种芦苇、茭白、蒲草均为耐污泥的树和耐污泥的草。植物吸收污泥中的氨、氮生长，污泥中的化学能转化成生物质能，实现污泥资源化。在岛的周边堤坝种植并沿边护坡。湖泊清淤造岛，解决了沼泽化问题，增加了蓄水量，增加土地资源，建成湿地公园。节省土地，节省费用，节省时间。 实施例2 :某某湖为某市的自来水厂的水源，由于长期受上游来水的自然冲刷，河道两岸不断被冲蚀，水土流失，日积月累，湖底渐渐地淤积起越来越厚的泥层。这不但使河床提高，湖容减少，污染环境，影响交通，而且在汛期会洪水泛滥，危及堤防，造成水灾。以往的清淤疏浚工程，把疏浚清淤的淤泥在湖边堆放，一下雨湖边的淤泥就回到湖中，总是清了又淤，淤了又清。治理工程往往是治标不治本，工程效率较低。本发明的治理方案与实施例I基本相同，其特征是在确定建造堤坝和湖心岛的位置的周边插设自联板桩(5)，自联板桩(5)如图4所示，两端设有的雄扣(6)和雌扣(7)互扣联接；在自联板桩(5)圈闭的内壁设置一层聚丙烯滤料，形成滤层(13);对湖泊进行清淤疏浚的淤泥堆放于滤层(13)的范围内，从最低部位开始，采用薄层轮加，分层填筑，均衡上升，分层厚度控制在0.2 0.5米。经多次堆筑达到设计高程。避免固定一点落料引起土体滑坡或堤坝滑移。
权利要求
1.一种湖泊清淤方法，包括清淤疏浚、淤泥运输、堆场处理、淤泥固化、尾水排放，其特征是第一步，首先对湖泊及周边的地质地貌和的水文状况进行勘测，确定建造堤坝和湖心岛的位置；第二步，在该位置的周边进行地基处理，打设排桩并联成一体，建成高于水面的硬壳堤坝；第三步，在排桩圈闭的内壁抛填滤料设置过滤层；第四步，对湖泊进行清淤疏浚，就近堆放于硬壳堤坝圈闭的范围内，并将清淤疏浚的淤泥添加脱水固化剂；第五步，取固化后的淤泥加高周边堤坝的高程，形成湖心岛和岛中湖；第六步，在湖心岛的周边堤坝沿边护坡,并种植耐污泥的树和草。
2.如权利要求I所述的一种湖泊清淤方法，其特征是在湖泊中心选择地势较高，地基较稳的部位，用振动锤打设一圈由板桩、桩柱互扣联接而成排桩；在排桩圈闭的内壁铺一层土工布、一层碎石、一层粗砂，在排桩圈闭的外侧抛填一层粗砂；采用环保型清淤输泥船在离开排桩200米以外的区域吸泥，对湖泊进行清淤疏浚；经输泥管道将淤泥拌入6%的淤泥脱水固化剂，堆放于过滤层圈闭的范围内；取湖心岛中已脱水固化的泥加高周边堤坝的高程；在湖心岛上栽杨树、水杉树，种植芦苇、茭白、蒲草，并在周边沿边护坡。
3.如权利要求I所述的一种湖泊清淤方法，其特征是采用环保型清淤输泥设备在离硬壳堤坝50米至300米以外取土。
4.如权利要求I所述的一种湖泊清淤方法，其特征是脱水固化剂，采用水泥、石膏、石灰、矿渣、粉煤灰、硫酸钠和明矾之中的一种或几种，用量为淤泥质量百分比的2% 30%之间。
5.如权利要求I所述的一种湖泊清淤方法，其特征是硬壳堤坝采用呈“Q ”型或“S”型的板桩联接而成，在板桩的两端设有扣槽，在板桩每个面都设有排水孔。
6.如权利要求I所述的一种湖泊清淤方法，其特征是淤泥脱水固化剂，包括质量百分比的水泥28%、石膏10%、石灰11%、矿渣35%、硫酸钠8%和明矾8%。
全文摘要
湖泊清淤及湖心岛建造方法，属于建筑技术。包括清淤疏浚、淤泥运输、堆场处理、淤泥固化、尾水排放，在清淤的同时建造湖心岛。解决清淤后湖水旧病复发的难题。能降低工程费用，缩短工期，治理二次污染。具有不占地、不转移污染物、投资省，得益多的特点。决了沼泽化问题，增加了蓄水量，增加土地资源，建成湿地公园，实现污染资源化。是治理和美化湖泊切实可行的好办法。
文档编号E02D5/03GK102733349SQ20111009646
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者周荣鑫, 应林江, 李未材, 赵志方, 陈丽君, 陈国仙, 陈炬, 陶松垒, 魏博闻 申请人:浙江科技学院