快速泥水分離技術(shù)在泰州引江河二期工程的應(yīng)用研究

趙彬 王南江 翁佳興 張禮強(qiáng)

快速泥水分離技術(shù)在泰州引江河二期工程的應(yīng)用研究

趙彬1王南江1翁佳興2張禮強(qiáng)2

泰州引江河位于泰州市與揚(yáng)州市交界處，南起長江，北接新通揚(yáng)運(yùn)河，全長23.846km。泰州引江河二期工程的任務(wù)是進(jìn)一步浚深河道，使其滿足自流引江600m3/s的規(guī)模。泰州引江河二期工程河道采用絞吸式挖泥船進(jìn)行疏浚，總的疏浚方量為645.7萬m3，棄土用地共設(shè)置24處，其中包括布置排泥場19處，集中堆土區(qū)5處，可用的總棄土用地僅為3437畝。

由于疏浚方量大、用地面積小，按照現(xiàn)有規(guī)范進(jìn)行排泥場設(shè)計，在設(shè)計施工中存在以下難題：（1）疏浚方量大、用地面積小，平均堆高為5.3m，最大高達(dá)8.2m，工程風(fēng)險大；而且排泥場緊鄰村莊民居，高度甚至超過民房屋頂，可能引起社會矛盾。（2）排泥場內(nèi)水位較引江河正常水頭差高達(dá)9.5～10.5m，19處排泥場有15處存在滲流穩(wěn)定性問題。（3）排泥場圍堰需要分期填筑，然而排泥場地基承載力很難在短期內(nèi)達(dá)到二、三期圍堰填筑施工的要求。

一、快速泥水分離技術(shù)

針對泰州引江河第二期工程存在的排泥場堆泥高度高、二期圍堰填筑困難以及圍堰滲流穩(wěn)定等問題，采用了快速泥水分離技術(shù)對排泥場進(jìn)行處理，以期達(dá)到如下技術(shù)效果：（1）降低排泥場圍堰內(nèi)水頭高度，確保圍堰的滲流穩(wěn)定；（2）快速降低排泥場內(nèi)疏浚土的含水率，提高排泥場庫容的有效利用率；（3）提高排泥場內(nèi)疏浚土的物理力學(xué)性質(zhì)，提高排泥場圍堰安全，并滿足二期圍堰填筑的承載力條件。

快速泥水分離技術(shù)是在排泥場內(nèi)布設(shè)防淤堵的垂直排水系統(tǒng)與底部排水系統(tǒng)，形成空間排水體系，實(shí)現(xiàn)快速泥水分離，提高堆場存儲效率、減少用地面積（見圖1）。

二、效果分析

為了明確泥水分離技術(shù)的效果，保證排泥場在吹填施工期間圍堰的安全，選擇了若干具有代表性的排泥場進(jìn)行圍堰沉降、浸潤線高度以及疏浚土含水率、強(qiáng)度等的觀測。下面以西6排泥場為例，對技術(shù)效果進(jìn)行分析。

1.圍堰監(jiān)測結(jié)果分析

（1）圍堰內(nèi)水位監(jiān)測

從圖2可以看到，吹填中排泥場圍堰的浸潤線較為平緩，水頭高度較低，水位變幅基本穩(wěn)定，不存在經(jīng)過圍堰的滲流，在吹填過程中沒有出現(xiàn)滲透破壞，表明泥水分離技術(shù)有效地降低了排泥場圍堰內(nèi)的水頭高度，有效排除排泥場內(nèi)表面水。

（2）圍堰沉降監(jiān)測

從圖3可以看出，排泥場西1#斷面圍堰在剛剛吹填的20d內(nèi)，圍堰有所沉降，到吹填至40d左右，圍堰沉降基本穩(wěn)定，最終累計沉降量約為14mm。沉降測試結(jié)果表明泥水分離系統(tǒng)能夠有效防止圍堰滲透變形，減小圍堰沉降，防止吹填過程圍堰沉降過大、過快，有效地保證了圍堰的安全。

2.排泥場疏浚泥監(jiān)測結(jié)果分析

（1）疏浚泥含水率監(jiān)測

排泥場吹填口處疏浚泥漿的初始含水率為300%～400%。圖4是距離吹填口不同距離的含水率情況。從圖4可以看出，在距離吹填口0～75m的區(qū)域內(nèi)，疏浚泥含水率基本保持在15%～40%之間，在距離吹填口75m至退水口之間，排泥場內(nèi)疏浚泥含水率逐漸增加，從40%增加至70%，排泥場內(nèi)的疏浚泥含水率大幅降低。這表明快速泥水分離技術(shù)能有效降低排泥場內(nèi)疏浚泥的含水率，從而達(dá)到加速排水、快速固結(jié)的目的。

圖1 快速泥水分離技術(shù)示意圖

圖2 排泥場圍堰水位測試結(jié)果圖

圖3 排泥場西1#斷面圍堰沉降測試結(jié)果圖

圖4 排泥場含水率測試結(jié)果圖

圖5 排泥場十字板強(qiáng)度測試結(jié)果圖

（2）疏浚泥強(qiáng)度監(jiān)測

吹填結(jié)束后對排泥場不同位置的疏浚泥進(jìn)行了強(qiáng)度測試。從圖5可以看出，在距離吹填0～30m之間的區(qū)域，由于疏浚泥的含水率較低、強(qiáng)度較高，約為60～140kPa范圍內(nèi)；在距離吹填口30～100m之間，疏浚泥的含水率較高、強(qiáng)度較低，約在20～60kPa范圍內(nèi)；在退水口附近的疏浚泥為流態(tài)，強(qiáng)度趨近于零。這表明排泥場疏浚泥經(jīng)快速泥水分離技術(shù)處理過后，排泥場內(nèi)80%以上面積的疏浚泥強(qiáng)度有了顯著的提高、承載力明顯增大，從而說明了快速泥水分離技術(shù)能夠有效降低疏浚泥含水率、提高疏浚泥的強(qiáng)度和承載力，從而到達(dá)二期圍堰填筑的承載力要求。

三、結(jié)論

采用快速泥水分離技術(shù)對泰州引江河第二期工程的排泥場進(jìn)行處理，監(jiān)測結(jié)果表明：

（1）快速泥水分離技術(shù)能夠有效降低排泥場圍堰的水頭高度，減小吹填過程中圍堰內(nèi)水位變幅，防止圍堰滲透變形，保證圍堰安全。

（2）排泥場表面水能夠基本被排除，消除了富余水深和風(fēng)浪超高，同時疏浚土的含水率能夠從初始的300%～400%快速降低至20%～45%，大幅度縮減了疏浚土的體積，實(shí)現(xiàn)了小面積排泥場大容量堆放的效果。

（3）排泥場內(nèi)疏浚土強(qiáng)度增長較快，即使在吹填過程中，80%以上的場地能夠達(dá)到上人的承載力條件，在圍堰周邊的疏浚土，其不排水強(qiáng)度在80kPa附近，有利于排泥場圍堰的穩(wěn)定性■

（作者單位：1.淮委治淮工程建設(shè)管理局2330002.江蘇鴻基水利建設(shè)工程有限公司225000）

（專欄編輯：顧梅）