淺談豎井式退水口施工工藝

(安徽省交通航務(wù)工程有限公司 安徽 合肥 230022)

一、引言

(一)概述

在傳統(tǒng)的航道疏浚工程中，疏浚與吹填工程往往是結(jié)合進行。挖泥船將水下土層經(jīng)過機械切割并通過水流沖擊作用，泥沙與水混合形成的混合體，通過泥漿泵、輸送管線等將其吸出并吹填至到岸上拋泥區(qū)內(nèi)，經(jīng)沉淀將泥漿和水分離，泥漿沉淀至拋泥區(qū)底部，清水通過退水系統(tǒng)流入河道，實現(xiàn)循環(huán)作業(yè)。而在整個施工過程中，退水系統(tǒng)是關(guān)系到拋泥區(qū)能否安全高效運行的一項關(guān)鍵工作。

(二)原理

退水系統(tǒng)雖然只是疏浚吹填工程中的臨時性輔助設(shè)施，但是對提高拋泥區(qū)泥沙沉淀效果，減少環(huán)境污染方面起直接調(diào)控作用，合理施工退水口能達到經(jīng)濟實用和環(huán)保的多重功效。結(jié)合近年來我公司承建的航道疏浚工程實例，對退水口施工工藝流程及注意事項進行簡單分析。

二、退水口設(shè)計與使用

(一)退水口選址

建設(shè)圍堰退水口首先要規(guī)劃好它的位置，有以下原則。

1.原則一：利于銜接外部水系

退水口作為排水系統(tǒng)，必須要靠近水系，這樣才能通過最短的涵管或明渠連接下游排水通道，讓尾水有處可去，這是最基本的要求。

2.原則二：最大化增加泥漿流徑

拋泥區(qū)是泥砂沉淀的場所，靜置時間越久或流徑越長，泥砂沉淀的就越充分、越徹底，才能保證尾水排放清澈的要求。這樣就需要將退水口盡量遠離輸泥管(對角設(shè)置)或者設(shè)置丁壩隔梗以增加繞流路徑。

3.原則三：減小對壩體的影響

退水口是連接排泥場內(nèi)外的系統(tǒng)，所以退水必定穿壩而過，對壩體的穩(wěn)定性產(chǎn)生不可避免的影響，所以我們從選址開始就需要考慮如何減小這種影響，將退水井架設(shè)在圍堰壩腳處并遠離壩體拐角處，避免產(chǎn)生旋流沖刷壩體。

(二)退水口設(shè)計

1.分類

豎井式退水口根據(jù)豎井的材質(zhì)又分為鋼混式、磚砌式和鋼構(gòu)式。

(1)鋼混式顧名思義，即需要綁扎鋼筋、支模澆筑、養(yǎng)護成型的一種井架形式。雖然最為安全穩(wěn)定美觀，但施工難度大，成本過高，無特殊情況，一般不用于退水口這種臨時結(jié)構(gòu)。

(2)磚砌式退水口施工較為方便，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定美觀，是最常用的退水口形式。但是屬于一次性結(jié)構(gòu)，不能重復利用，成本相對較高。

(3)鋼構(gòu)式是采用鋼板和型鋼焊接，并與鋼管鉚接而成的一種退水系統(tǒng)，具有很強的整體性。易制作安裝，不使用磚、水泥等常規(guī)材料，減少了傳統(tǒng)退水口繁雜的工序，加快了施工進度，能夠重復使用，降低成本。但是在吊運進場過程中最易變形，導致閘板無法順利安放，嚴重的可能使整個井架報廢。

2.主體結(jié)構(gòu)施工

以磚砌式退水口為例，其結(jié)構(gòu)主要包含基礎(chǔ)、井架、退水涵管，根據(jù)圍堰實際情況還可增加翼墻、明渠和消能池等結(jié)構(gòu)。

(1)在選定退水口位置后，開挖至退水口設(shè)計底標高，進行基礎(chǔ)處理，對豎井、退水涵管的基礎(chǔ)修坡、夯實、平整，并鋪設(shè)10cm碎石墊層。井架底澆筑30-50cm厚C30混凝土底座，或使用預制樓板代替，涵管底澆筑10-20cm厚墊層。

(2)退水井架的尺寸標準為2.0m×2.0m。立柱為50cm×50cm，頂高程為圍堰設(shè)計頂高程加0.5m安全超高，立柱間距為100cm，每根立柱預留兩個12cm×12cm的溜槽，溜槽必須粉刷整齊，清理干凈，否則與閘板的接觸面不密封會導致泥漿泄露，污染環(huán)境。立柱間可砌筑37墻起到穩(wěn)定和擋土作用，背水面砌筑1-2m，兩側(cè)0.5-1m，迎水面一側(cè)不砌筑，以加快圍堰前期退水。為了保持立柱的穩(wěn)定性，立柱每砌1 m高度加一道連系梁，井架底部因承壓較大，可適當減小連系梁間距。

井架退水可視為無側(cè)收縮、自由出流的矩形薄壁堰流，公式為：

式中：Q—溢流流量，m3/s；

n—堰流排水邊數(shù)；

m—流量系數(shù)，取0.403；

b—單邊溢流凈寬，取1m；

H0—堰上總水頭，小于或等于單邊溢流凈寬b的0.22倍，即：H0≤0.22b

若挖泥船吹填能力較強，由公式計算出井架溢流流量小于排水量，可增大n值，及在迎水面增加兩根立柱，由“口”字型4面排水變?yōu)椤叭铡弊中?面排水，從而加大排水能力，充分利用富裕水深。

(3)涵管可采用混凝土管或鋼管，直徑根據(jù)挖泥船吹填能力確定。根據(jù)沱澮河及新汴河航道整治工程施工經(jīng)驗，吹填量300～500m3/h的挖泥船，采用φ800的涵管即可滿足排水要求。為防止涵管接縫處滲漏，對于鋼管，須使用橡膠墊圈并擰緊螺栓，若是混凝土管，則須在縫外壁設(shè)截水環(huán)，內(nèi)壁用砂漿抹縫。

涵管底部需用軟塑性土進行人工回填搗實并保證土體與涵管接觸良好，待填至管身1/3高度處，再使用機械對管側(cè)及頂部分層回填，回填過程中需注意檢查涵管與井架銜接處，必要時采取修復措施。涵管上部1m以內(nèi)回填土應(yīng)人工壓實，1m以上部位才可上機械壓實，壓實度應(yīng)滿足圍堰設(shè)計要求。

(三)退水口的使用

1.日常使用

退水口通常配合閘板共同使用，通過控制閘板的升降，來控制退水系統(tǒng)的工作狀態(tài)，尾水渾濁就需要增加閘板減少流量，水位過高就要降低閘板加快尾水排出，保證圍堰安全。施工期間內(nèi)退水口的使用就是在這兩個方向間尋找平衡，要做到實時監(jiān)控，實時調(diào)整，有巡查有記錄。

2.退水口拆除

對于可回收的鋼構(gòu)式退水口，排除拋泥區(qū)內(nèi)積水，封堵涵管進口，保證泥漿不外泄。松開并取出井架與涵管間的連接件和螺栓，起吊并回收井架?；厥珍撝坪軙r，開挖背坡土體對堰前進行培厚，在滿足安全要求后，再拔除回收。

對于磚砌式退水口，在拆除上部結(jié)構(gòu)后，其余部分隨拋泥區(qū)復墾工程一起掩埋。

三、結(jié)語

退水口應(yīng)結(jié)合成本、工期與環(huán)保等因素，綜合的選擇適當?shù)奈恢谩⒔Y(jié)構(gòu)形式和施工工藝。在實際施工中，退水口往往與加高圍堰、增設(shè)隔梗、增設(shè)尾水沉淀池等措施結(jié)合使用，以取得更好的尾水處理效果。