利用河道疏浚土方填筑堤防的技術(shù)研究

韓國(guó)強(qiáng)

摘?要： 河道疏浚施工過(guò)程中會(huì)造成大量土方堆積，堆放場(chǎng)地費(fèi)用高，處理難度大，同時(shí)河道疏浚土方填筑堤防工程施工的過(guò)程中，會(huì)不同程度的導(dǎo)致水土流失現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致生態(tài)失衡?；诖耍疚慕Y(jié)合已有河道疏浚土方填筑施工技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，得出成功解決河道圖紙堤防筑堤的土料來(lái)源與河道疏浚土方的利用問(wèn)題的措施，即通過(guò)分析河道的疏浚土方物理性質(zhì)，開(kāi)展重復(fù)性試驗(yàn)，理清河道疏浚土方填筑堤防的施工工藝，并創(chuàng)新工藝流程，強(qiáng)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，為解決上述問(wèn)題提供數(shù)據(jù)支撐。結(jié)合工程實(shí)踐，總結(jié)分析出河道疏浚填筑堤防工程施工質(zhì)量控制相關(guān)措施，并對(duì)質(zhì)量控制指標(biāo)體系進(jìn)行優(yōu)化。本研究以某地區(qū)水利工程為例，首先對(duì)河道疏浚淤泥脫水技術(shù)原理進(jìn)行分析，分析了經(jīng)過(guò)脫水處理后的疏浚土方物理力學(xué)性質(zhì)，如筑堤疏浚土不同固結(jié)度的強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，然后對(duì)某水利工程試驗(yàn)段堤基的深層滑動(dòng)分析及其基礎(chǔ)進(jìn)行處理，重點(diǎn)分析了疏浚土筑堤的施工技術(shù)及穩(wěn)定性，并對(duì)利用河道疏浚土方填筑堤防的施工技術(shù)應(yīng)用效果進(jìn)行了總結(jié)，期望能夠給同領(lǐng)域工作人員提供一定理論參考。

關(guān)鍵詞： 河道疏浚;土方填筑提防;施工技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TV541?????【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?????【文章編號(hào)】1674-3733（2020）23-0219-02

0?引言

河道疏浚工程施工的過(guò)程中，對(duì)土料量需求較大，筑堤土料的填筑施工質(zhì)量要求也較高，例如在某地區(qū)對(duì)均質(zhì)土料含水量比例范圍要求為20%～25%。但是在城市化進(jìn)展不斷推進(jìn)的過(guò)程中，農(nóng)村土地改造工程興建，地方區(qū)域農(nóng)田工程整治得到持續(xù)化拓展，土地資源的整體控制難度加大，尤其在堆土場(chǎng)場(chǎng)地的利用及選擇上更加困難，使用成本也逐步增加。因此，在施工的過(guò)程中，如何節(jié)約現(xiàn)有土地資源，減少水平流失，是利用河道疏浚土方填筑提防施工技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，也是提高環(huán)保效益的重點(diǎn)話題。

1?河道疏浚產(chǎn)生淤泥脫水技術(shù)分析

由于河道疏浚產(chǎn)生淤泥具有黏土顆粒物多，含水量大，一般呈現(xiàn)流塑狀，自身強(qiáng)度較小，因此脫水技術(shù)實(shí)施的難度較大。當(dāng)前應(yīng)用最多的即自然脫水，雖然工藝簡(jiǎn)單直接，但是脫水效果相對(duì)較差，導(dǎo)致淤泥內(nèi)大量水分難以及時(shí)排出，處理后的淤泥土難以應(yīng)用于筑堤建設(shè)工程中。如需高效應(yīng)用到筑堤工程施工中，就需要對(duì)處理后的淤泥土進(jìn)行大面積晾曬，并利用壓實(shí)機(jī)械加大密度，但是這個(gè)作業(yè)周期相對(duì)較長(zhǎng)，耗時(shí)又耗成本。

因此，應(yīng)對(duì)疏浚淤泥脫水技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改造，在充分分析疏浚淤泥土質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，研制出符合河道疏浚淤泥脫水施工技術(shù)要求的機(jī)械設(shè)備，并開(kāi)發(fā)聯(lián)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)淤泥脫水、壓實(shí)、輸送的一體化作業(yè)。

2?疏浚土脫水處理后的力學(xué)性質(zhì)分析

以某地區(qū)的河道疏浚工程為例，對(duì)加固試驗(yàn)區(qū)取土，并開(kāi)展大量填筑土性質(zhì)指標(biāo)試驗(yàn)，采取230組筑堤用疏浚土，開(kāi)展含水量及干密度檢測(cè)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)脫水機(jī)械設(shè)備處理后，疏浚土平均含水量減少45%左右，平均干密度可達(dá)0.86t/m3。在土質(zhì)環(huán)境較好狀態(tài)下，90d自然固結(jié)以后，土體結(jié)構(gòu)含水量可降低到25%。結(jié)合土體結(jié)構(gòu)自身的力學(xué)性質(zhì)，得出河道疏浚土抗剪強(qiáng)度與固結(jié)時(shí)間是相互關(guān)聯(lián)的，具體關(guān)聯(lián)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下表1。

3?試驗(yàn)段堤基礎(chǔ)深層滑動(dòng)及地基處理工藝分析

本水利工程試驗(yàn)段的堤防工程是建立在加高筑堤的基礎(chǔ)上，在疏浚土方填筑堤防施工的過(guò)程中，需要首先對(duì)填筑區(qū)域的穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行分析，這主要是由于在填筑疏浚土的過(guò)程中，會(huì)影響到自身的滑動(dòng)穩(wěn)定性。因此，結(jié)合施工期間的天氣情況，產(chǎn)生淺層滑動(dòng)的可能性相對(duì)較大。同時(shí)應(yīng)依據(jù)不同類型斷面結(jié)構(gòu)特征，就深層滑動(dòng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，進(jìn)而確定施工工期堤防整體性穩(wěn)定安全系數(shù)。

在河道疏浚工程施工的過(guò)程中，對(duì)大堤進(jìn)行了加固處理，并分析了堤防深層滑動(dòng)穩(wěn)定能力，根據(jù)設(shè)計(jì)洪水位對(duì)堤防穩(wěn)定性的驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析，加強(qiáng)了對(duì)斷面結(jié)構(gòu)的有效調(diào)整。通過(guò)對(duì)不夠穩(wěn)固的地段進(jìn)行軟土地基加固，可選擇使用塑料排水板、真空預(yù)壓及深層水泥攪拌樁等方法，對(duì)不穩(wěn)固地段進(jìn)行處理，不僅能夠有效的解決深層滑動(dòng)導(dǎo)致的穩(wěn)定性問(wèn)題，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)段堤防工程斷面的科學(xué)調(diào)整。經(jīng)過(guò)最終的計(jì)算分析，得出堤防工程整體滑動(dòng)穩(wěn)定性安全系數(shù)可有效的滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，堤防基礎(chǔ)發(fā)生深層擾動(dòng)的幾率極小。

4?河道疏浚筑堤施工及穩(wěn)定性分析

有效確保堤防深層滑動(dòng)穩(wěn)定以后，要合理控制疏浚土填筑堤身的填土質(zhì)量、及時(shí)開(kāi)展基礎(chǔ)的清理工作，優(yōu)化碾壓機(jī)械設(shè)備，根據(jù)天氣狀況，分析是否會(huì)影響到堤身結(jié)構(gòu)的填土力學(xué)性質(zhì)（穩(wěn)定性）。由于本項(xiàng)目工程中，填筑堤防工程整體高度達(dá)到5m，并且均為疏浚土方填筑施工，導(dǎo)致產(chǎn)生的淺層滑動(dòng)影響相對(duì)較大。

4.1?填筑斷面

本項(xiàng)目工程，按照內(nèi)外堤腳線的設(shè)置方向，設(shè)計(jì)縱向字堰，并順著路堤的走向，實(shí)現(xiàn)一定間隔距離的橫向子堰結(jié)構(gòu)，最終形成格子堰。設(shè)計(jì)河道縱向子堰堰頂部的寬度為2～3m，堰頂高程需要按照土體填筑的高程確定，在兩側(cè)邊坡中設(shè)計(jì)比例為1：1.5，背向的子堰頂部的寬度設(shè)計(jì)為1～2m，兩側(cè)的邊坡比例設(shè)計(jì)為1：2～1：2.5，下游采取的是堆石排水棱體結(jié)構(gòu)，以便于排水處理，其斷面形式如下圖1所示。

4.2?填筑體結(jié)構(gòu)一次性施工穩(wěn)定性分析

對(duì)河道疏浚過(guò)程中，疏浚土經(jīng)過(guò)填筑5m高度，進(jìn)而形成梯形堤防，針對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，對(duì)應(yīng)疏浚土強(qiáng)度可通過(guò)快剪試驗(yàn)得出，地基基礎(chǔ)土層結(jié)構(gòu)，可按照軟土地基處理后的土層進(jìn)行分析。其中，計(jì)算范圍不僅僅局限于疏浚土填筑導(dǎo)致的淺層滑動(dòng)情況。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析后計(jì)算得出，施工過(guò)程中的抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)K應(yīng)設(shè)計(jì)為0.679，且按照此計(jì)算方式，在土體結(jié)構(gòu)填筑的過(guò)程中，必然會(huì)發(fā)生滑塌的現(xiàn)象，導(dǎo)致比例為1：2.5的邊坡無(wú)法有效填筑，同時(shí)實(shí)現(xiàn)堤防加高5m的設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)。因此，必須要改進(jìn)施工方案，保證填筑施工的有效性和可靠性。

4.3?具體施工方法分析

由上述理論論述得出，在疏浚土填筑的堤防空間中，如果要開(kāi)展整體性的加載處理，在相對(duì)高度0.5～5.0之間會(huì)產(chǎn)生不同形式的滑動(dòng)。為了保證工程試驗(yàn)區(qū)段施工方法的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，可開(kāi)展有效的分層碾壓、分層分期填筑的方式，實(shí)現(xiàn)疏浚土層的逐步固結(jié)。結(jié)合后續(xù)工程施工技術(shù)的應(yīng)用，在本工程大堤分期回填過(guò)程中，具體施工示意圖如下圖2所示。

4.4?分期填筑斷面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析

根據(jù)分期建筑過(guò)程中，不同時(shí)期疏浚土的固結(jié)現(xiàn)狀，要及時(shí)開(kāi)展穩(wěn)定性分析，從而保證各個(gè)時(shí)期堤防淺層滑動(dòng)的穩(wěn)定性。

例如，在第1分期加高1.5m，第2～3分期分別加高1.0m，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，就分組穩(wěn)定性計(jì)算進(jìn)行分析，可通過(guò)初步分析，判斷出每個(gè)分期間隔的時(shí)間可控制為30d，對(duì)應(yīng)的間隔時(shí)間段應(yīng)控制為4個(gè)，總施工工期需要按照施工技術(shù)方案的設(shè)計(jì)，初步估計(jì)在半年左右。據(jù)相關(guān)工程施工經(jīng)驗(yàn)，得出本區(qū)域的筑堤土方工程施工周期約12個(gè)月，土方基本可達(dá)到結(jié)構(gòu)力學(xué)的穩(wěn)定性。

4.5?利用河道疏浚土筑堤的應(yīng)用效果

利用疏浚土進(jìn)行河道筑堤的填筑，整體效果良好，安全穩(wěn)定性高，且可達(dá)到起初施工方案設(shè)計(jì)的要求。疏浚土填筑的過(guò)程中，不僅降低占地面積，同時(shí)能夠變廢為寶，避免土體使用過(guò)程中的二次污染現(xiàn)象發(fā)生。從造價(jià)上分析，可節(jié)約投資60%左右，農(nóng)田占有可節(jié)約300hm2。

5?結(jié)束語(yǔ)

綜上，結(jié)合河道疏浚土的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)淤泥脫水處理的高效化，實(shí)現(xiàn)疏浚土的密實(shí)，同時(shí)能夠變廢為寶，大大提高土地利用率;結(jié)合工程實(shí)踐，研制符合河道疏浚工程處理的輸泥裝置，優(yōu)化脫水處理技術(shù)，對(duì)于提高河道疏浚土路堤填筑施工效率具有重要應(yīng)用意義。此外，對(duì)提高工程造價(jià)控制質(zhì)量，節(jié)約工程投資具有重要意義。

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