淺談淮河干流（臨北段）疏浚工程退水口設(shè)計及排泥場運行維護

喬 清

一、工程概況

工程位于淮干中游安徽省五河縣臨北鄉(xiāng)境內(nèi)，南洛高速橋至淮北大堤，河道疏浚水下HD272（130+581）～HD297（135+687），長5077m，疏浚挖方量161.122 萬m3；河道疏浚水上樁號HD270（130+301）～HD273（130+769），長477m，疏浚挖方量19.12 萬m3；沖填區(qū)為3#北排泥場，共設(shè)置2個退水口，為1 號和2 號退水口。3#北排泥場為高圍堰，堰底至堰頂高差達到5～6m，容積較大，達到170 余萬m3，周邊多為村鎮(zhèn)，因此退水口的合理設(shè)計及安全運行至關(guān)重要，一旦垮塌將直接威脅人民生命財產(chǎn)安全。

二、根據(jù)疏浚機械選型及配置，確定排泥場退水口總泄流量

河道疏浚施工主要安排在枯水期進行，不需要導流。河道疏浚水下HD272（130+581）～HD297（135+687），長5077m，疏浚挖方量161.122 萬m3；吹填區(qū)為3#北排泥場，最遠排距在3.0km 以上。根據(jù)當?shù)氐乃臍庀蟆⒌刭|(zhì)資料以及通航要求，在綜合考慮該工程的工程量、排距、排高、工期、開挖土質(zhì)、開挖深度等條件的基礎(chǔ)上，決定選擇1 條500m3/h 絞吸式挖泥船和1 條800m3/h 絞吸式挖泥船，每艘挖泥船另配備生活船（40 床位）各1 艘，200T 油駁1 艘，397kW 拖輪1 艘，175kW 錨艇各1 艘，88kW 交通艇各1 艘，測量船1 條，浮管（Ф500×7500mm）100 節(jié)，浮管（Ф600×7500mm）80 節(jié)；岸管（Ф500×6000mm）400 節(jié)， 岸管（Ф600×6000mm）250 節(jié)； 潛管（Ф500×7500mm）40 節(jié)， 潛管（Ф600×7500mm）40 節(jié)。為了確保退水口泄流安全，按最大泄流量設(shè)計。假設(shè)在理想狀態(tài)下2 條挖泥船都在同時開工，泥漿濃度為10%，退水口最大泄流量應為（5000+8000）m3/h，即Q泄=3.6m3/s。

三、退水口設(shè)計

（一）退水口形式確定

排泥場退水口一般情況下有三種形式，即溢流堰式、埋管式和豎井式。前兩種在排泥場容積小、圍堰相對較低的情況下使用，制作起來比較簡單實用。該工程3#北排泥場為已建沖填區(qū)，是典型的高圍堰大容積排泥場，堰頂距地面落差較大，達到5～6m。一旦因退水口設(shè)計不合理而導致垮塌決口，將直接威脅周圍村鎮(zhèn)的安全。因此根據(jù)以往類似排泥場退水口設(shè)計制作的經(jīng)驗，決定采用安全可靠的豎井式退水口，由集水井、退水涵管、排水渠和跌水消能防沖設(shè)施構(gòu)成。為滿足吹填區(qū)堆土平整度要求，共設(shè)2 個退水口，進行交替使用，2 退水口都采用豎井式退水口。依據(jù)排泥場現(xiàn)有的工況條件及退水口應盡量遠離排泥口的要求，1#退水口設(shè)在3#北排泥場西堤南轉(zhuǎn)角附近，2#退水口設(shè)在3#北排泥場北堤西轉(zhuǎn)角附近。

（二）退水口結(jié)構(gòu)組成

退水口由集水井、穿圍堰涵管及防沖消能設(shè)施組成，下接排水明渠。

集水井由底座、閘門柱、橫撐及活動閘板組成，是退水口的關(guān)鍵部分。根據(jù)資料顯示，本排泥場圍堰高度應在5～6m，集水井高度可設(shè)為6.5m。井底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板基礎(chǔ)采用塊石及碎石墊層，底板以上至豎井2.5m 處以下部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與底板整體澆筑，2.5m 豎井上口設(shè)鋼筋及螺栓預埋件。底板以上2.5m 處至6.5m處集水井采用鋼結(jié)構(gòu)制作，4 個立柱預留活動閘門槽，立柱之間橫撐用角鐵焊接加固。鋼結(jié)構(gòu)集水井部分可事先制作完成后運抵工地進行安裝。閘門可采用規(guī)格為50mm×200mm×2600mm 木板若干片。退水口中部為穿越堰體底部的退水涵管，采用Ф1500×2000mm 預制鋼筋混凝土涵管，底部鋪設(shè)粘土并人工夯實，中間設(shè)兩道伸長1m 的防滲墻，涵管鋪設(shè)后進行粘土回填并人工將縫隙搗實，防止?jié)B漏，涵管坡降為1%。退水口尾部為消力池和防沖槽以及退水明渠。消力池的作用是將排水管內(nèi)較大能量的水流，經(jīng)消能后平穩(wěn)過渡至退水明渠。消力池由防沖層和消力坎兩部分組成。根據(jù)排水管的出水流量和明渠中水的流速確定退水明渠的斷面積。退水明渠的底寬為4m，深2.5m，邊坡1 ∶2。

（三）施工流程

施工順序：場地平整→測量放線→基坑開挖→基礎(chǔ)鋪墊→底板澆筑→涵管埋設(shè)→2m 豎井澆筑→鋼結(jié)構(gòu)井架安裝→排水溝開挖砌筑→防沖消能設(shè)施修筑。

施工中須注意退水涵管和豎井之間、退水涵管和防滲墻之間及涵管接縫處的連接緊密，確保涵管及管周圍不滲漏。退水渠應平順有坡降，在入河設(shè)置消能防沖設(shè)施。

（四）水力計算

該工程排泥場最多同時投入2 艘挖泥船進行吹填，一條為JX500m3/h 挖泥船，一條為JX800m3/h 挖泥船。在理想的狀態(tài)下，兩條挖泥船同時施工，并通過水力計算，退水口的總泄流量Q泄應為：3.6m3/s，即：

Q泄=K1Q（1-P）=3.6m3/s

式中：

Q泄—泄吹填區(qū)內(nèi)通過各退水口排出的總流量，m3/s；

Q—挖泥船排泥管排出的總流量為3.6m3/s；

P—吹填時泥漿濃度，體積比為10%；

K1—修正系數(shù)，取1.1。

退水口泄流能力計算：豎井式退水口以活動閘板控制退水口水位及泄流量，近似于薄壁堰泄流。

Q泄=ebMH3/2=eb（2g）1/2mH3/2=3.6m3/s

式中：

b—溢流閘寬度，m；

m—流量系數(shù)，薄壁堰取0.49；

e—側(cè)收縮系數(shù)，一般取0.96；

H—堰頂水頭，取0.30m。

經(jīng)計算b=10.5m，該工程取b=10.5m。因此豎井四個立柱之間距離取2.6m。

（五）退水口效果分析

根據(jù)經(jīng)驗，在以往的疏浚與吹填施工中，通過增加退水口閘板可自由升高吹填區(qū)水位，更易獲得寬淺溢流，最大限度地減少了退水口水流的擾動，提高了泥漿沉淀效果，減少了水土流失和泥漿污染，施工尾水完全符合設(shè)計對含漿量的控制標準。退水由涵管排出，對圍堰安全有利。

四、退水口及排泥場運行維護

為確保施工中排泥場區(qū)退水設(shè)施及圍堰、隔梗、排水溝渠的運行安全,在施工過程中要嚴格控制排泥區(qū)內(nèi)蓄水水位,以保證排泥區(qū)內(nèi)進退水平衡和安全,并設(shè)立巡查班組,配備對講機等通訊工具,落實巡查制度,切實保證排泥場安全運行。具體做法為：

（1）適時調(diào)整管口出泥方向，為使出泥口有效范圍內(nèi)棄土平整，在出泥管口加裝一定尺寸的消能噴管，并適時改變噴管角度，以調(diào)整出泥方向位置。

（2）適時延伸管線。當出泥口面達到設(shè)計高程時，應延伸或拆卸管線，改變出泥管口位置，每次延伸或拆卸管線長度，視土質(zhì)堆積情況而定，一般為10～30m 為宜。

（3）在吹填過程中，出泥管口要遠離堰內(nèi)堤角，防止對堰體沖刷，排泥管道盡量沿著圍堤吹填，用吹填土加固圍堤。

（4）科學調(diào)節(jié)棄土區(qū)水位，以確保堰堤運行安全為前提，以限制排泥場內(nèi)泥漿流失為基礎(chǔ)，棄土區(qū)內(nèi)水位應盡量降低，做到隨吹填、隨退水，避免因出現(xiàn)高水位而危及堰堤安全。

（5）加強對堰體及退水口的巡視，發(fā)現(xiàn)滲漏要及時處理，不留隱患，防止垮堤。加強對排水渠、泄水口內(nèi)的消能防沖設(shè)施維護。另外安排專人不間斷地對堰堤的運行狀況進行巡察，以便發(fā)現(xiàn)險情、及時處理。

五、結(jié)論

退水口的合理設(shè)計及排泥場的科學運行和維護在整個疏浚工程中十分重要，一旦出現(xiàn)事故，將對整個工程建設(shè)項目造成重大損失，直接影響到人民生命財產(chǎn)安全。因此在退水口施工中，要加強質(zhì)量管理，嚴把質(zhì)量關(guān)，確保施工技術(shù)滿足設(shè)計要求，同時在正常施工期間要做好排泥場的科學運行和維護，防止圍堰滲漏，確保排泥場安全運行■