挖泥船吹填土壤密實技術探討

時培強

（山東水利建設集團有限公司，山東 濟寧 272100）

挖泥船吹填是利用泥漿泵作為輸送工具，采掘水下土方，通過管道輸送到待吹填區域，沉淀泥漿，排出清水，實現土方轉移的一種施工工藝。由于土方輸送首先將土壤轉化為泥漿，泥漿排出管道后，形成離析，不同物理特性的成分陸續沉淀，比重輕、顆粒細、絮狀物含量多的泥漿最后沉淀聚集，形成泥漿低濃度區，此處高濃度泥漿難以填入，低濃度泥漿脫水近乎停滯，成為吹填死角。吹填結束，呈稀粥狀，外圍泥漿形成泥埂，將泥漿池封閉，阻滯水流，泥漿難以進一步固結，成為吹填區土地整理工作的最大障礙。泥漿池的存在造成排泥場有效庫容減少，吹填平整度差，后期土地整理難度大，交付時間延滯。

1 常規技術措施和弊端

首先，疏通排水口及過流通道，降低排水口高程；其次，是進占施工，采用承載力較高的填筑料擠占泥漿向泥漿池中心位置推進，分割縮小泥漿池面積，擠出泥漿面表層水。然后是覆蓋施工，調運吹填區地勢較高處土方對泥漿池填筑，覆蓋整平；最后是土地整理，布置道路和雨水渠道，清理尾工，恢復植被等工作。

由于吹填工程通常以吹填工作量為主要預算指標，土地整理預算較低或不單獨列出，因此，傳統吹填土地整理多以自然沉降脫水為主，周期長，遺留問題多。為了盡快交付工程，展開施工機械，通常采用煤矸石，建筑砂石廢料，風化石屑等材料填筑，運距遠，采購成本高，需求量大，機械人工成本高。填筑料對土壤成分造成污染不利于改造成耕地。

2 施工過程分析和實踐改進措施

為降低吹填區土地整理難度，吹填工作應做好前期規劃，沿排泥場邊界平行方向布置吹填順序，擴大直接吹填影響區域。管線布置線路將排泥場均勻條塊分割，保留排水通道暢通。吹填結束后，以吹填線路為軸，吹填土成魚脊狀分布。排水后，水位線以上吹填土會逐步脫水，由于吹填區間滲流通道沒有打通，脫水較慢，排泥場表層承載力較低。吹填土埂主要由大顆粒泥塊和粗砂組成，有一定承載力，但沉陷比較明顯，土埂外側泥漿分布區承載力極弱，設備無法進入。土壤檢測結果顯示：平均干密度低于1.5 g/cm3，相對密實度小于0.7，承載力試驗檢測小于15擊；且分布區域離散，僅能滿足人員行走和輕型設備局部作業。

含水量高是阻礙土壤承載力增長的主要因素，設法排水加速脫水是取得工程突破的關鍵。經試驗和觀察，在輕型挖掘機碾壓擾動下，吹填土埂出現明顯下沉，擾動區域兩側相對壅高，土體向兩側滑動。同時下沉后的吹填土逐漸堅實，承載力試驗，貫入錘擊數上升4~5擊，分布較擾動前均勻，但平均仍然沒有超過20擊，承載力增長有限，不能滿足機械大范圍作業要求；增大擾動范圍，吹填土滑坡明顯，限制了挖掘機行動，機械安全作業不能保障。承載力增長給輕型運輸機械作業提供了可能，5 t以下自卸車和翻斗車可以行走。

分析發現擾動是吹填土脫水密實的主要原因。載荷擾動打破了吹填土體殘存滯水的壓力平衡，土體壓縮變形，部分水分突破了淤泥的封堵，水壓卸載后，土體塑性變形已經發生，水分不能回到原位，多余水分只能向土體外析出，土壤顆粒獲得一定程度密實。由于滲流途徑堵塞依舊存在，水分析出速度較慢，析出的水體需要一定時間才能排出土體。實踐也證明繼續加大擾動范圍和幅度，不能使土體承載力繼續增加，反而加劇了土體滑坡和蠕動。采用擾動后靜置充分析水排干后再擾動的辦法，獲得較好的排水效果。由于擴大范圍作業受限，采用填筑進占補償土體滑坡和蠕動造成的體積損失，實現連續進占推進。

采用就近取土補充填筑材料，經試驗發現，普通風干土壤碾壓后即使被水浸潤，仍能保持相當承載力，滿足進一步進占的作業要求。土壤含水率適中時進占損失填筑料最少，滑坡幅度越輕微。松散脫水充分的風干土填筑效果沒有優勢，新開挖無水漬的團塊狀黏土進占效果良好。這一發現解決了進占材料短缺的問題。隨著尾水排空，吹填區域大部分露出水面，可供機械作業的范圍進一步擴大，表層土和地勢隆起處土料都具備使用條件。采用挖掘機開溝排水，促使土料進一步脫水，開溝土料經1~2 d翻曬，可直接作為填筑料運走。

進占法填筑成本仍然較高，全區域填筑不太現實。因此尋找其他措施加速脫水使吹填土實現密實十分必要。受機械擾動能夠加速淤泥泌水脫水啟示，沿施工通道對兩側淤泥土進行機械擾動。采用反鏟挖掘機，利用機械臂將鏟斗插入淤泥，前后推拉搖震，可以明顯看出淤泥表面有水分析出。證明通過機械主動干擾，可加速淤泥脫水。同時挖掘機可將排水通路進一步聯通，排除表層積水。流程為：開溝—擾動—靜置—排水—再擾動—靜置—排水。

挖掘機擾動作業完成后，淤泥表層積水進一步減少，靠近施工道路內測的淤泥面進過靜置，面層脫水明顯，局部有固結現象。擾動多次后，表層殘水基本排出，淤泥實現初步固結。淤泥滑動也明顯減弱。土體蠕動減弱，經過風干和排滲進一步脫水，基本具備覆蓋填筑整平作業條件。覆蓋作業一般采用濕地推土機推平即可。

3 施工時的幾個細節處理

1）吹填時排泥場出水口位置高程不宜太高，泥漿吹填應隨吹填進程和排泥場有效容積變化逐步加高出水口高程，這樣可促進吹填土早期沉降密實。

2）吹填線路應合理規劃，沿編制規劃方向延伸，避免泥漿水流主流直接噴向出水口，減少吹填死角。

3）吹填工作結束后，排干尾水，經過一段時間自然沉降，才能布置土地整理。設備進入前，應對施工范圍內吹填土做釬探檢測，摸清大致承載力情況，做好標記，確定設備活動范圍，切忌盲目進入。

4）進占施工時，進占堆料不宜堆高，保證設備安全前提下，高出泥漿面30~40 cm為宜，施工過程中，施工道路和填筑面會持續沉降，應根據沉降情況修補加高。

5）挖掘機擾動施工前盡量排空殘水，以利于擠壓泌水排出，擾動時泥漿面出現明顯出水現象即可停止，過多擾動并不能增強泌水效果。

4 結語

土地吹填應做好規劃，減少平整工作量；進占施工是改善吹填土承載能力主要措施，填筑材料應以土料為主；機械擾動可加速吹填土孔隙水泌出，增加土壤承載力；輕型機械作業先行，逐步創造全面機械作業條件，選擇合適的設備搭配對降低施工成本很有幫助。