快速泥水分離技術在泰州引江河二期工程的應用研究

趙彬 王南江 翁佳興 張禮強

快速泥水分離技術在泰州引江河二期工程的應用研究

趙彬1王南江1翁佳興2張禮強2

泰州引江河位于泰州市與揚州市交界處，南起長江，北接新通揚運河，全長23.846km。泰州引江河二期工程的任務是進一步浚深河道，使其滿足自流引江600m3/s的規模。泰州引江河二期工程河道采用絞吸式挖泥船進行疏浚，總的疏浚方量為645.7萬m3，棄土用地共設置24處，其中包括布置排泥場19處，集中堆土區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，按照現有規范進行排泥場設計，在設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8.2m，工程風險大；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）排泥場內水位較引江河正常水頭差高達9.5～10.5m，19處排泥場有15處存在滲流穩定性問題。（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達到二、三期圍堰填筑施工的要求。

一、快速泥水分離技術

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定等問題，采用了快速泥水分離技術對排泥場進行處理，以期達到如下技術效果：（1）降低排泥場圍堰內水頭高度，確保圍堰的滲流穩定；（2）快速降低排泥場內疏浚土的含水率，提高排泥場庫容的有效利用率；（3）提高排泥場內疏浚土的物理力學性質，提高排泥場圍堰安全，并滿足二期圍堰填筑的承載力條件。

快速泥水分離技術是在排泥場內布設防淤堵的垂直排水系統與底部排水系統，形成空間排水體系，實現快速泥水分離，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行圍堰沉降、浸潤線高度以及疏浚土含水率、強度等的觀測。下面以西6排泥場為例，對技術效果進行分析。

1.圍堰監測結果分析

（1）圍堰內水位監測

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，水位變幅基本穩定，不存在經過圍堰的滲流，在吹填過程中沒有出現滲透破壞，表明泥水分離技術有效地降低了排泥場圍堰內的水頭高度，有效排除排泥場內表面水。

（2）圍堰沉降監測

從圖3可以看出，排泥場西1#斷面圍堰在剛剛吹填的20d內，圍堰有所沉降，到吹填至40d左右，圍堰沉降基本穩定，最終累計沉降量約為14mm。沉降測試結果表明泥水分離系統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.排泥場疏浚泥監測結果分析

（1）疏浚泥含水率監測

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的區域內，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，排泥場內疏浚泥含水率逐漸增加，從40%增加至70%，排泥場內的疏浚泥含水率大幅降低。這表明快速泥水分離技術能有效降低排泥場內疏浚泥的含水率，從而達到加速排水、快速固結的目的。

圖1 快速泥水分離技術示意圖

圖2 排泥場圍堰水位測試結果圖

圖3 排泥場西1#斷面圍堰沉降測試結果圖

圖4 排泥場含水率測試結果圖

圖5 排泥場十字板強度測試結果圖

（2）疏浚泥強度監測

吹填結束后對排泥場不同位置的疏浚泥進行了強度測試。從圖5可以看出，在距離吹填0～30m之間的區域，由于疏浚泥的含水率較低、強度較高，約為60～140kPa范圍內；在距離吹填口30～100m之間，疏浚泥的含水率較高、強度較低，約在20～60kPa范圍內；在退水口附近的疏浚泥為流態，強度趨近于零。這表明排泥場疏浚泥經快速泥水分離技術處理過后，排泥場內80%以上面積的疏浚泥強度有了顯著的提高、承載力明顯增大，從而說明了快速泥水分離技術能夠有效降低疏浚泥含水率、提高疏浚泥的強度和承載力，從而到達二期圍堰填筑的承載力要求。

三、結論

采用快速泥水分離技術對泰州引江河第二期工程的排泥場進行處理，監測結果表明：

（1）快速泥水分離技術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，實現了小面積排泥場大容量堆放的效果。

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

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

（專欄編輯：顧梅）