淺談豎井式退水口施工工藝

(安徽省交通航務工程有限公司 安徽 合肥 230022)

一、引言

(一)概述

在傳統的航道疏浚工程中，疏浚與吹填工程往往是結合進行。挖泥船將水下土層經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內，經沉淀將泥漿和水分離，泥漿沉淀至拋泥區底部，清水通過退水系統流入河道，實現循環作業。而在整個施工過程中，退水系統是關系到拋泥區能否安全高效運行的一項關鍵工作。

(二)原理

退水系統雖然只是疏浚吹填工程中的臨時性輔助設施，但是對提高拋泥區泥沙沉淀效果，減少環境污染方面起直接調控作用，合理施工退水口能達到經濟實用和環保的多重功效。結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、退水口設計與使用

(一)退水口選址

建設圍堰退水口首先要規劃好它的位置，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，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(對角設置)或者設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外的系統，所以退水必定穿壩而過，對壩體的穩定性產生不可避免的影響，所以我們從選址開始就需要考慮如何減小這種影響，將退水井架設在圍堰壩腳處并遠離壩體拐角處，避免產生旋流沖刷壩體。

(二)退水口設計

1.分類

豎井式退水口根據豎井的材質又分為鋼混式、磚砌式和鋼構式。

(1)鋼混式顧名思義，即需要綁扎鋼筋、支模澆筑、養護成型的一種井架形式。雖然最為安全穩定美觀，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構。

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

(3)鋼構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，具有很強的整體性。易制作安裝，不使用磚、水泥等常規材料，減少了傳統退水口繁雜的工序，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.主體結構施工

以磚砌式退水口為例，其結構主要包含基礎、井架、退水涵管，根據圍堰實際情況還可增加翼墻、明渠和消能池等結構。

(1)在選定退水口位置后，開挖至退水口設計底標高，進行基礎處理，對豎井、退水涵管的基礎修坡、夯實、平整，并鋪設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，污染環境。立柱間可砌筑37墻起到穩定和擋土作用，背水面砌筑1-2m，兩側0.5-1m，迎水面一側不砌筑，以加快圍堰前期退水。為了保持立柱的穩定性，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；

m—流量系數，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面排水變為“日”字型6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，直徑根據挖泥船吹填能力確定。根據沱澮河及新汴河航道整治工程施工經驗，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，則須在縫外壁設截水環，內壁用砂漿抹縫。

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以內回填土應人工壓實，1m以上部位才可上機械壓實，壓實度應滿足圍堰設計要求。

(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，來控制退水系統的工作狀態，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，要做到實時監控，實時調整，有巡查有記錄。

2.退水口拆除

對于可回收的鋼構式退水口，排除拋泥區內積水，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。回收鋼制涵管時，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，在拆除上部結構后，其余部分隨拋泥區復墾工程一起掩埋。

三、結語

退水口應結合成本、工期與環保等因素，綜合的選擇適當的位置、結構形式和施工工藝。在實際施工中，退水口往往與加高圍堰、增設隔梗、增設尾水沉淀池等措施結合使用，以取得更好的尾水處理效果。