排泥场挤於围堰的设计与施工

常星 汪晴娜

（中水淮河规划设计研究有限公司安徽合肥 230000）

排泥场挤於围堰的设计与施工

常星 汪晴娜

（中水淮河规划设计研究有限公司安徽合肥 230000）

在淤泥地基上填筑施工围堰，并运用抗滑稳定计算来设计围堰断面，并结合工程实际验证设计的合理性。

挤於；围堰；抗滑稳定

1 引言

淤泥的主要特点是含水率高，孔隙比大，呈流塑状，灵敏度较高，一旦受到扰动，淤泥结构从絮凝状变成分散结构，强度急剧降低，开挖难度大。挤淤就是利用填筑体直接挤开淤泥，不断下沉，周围淤泥对填筑体产生阻滑力和上托力，当填筑体和周围淤泥处于极限平衡时，便不再下沉。随时间的推移，被挤淤泥中的超孔隙水压力逐渐排出，有效应力逐渐加大，淤泥结构强度不断恢复，承载力逐渐加大，填筑体逐渐成为稳定架构。

挤淤方法在围堰填筑中被广泛应用，主要利用围堰自重进行挤淤，通过断面推进过程中土体自身及机械的挤压，使淤泥产生剪切破坏，加快地基流速变形的稳定，从而有效提高围堰的抗滑稳定。

2 工程概况

临北2#排泥场位于安徽省五河县临北镇西200m，总面积约700亩，主要承担着淮河干流180万m3疏浚土方的排泥任务。排泥场围堰长共1.8km，为均质土围堰，顶高程22.5m，挡泥侧边坡1：3，背水侧边坡为1：5，堰高4.0～6.0m。其中部分围堰横跨原唐家漥排灌站排水沟，跨沟堰长约100m，为淤泥地基，淤泥厚度为6.0～8.0m。如淤泥层完全清除后再填筑围堰，花费投入太大。在讨论设计变更时，曾提出打木桩或抛石挤淤，但考虑到工期、经济因素，且围堰为临时性工程，最后决定直接采用填土挤淤方法填筑排泥场围堰。该围堰现已交付使用，除填筑过程中，出现过一处滑塌及部分裂缝外，使用中暂未发现问题。

3 工程地质

该排泥区位于淮河滩地上，该处曾为河道决口，几经防汛退让，现成为一内湾，地势略有起伏，唐家漥排水沟从中穿过，沟底工程约13.0～14.0m。

唐家漥排水沟地基主要为③-1淤泥层，灰黑色，饱和，流～软塑状态，夹淤泥透镜体，层底高程为4.0～5.0m，内摩擦角φ=4°，粘聚力C=9kPa，地基承载力为80kPa，压缩模量为3.9MPa；⑤层重粉质壤土，黄或灰黄色，可至硬塑状态，含有铁锰结核和砂礓，内摩擦角φ=8°，粘聚力C=28kPa。

4 挤淤围堰设计与施工

根据围堰在淤泥中接底情况可分为悬浮式和着底式两种。本工程围堰设计为悬浮式。淤泥地基上围堰发生失稳，其稳定安全系数必定小于1，如围堰稳定，其稳定安全系数必定大于1。基于此原理，可利用抗滑稳定计算来验算设计淤泥地基挤淤围堰。根据《水利水电施工组织设计规范》（SL303-2004），4～5级土石围堰安全系数不小于1.05，因此我们认为抗滑稳定安全系数大于1.05的围堰结构是稳定安全。

本工程抗滑稳定计算利用河海大学土木工程学院力学研究所研制“Slope-土石坝边坡稳定分析系统”，采用瑞典圆弧法进行计算。

设计过程中，在给定围堰断面结构下，分别假设挤淤深度为1.0m、2.0m、3.0m，在三种设计工况下分别进行抗滑稳定计算，根据计算结果，得出随着挤淤深度的增加，安全系数不断增加。在给定挤淤深度工况下，分别假设围堰边坡为1：3、1：5、1.8、1：10，对四种设计工况分别进行抗滑稳定计算，根据得出结果可知，随着边坡不断变缓，安全系数不断变大。而围堰设计即要保证稳定安全，的要经济，即围堰断面达到最小，因此需不断进行试算。最终通过调整边坡和挤淤深度，围堰断面设计为顶宽3m，挡泥侧边坡1：4，背水侧边坡为1：5，堰顶高程为22.5m，高程17.0m处设置宽5m的平台，挤淤深度约为2.0m，抗滑稳定安全系数为1.06，满足设计要求，其关键滑弧位置见图1。

图1 围堰边坡抗滑稳定计算成果图

另外，围堰填筑底宽应满足施工及永久工程运用要求，并维持堰体在淤泥中不增宽，不解体，堰底宽度应满足下公式要求：

式中：H——施工期填筑厚度，取10m；

γ——填土湿容重，取20kPa；φ——填土内摩擦角，取18°；

Cu——淤泥不排水抗剪强度，取7kPa。经计算L>140m，本工程围堰堰底宽度为170m，满足要求。

本工程围堰填筑采用分层施工，高程17.0m以下一次填筑完成，并应采用较快的填筑速率，使在填土失稳中被扰动的淤泥强度来不及恢复就继续往前填筑，以使续填的土更容易失稳，挤淤深度更大。高程17.0m以下填筑完成后间歇一段时间，待淤泥排水固结后，再填筑上部围堰堰体。另外，填筑前清除沟渠内表层的浮泥，填筑中辅以长臂挖掘机清除周边挤出的淤泥，以促进堰体下滑。在满足机械承载力的要求下，应尽量采用重型机械压实。

5 结论

（1）采用边坡抗滑稳定计算方法设计挤於围堰是可行的；围堰堰基挤淤深度越大，安全系数越高。

（2）利用围堰自重挤淤，由于淤泥被挤出，从而加快堰基的流塑变形稳定，有效提高了围堰的抗滑稳定，最终提高围堰整体稳定性。由于填筑时已达到土体极限平衡，因此后期围堰沉降小。

（3）挤淤施工技术简单，工期短，施工成本低。

（4）本工程围堰填筑完成后虽局部轻微滑动及纵横裂缝，但不构成安全威胁和围堰正常使用。

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2015-11-5