快速泥水分离技术在泰州引江河二期工程的应用研究

赵彬 王南江 翁佳兴 张礼强

快速泥水分离技术在泰州引江河二期工程的应用研究

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泰州引江河位于泰州市与扬州市交界处，南起长江，北接新通扬运河，全长23.846km。泰州引江河二期工程的任务是进一步浚深河道，使其满足自流引江600m3/s的规模。泰州引江河二期工程河道采用绞吸式挖泥船进行疏浚，总的疏浚方量为645.7万m3，弃土用地共设置24处，其中包括布置排泥场19处，集中堆土区5处，可用的总弃土用地仅为3437亩。

由于疏浚方量大、用地面积小，按照现有规范进行排泥场设计，在设计施工中存在以下难题：（1）疏浚方量大、用地面积小，平均堆高为5.3m，最大高达8.2m，工程风险大；而且排泥场紧邻村庄民居，高度甚至超过民房屋顶，可能引起社会矛盾。（2）排泥场内水位较引江河正常水头差高达9.5～10.5m，19处排泥场有15处存在渗流稳定性问题。（3）排泥场围堰需要分期填筑，然而排泥场地基承载力很难在短期内达到二、三期围堰填筑施工的要求。

一、快速泥水分离技术

针对泰州引江河第二期工程存在的排泥场堆泥高度高、二期围堰填筑困难以及围堰渗流稳定等问题，采用了快速泥水分离技术对排泥场进行处理，以期达到如下技术效果：（1）降低排泥场围堰内水头高度，确保围堰的渗流稳定；（2）快速降低排泥场内疏浚土的含水率，提高排泥场库容的有效利用率；（3）提高排泥场内疏浚土的物理力学性质，提高排泥场围堰安全，并满足二期围堰填筑的承载力条件。

快速泥水分离技术是在排泥场内布设防淤堵的垂直排水系统与底部排水系统，形成空间排水体系，实现快速泥水分离，提高堆场存储效率、减少用地面积（见图1）。

二、效果分析

为了明确泥水分离技术的效果，保证排泥场在吹填施工期间围堰的安全，选择了若干具有代表性的排泥场进行围堰沉降、浸润线高度以及疏浚土含水率、强度等的观测。下面以西6排泥场为例，对技术效果进行分析。

1.围堰监测结果分析

（1）围堰内水位监测

从图2可以看到，吹填中排泥场围堰的浸润线较为平缓，水头高度较低，水位变幅基本稳定，不存在经过围堰的渗流，在吹填过程中没有出现渗透破坏，表明泥水分离技术有效地降低了排泥场围堰内的水头高度，有效排除排泥场内表面水。

（2）围堰沉降监测

从图3可以看出，排泥场西1#断面围堰在刚刚吹填的20d内，围堰有所沉降，到吹填至40d左右，围堰沉降基本稳定，最终累计沉降量约为14mm。沉降测试结果表明泥水分离系统能够有效防止围堰渗透变形，减小围堰沉降，防止吹填过程围堰沉降过大、过快，有效地保证了围堰的安全。

2.排泥场疏浚泥监测结果分析

（1）疏浚泥含水率监测

排泥场吹填口处疏浚泥浆的初始含水率为300%～400%。图4是距离吹填口不同距离的含水率情况。从图4可以看出，在距离吹填口0～75m的区域内，疏浚泥含水率基本保持在15%～40%之间，在距离吹填口75m至退水口之间，排泥场内疏浚泥含水率逐渐增加，从40%增加至70%，排泥场内的疏浚泥含水率大幅降低。这表明快速泥水分离技术能有效降低排泥场内疏浚泥的含水率，从而达到加速排水、快速固结的目的。

图1 快速泥水分离技术示意图

图2 排泥场围堰水位测试结果图

图3 排泥场西1#断面围堰沉降测试结果图

图4 排泥场含水率测试结果图

图5 排泥场十字板强度测试结果图

（2）疏浚泥强度监测

吹填结束后对排泥场不同位置的疏浚泥进行了强度测试。从图5可以看出，在距离吹填0～30m之间的区域，由于疏浚泥的含水率较低、强度较高，约为60～140kPa范围内；在距离吹填口30～100m之间，疏浚泥的含水率较高、强度较低，约在20～60kPa范围内；在退水口附近的疏浚泥为流态，强度趋近于零。这表明排泥场疏浚泥经快速泥水分离技术处理过后，排泥场内80%以上面积的疏浚泥强度有了显著的提高、承载力明显增大，从而说明了快速泥水分离技术能够有效降低疏浚泥含水率、提高疏浚泥的强度和承载力，从而到达二期围堰填筑的承载力要求。

三、结论

采用快速泥水分离技术对泰州引江河第二期工程的排泥场进行处理，监测结果表明：

（1）快速泥水分离技术能够有效降低排泥场围堰的水头高度，减小吹填过程中围堰内水位变幅，防止围堰渗透变形，保证围堰安全。

（2）排泥场表面水能够基本被排除，消除了富余水深和风浪超高，同时疏浚土的含水率能够从初始的300%～400%快速降低至20%～45%，大幅度缩减了疏浚土的体积，实现了小面积排泥场大容量堆放的效果。

（3）排泥场内疏浚土强度增长较快，即使在吹填过程中，80%以上的场地能够达到上人的承载力条件，在围堰周边的疏浚土，其不排水强度在80kPa附近，有利于排泥场围堰的稳定性■

（作者单位：1.淮委治淮工程建设管理局2330002.江苏鸿基水利建设工程有限公司225000）

（专栏编辑：顾梅）