水力冲填技术在通辽热力发电场灰坝扩建加固施工中的应用

中国水利水电第六工程局有限公司 刘 明 曹震宇

1 泥浆泵的机组设备及其性能

机组设备性能：6PL-250型机组是由挖泥船演变而来的，以自制的浮体代替船体，以高强压力冲刷代替铰刀，机组配置简单、装拆便捷、造价低廉，被广泛应用于河道治理清淤和筑堤兴利工程[1]。筑坝的挖、装、运、卸、填等多道工序可一次用泥浆泵完成，具有功效高、成本低进度快、质量好的特点，而且施工中不受天气影响，昼夜不间断地施工，在输送距离200m每台班可完成70～130m3土方（灰方）。

泥浆泵工作原理：水流经高压泵产生压力，通过水枪喷射出水柱冲击灰体，使灰体液化、崩解形成一定浓度的灰浆，通过渣浆泵经输送管送到堆灰区。灰浆经过自然沉淀、脱水、固结、踩排、振捣、密实形成堆灰体（即坝体）；浆泵的机组配置：6PL-250型泥浆泵组每套功率30kW，由高性能立式泥浆泵一台、高压水泵一台、高压水枪、输水/输泥导管等组成。高压水枪流量为60m3/h，水枪喷射水压力4～6mPa，出口流速20～30m/s，泥浆泵电机功率13kW，扬程16m，出水口径100mm。出水量150m3/h，最大输送泥浆距离200m，每套机组配备6～8人，分班轮流施工。

2 冲填坝施工技术

2.1 基础处理

根据设计对地基处理的要求，表面清基为50cm，考虑到自然地面不够平整，故此将地基按设计清基50cm 以外，对低洼地区的草皮与腐殖土加以清除，以达到地基土层与水力冲填坝体的良好结合[2-5]。

2.2 围梗施工

施工围梗有边梗和中梗两类，起挡泥和稳定坝坡的作用的边梗，经（沉积密实）压实不得漏水和失稳，各层边梗高度要求为50cm、顶宽为50cm，外边与防线边坡一致。外边坡1:2.5，内边坡为自然坡。为了避免冲填施工中坝坡面凹凸不平出现贴破现象，要求在坝坡放线时坡比系数加大0.1～0.2，待坝体冲填到坝顶、泥浆固结达到设计干容重后再削坡到设计边坡，以保持坝体的均匀性和完整性。

起分畦作用的中梗，其位置应随冲填高度的升高而改变，避免上下层重叠，确保坝体质量均匀。施工中第一层围梗均采用坝体清基的土料填筑，以上各层均采用冲填灰浆作为筑梗材料。水力冲填的冲填料为热电场燃煤灰粉（灰浆），冲填料在未凝固状态下渗透系数较大。灰浆施工中脱水固结快，坝体不存在流态区。因此，冲填过程中对边梗的水平推力不大，在冲填段内取土筑围梗时取土点距围梗坡脚50～80cm，以增加边梗的稳定性。

图1 边梗施工图

图2 内坡土工布施工图

水力冲填堆灰筑坝时要采用灰筑坝，灰坝一定要密实，密实时每筑起30cm 时进行踩实、打夯。打夯后再筑到0.5m，然后再进行踩实、打夯（用蛙式打夯机打夯）。灰埂要求：0.5m 宽、埂要0.5m 厚度，取灰在坝内侧1.0m 以外取灰土，另筑灰埂时外坡度要达到1：2.5，内边坡按自然坡度控制；冲填制浆灰水比浓度保证在1：4，不允许过高过低，控制好水量，保证管路畅通及正常运行；冲填堆灰保证有一定的回水坡降分离出来，要及时从回水坑用回水泵及时排回，不得长时间积存，最大可能减少渗水量，当静停分离后立即进行人工踩排使水最大可能排出来。冲填段较深时，一次踩排达不到要求时进行二次踩排，灰层底部水过多时要用竹竿扎眼将水排出。每次冲填堆灰应在0.5m 左右。

当踩排完、排出的水蒸发后立即进行一次振捣，一次振捣达不到要求时需进行二次、甚至三次振捣。如果灰过于粗时，踩排不能达到要求，直接用振捣器振捣，振捣后用蛙式打夯机进行打夯，直到达到要求为止；从坝脚北侧西侧向内75m 的距离必须踩排，振捣密实，保证冲填振捣后灰渣干容重达到0.95t/m3，最小不得低于0.93t/m3，且不能超过密度面积的5%。

保证筑坝人员、管道巡视人员及时补救灰坝、管道出现的意外漏洞，以避免漏灰，减少对环境污染；修理坡度时一定要按标准线及坡度的要求，在每一次筑灰坝时进行放坡修坡，修坡时一定要密实坡面；施工过程中要严格按图纸要求施工，保证工程质量；水力冲填坝体结束后内坡铺设土工布，起到防渗及防尘作业，加强坝体防渗及防止扬尘二次污染周边环境。

2.3 坝体冲填

取料区位置和深度的选择。取土场大多数选在原有灰池，循环水被抽回利用，池中灰浆处于初步固结状态，根据施工经验选用凝固状态适宜冲填的部位，一般取用灰池中间地段，宽度3～5m、深度2～3m 的范围。取料深度视表层和底层灰浆稠度而定，泥浆配制采用高压水枪冲拌。

进浆管和出水管的设置。进浆管放置在冲填段的一端、排水管放在冲填段的另一端。在冲填第一层时可预留排水口，当坝面上升到20～30cm 左右时将排水口封闭，然后预埋10cmPVC 管在围梗下部，紧贴泥面并伸出堤坡脚线处。随着冲填而提高排水管也不断抬高以利排水，埋管位置要经常错位，保证坝面良好结合。铺设进浆管力求平直，为使冲填坝段内土质颗粒分布均匀、进浆管出口位置要经常移动，避免在自然沉淀中泥浆产生粗细颗粒分离后集中堆积而出现软弱地带，影响筑坝质量。

3 冲填坝施工质量控制

泥浆浓度。采用灰浆为冲填料时，其浆体的含水量控制在20%～30%之间，颗粒含水量控制在30%～40%之间，为了使冲填灰浆的渗透系数较大、便于施工和尽快固结，同时又保持一定的粘粒成分且冲填的坝面表层不至于失水后粉化，颗粒比控制在1:3～1:4之间；干容重和含水量。在冲填坝体过程中，下层围梗填筑之前已填筑层的干容重和含水量均要取样测定一次。取样浓度为30帕左右，一般干容重可达9.3～9.5t/m3，由于灰浆在水力冲填过程中颗粒重新排列组合，冲填坝体内的干容重比天然土样干容重高。

4 结论

水力冲填技术结合通辽热力发电场灰坝扩建加固项目填筑灰坝，所筑坝体各项指标均能满足设计和规范要求，并体现了其在技术上具有质量均匀、密实性强、防渗效果好、施工简便、施工进度快等优点，在造价上还可就地取材、变废为宝，不仅达到了原灰池容量扩大，又利用抽排的灰浆为原料修建了新坝，创造了较大的经济效益，在类似工程中具有较强的推广意义。