泥漿“脫水”術(shù)——快速泥水分離技術(shù)在泰州引江河第二期河道工程中的研究與應(yīng)用
泰州引江河地處里下河地區(qū)和長(zhǎng)江沿江區(qū)，是我省蘇北東部地區(qū)引江供水的兩大引水口門(mén)之一，上接長(zhǎng)江，下接新通揚(yáng)運(yùn)河，全長(zhǎng)23.846公里。泰州引江河第二期工程的實(shí)施，通過(guò)浚深河道，新建船閘，進(jìn)一步擴(kuò)大引江規(guī)模，提升通航能力，為加快蘇北地區(qū)和沿海發(fā)展提供支撐和保障。工程規(guī)劃引江總規(guī)模600立方米/秒，共分二期實(shí)施，一期工程于1999年9月完成。
泰州引江河第二期河道工程，在一期寬淺式河道斷面的基礎(chǔ)上浚深，使其滿(mǎn)足自流引江600立方米/秒的最終規(guī)模。施工采用絞吸式挖泥船進(jìn)行疏浚，總疏浚方量為645.7萬(wàn)立方米，棄土用地共設(shè)置24處，其中包括布置排泥場(chǎng)19處，集中堆土區(qū)5處，可用的總棄土用地僅有3437畝，因此排泥場(chǎng)平均堆高達(dá)到5.3 米，最大堆高8.2米，相當(dāng)于2-3層樓的高度，排泥場(chǎng)堆土高度較高使工程建設(shè)面臨質(zhì)量安全和進(jìn)度控制的考驗(yàn)。
泰州引江河第二期工程建設(shè)之初，從保護(hù)生態(tài)角度考慮，減少了耕地占用，這就使得19個(gè)排泥場(chǎng)有15個(gè)圍堰需要二期填筑，有5個(gè)甚至需要三期填筑。泰州引江河第二期工程建管局局長(zhǎng)馬志華介紹說(shuō)，由于疏浚土在自然條件下固結(jié)排水緩慢，排泥場(chǎng)地基承載力很難在短期內(nèi)達(dá)到二、三期圍堰填筑施工的要求，特別是12.3千米的淤土、粘土段，實(shí)踐表明需要幾年的時(shí)間才能達(dá)到人員或者輕型機(jī)械行走的條件。根據(jù)引江河第二期工程的初步設(shè)計(jì)，排泥場(chǎng)內(nèi)最終水面高程較引江河正常水頭差高達(dá)到9.5～10.5米，特別是長(zhǎng)約10.1 千米的砂土段，滲透性較強(qiáng)，厚度在4.5～8.0 米之間。經(jīng)滲流穩(wěn)定計(jì)算，19處排泥場(chǎng)有15處存在滲流不穩(wěn)定問(wèn)題，因此需采取相應(yīng)的防滲處理措施，以確保排泥場(chǎng)圍堰滲流穩(wěn)定，以保證工程施工安全。
為解決排泥場(chǎng)圍堰滲流穩(wěn)定不安全問(wèn)題，提高疏浚泥排泥場(chǎng)的庫(kù)容利用率、縮短排泥場(chǎng)占地時(shí)間，省泰州引江河第二期工程建管局會(huì)同東南大學(xué)、江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司、江蘇省工程勘測(cè)研究院有限公司成立課題組開(kāi)展了快速泥水分離技術(shù)研究和應(yīng)用的課題研究。
泥水分離的技術(shù)核心，就是快速排出大面積疏浚排泥場(chǎng)的表面水與減低疏浚泥中的含水率，從而提高排泥場(chǎng)的有效庫(kù)容，大幅度減少排泥場(chǎng)的面積。工程建設(shè)中，一方面采用了快速泥水分離排水系統(tǒng)對(duì)施工期排泥場(chǎng)防滲及穩(wěn)定安全進(jìn)行綜合處理，同時(shí)采用防滲排水復(fù)合體對(duì)排泥場(chǎng)圍堰內(nèi)坡進(jìn)行防護(hù)。
課題組通過(guò)對(duì)典型的排泥場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)值模擬等研究手段，明確了泰州引江河第二期工程建設(shè)實(shí)際工況下，排泥場(chǎng)的自由水頭高度變化規(guī)律；提出了不同疏浚泥的不排水強(qiáng)度與地基承載力的分析方法；建立了泥水分離條件下高含水率疏浚排泥場(chǎng)的滲流穩(wěn)定與圍堰的穩(wěn)定性分析方法。
根據(jù)已有研究成果，在泰州引江河第二期工程中采用泥水分離技術(shù)，已經(jīng)達(dá)到預(yù)期效果：不僅能夠快速排出排泥場(chǎng)的表面水和降低疏浚泥高度，從而降低排泥場(chǎng)設(shè)計(jì)高程，增大排泥場(chǎng)的滲流穩(wěn)定性和圍堰穩(wěn)定性；還能大幅度降低排泥場(chǎng)中排泥場(chǎng)自由水頭高度和浸潤(rùn)線(xiàn)高度，提高排泥場(chǎng)滲流穩(wěn)定性。同時(shí)，泥水分離技術(shù)大幅度提高了排泥場(chǎng)中疏浚泥的不排水強(qiáng)度、疏浚泥的地基承載力及排泥場(chǎng)的整體穩(wěn)定性，為優(yōu)化圍堰設(shè)計(jì)提供支撐。
泥水分離技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程中解決滲流穩(wěn)定與二、三期圍堰的穩(wěn)定性問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)外尚屬首創(chuàng)。研究及實(shí)踐表明，快速泥水分離技術(shù)可有效解決施工期排泥場(chǎng)防滲及穩(wěn)定安全問(wèn)題、降低疏浚土松散系數(shù)以及增加排泥場(chǎng)的有效庫(kù)容，對(duì)砂性土段排泥場(chǎng)效果尤為明顯。（供稿：省水利工程建設(shè)局 責(zé)編：廳辦公室 欒慶明）
