水力沖挖土方在填塘浸壓工程中的應(yīng)用

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一、力沖挖土方工作原理及填塘浸壓

    1、水力沖挖土方工作原理

    水力沖挖土方的施工原理是根據(jù)自然界水流沖刷原理，借水力作用來(lái)進(jìn)行挖土、輸土、填土，即水流經(jīng)高壓泵產(chǎn)生壓力，通過(guò)水槍噴出一股密實(shí)的高速水柱，切割、粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿和泥塊的混合，再由立式泥漿泵及輸泥管吸送到堆土場(chǎng)，可用來(lái)填平低洼地或圈堤筑壩。

    2、填塘壓浸

    利用吸泥船、泥漿泵等機(jī)械設(shè)備，吸取江河泥沙，由管道水力輸送到堤身背水側(cè)沉淤，在鄱陽(yáng)湖上稱為填塘壓浸。它是防止基礎(chǔ)管涌破壞的有效控制滲流措施之一。填塘壓浸的厚度和寬度：厚度可通過(guò)計(jì)算確定，一般高出背河堤坡出逸點(diǎn)1.5m；寬度則難以通過(guò)計(jì)算簡(jiǎn)單確定。計(jì)算可能得出數(shù)百米寬，顯然難以實(shí)現(xiàn)。為此，需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和歷史出現(xiàn)險(xiǎn)情范圍來(lái)確定。根據(jù)鄱陽(yáng)湖出現(xiàn)險(xiǎn)情的情況調(diào)查，一般填塘壓浸的寬度，險(xiǎn)工地段按150m~200m寬控制；平工堤段按50 m ~150m寬控制。

    二、工程成因

    1、工程自然狀況

    鄱陽(yáng)湖區(qū)二期防洪工程成朱聯(lián)圩除險(xiǎn)加固工程位于江西省鄱陽(yáng)湖西南岸、贛江北支沙汊河與官港河之間，為一封閉圩區(qū)。圩堤堤線全長(zhǎng)44.10km。成朱聯(lián)圩成20標(biāo)段填塘壓浸施工段為：6+600～7+600、12+600～13+200、13+400～14+950、18+700～19+450、20+000～20+400、21+300～21+700、24+000～24+300、25+800～26+300、28+400～29+000，填塘壓浸共計(jì)工程量為797187.25m3。

    2、水文氣象條件

    成朱聯(lián)圩屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，四季分明，高溫多雨，多年平均降雨量1530mm，歷年最大年降雨量達(dá)2253.5mm(1973年)，而最少降雨量為996.7mm(1978年)，年際變化較大。降雨量年內(nèi)分配極不均勻，主要集中在4～6月份，占全年降雨量的48.3%。多年平均氣溫17.2℃，極端最高氣溫39℃(出現(xiàn)多次)，極端最低氣溫-11.7℃(1972年2月10日和11日)。多年平均蒸發(fā)量1326.2mm；全年以北風(fēng)出現(xiàn)頻率最高。汛期(4～9月)，歷年最大風(fēng)速17m/s，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镹NW。圩堤外河設(shè)計(jì)枯水位(11月至次年2月多年平均水位)為12.31m。

    3、天然建材

    本工程天然建材土料自料場(chǎng)獲得，填塘壓浸土料場(chǎng)采用對(duì)應(yīng)堤段外灘沙洲，平均運(yùn)距0.6km。 

    三、水力沖挖土方在填塘壓浸工程中應(yīng)用主要技術(shù)要點(diǎn)

    水力沖挖土方填塘壓浸工程主要有圍堤修筑、填塘壓浸區(qū)泄、排水、輸漿管敷設(shè)和水力沖挖土方填塘壓浸四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

    1、圍堰修筑

    圍堰要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)斷面修筑，參照碾壓式土方工程施工要求進(jìn)行施工，增加強(qiáng)度，減少圍堤決口情況。圍堰高度由放淤設(shè)備的輸漿量、泥漿沉降后富余水深和圍堤土質(zhì)、沉降量等因素確定，參照《疏浚工程施工技術(shù)規(guī)范》，堰頂寬可選2.0ｍ，臨水坡1:2，背水坡1:2，超高0.5ｍ，考慮輸漿管鋪設(shè)和填塘壓浸區(qū)平整的要求，為便于多次復(fù)填，填塘壓浸區(qū)內(nèi)每間隔200ｍ修筑隔堤，將填塘壓浸區(qū)劃分為若干個(gè)格區(qū)，成為長(zhǎng)條形。隔堤高度同分期圍堰高度齊平，內(nèi)外邊坡1:2，頂寬2.0ｍ，隨著填塘壓浸區(qū)的升高，圍堰分期修筑。

    2、填塘壓浸區(qū)泄、排水

    填塘壓浸長(zhǎng)度沿堤線方向超過(guò)200m者設(shè)置三個(gè)退水口，200m以內(nèi)只設(shè)置兩個(gè)退水口。排水系統(tǒng)充分利用填塘壓浸區(qū)原有溝渠，將水排至堤外河內(nèi)。原有溝、渠不能滿足排水要求時(shí)，利用人工將其拓寬、挖深、直至滿足排水要求，邊坡應(yīng)滿足穩(wěn)定要求。排水渠應(yīng)具有一定坡降，其排水渠出口布置應(yīng)不淤積航道、相鄰建筑物和不污染水源為原則，完工驗(yàn)收前，清除所有排水渠的淤泥并按規(guī)劃恢復(fù)環(huán)境。

    3、輸漿管敷設(shè)

　　輸漿管主要采用泥漿泵專用軟管，輸漿管連接采用40cm鋼管連接用8#鐵線固定。輸漿管線敷設(shè)布設(shè)時(shí)，輸漿管線需橫穿公路或大堤時(shí)，為保證交通順暢，將采取地面挖溝掩填的方法使管線不突出地面。輸漿管跨躍河道時(shí)從河底通過(guò)，但要保證管線平順，避免死彎。

    4、水力沖挖土方填塘壓浸

    水力沖挖土方采用85-50-200型高壓水泵配兩部φ65mm水槍制泥漿，通常85-50-200型高壓水泵配兩部φ65mm水槍制泥漿配1臺(tái)WL15015型泥漿泵，輸漿距離超過(guò)600m采用WL15015型泥漿泵二級(jí)接力。水力沖挖土方時(shí)直接由河內(nèi)取水，岸邊沖挖，然后通過(guò)固定在浮桶上的WL15015泥漿泵輸水至填塘壓浸區(qū)。需要二級(jí)接力輸漿填塘壓浸區(qū)集漿池布置在地面上，大小適中，過(guò)大會(huì)引起泥沙沉淀，過(guò)小則導(dǎo)致泥漿漫溢；二級(jí)接力也可不布置集漿池，將一級(jí)輸漿管直接接到二級(jí)泥漿泵上進(jìn)行填塘壓浸施工。一般每臺(tái)WL15015型泥漿泵平運(yùn)漿距離600m日工作效為350m3。

    四、水力沖挖土方在填塘壓浸工程中應(yīng)用應(yīng)注意的問(wèn)題

    1、做好堰體邊坡防護(hù)及排水處理

    水力沖挖土方填塘壓浸施工期間，做好邊坡防護(hù)工作，泥漿填筑前應(yīng)在堰體迎漿面鋪設(shè)條紋編織布，以防止堰體坍塌砂土流失；同時(shí)要保持場(chǎng)地良好排水狀態(tài)，采取臨時(shí)排水設(shè)施與永久排水設(shè)施相結(jié)合，流水不得排入農(nóng)田、耕地和自然水源，也不得引起淤積或沖刷問(wèn)題。

    2、泄水口布置應(yīng)注意的問(wèn)題

    泄水口必須滿足填塘壓浸區(qū)退水的需要，每個(gè)填塘壓浸區(qū)的泄水口不少于兩個(gè)。泄水口應(yīng)設(shè)置在具有排水通道的部位，當(dāng)填塘壓浸附近無(wú)排水通道時(shí)，應(yīng)設(shè)置在利于開挖排水渠的部位。為減少填塘壓浸區(qū)的泥沙流失，泄水口排出水流的泥漿濃度應(yīng)控制在水力沖挖土方設(shè)計(jì)泥漿濃度的10%以內(nèi)，應(yīng)防止泄水泄出的水流沖刷附近的田地和建筑物，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置防沖消能設(shè)施。

    3、輸漿管線架設(shè)應(yīng)注意以下問(wèn)題

    輸漿管線應(yīng)平坦順直，避免死彎，出漿管口放置填塘壓浸區(qū)距離堤坡腳大于5m以外，輸漿管接頭應(yīng)緊固嚴(yán)密，整個(gè)管線和接頭不得漏泥漏水，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)或更換，輸漿管的布置不得破壞既有公路、堤防等設(shè)施。

    4、水力沖挖土方填塘壓浸要注意的安全及平整度要求

    水力沖挖土方填塘壓浸工程施工，人工利用水槍制漿打土挖坑要注意坑邊坡的穩(wěn)定，防止邊坡坍塌造成安全事故；填塘壓浸時(shí)防止細(xì)顆粒土聚集成堆和形成水塘，填塘壓浸細(xì)顆粒土?xí)r，應(yīng)設(shè)置兩個(gè)以上的填塘壓浸區(qū)，輪流抽漿填筑；填塘壓浸土表面滿足平整度要求，超填平均高度不得大于0.1m，填塘壓浸平整度達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)配備陸上土方機(jī)械加以平整。

    五、水力沖挖土方在填塘壓浸工程中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)

    利用水力沖挖土方在江河灘地取土進(jìn)行填塘壓浸，對(duì)河道有一定的疏浚作用。同時(shí)，也減少挖毀農(nóng)田，有利于糧食生產(chǎn)。利用水力沖挖土方進(jìn)行填塘壓浸也有不足之處，施工受地理?xiàng)l件的制約，排距較遠(yuǎn)時(shí)，不僅增加施工困難，而且單位造價(jià)也隨之增加。