王 玉張曉松李 輝

（1.江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司，江蘇揚州 225127；2.江蘇省工程勘測研究院有限責(zé)任公司，江蘇揚州 225002）

1 基本情況

1.1 工程概況

泰州引江河是國家南水北調(diào)東線工程第一梯級寶應(yīng)站補水的骨干輸水河道，也是江蘇省蘇北東部地區(qū)引江供水的兩大引水口門之一，上接長江，下接骨干輸水干線新通揚運河，全長23.85 km，是一條以引水為主，灌、排、航綜合利用，支撐蘇北地區(qū)和沿海發(fā)展的大型水利基礎(chǔ)設(shè)施工程，現(xiàn)狀河道航道等級為Ⅲ級。

泰州引江河規(guī)劃自流引江總規(guī)模600 m3/s，共分二期實施。一期工程按自流引江300 m3/s的規(guī)模完成河道工程，按自流引江600 m3/s的最終規(guī)模完成高港樞紐，工程于1999年9月完工并發(fā)揮效益；二期工程在一期工程基礎(chǔ)上浚深，擴大自流引江能力至600 m3/s的最終規(guī)模。

泰州引江河第二期工程設(shè)計河道開挖河底高程為-6.0～-6.5 m，底寬為 70 m，邊坡為 1∶3～1∶5，采用絞吸式挖泥船施工，疏?？偼练搅考s645.7萬m3，可用的棄土用地僅229 hm2。由于疏浚土方量大、用地面積小，排泥高度高，堰基土質(zhì)差，施工期防滲壓力大，而施工期排泥場防滲處理是工程安全與順利實施的一個重要保障。

1.2 土質(zhì)情況

（1）河道沿線土質(zhì)情況

河道沿線土質(zhì)大致劃分為淤土段、砂土段、粘土段三大地質(zhì)段。其中，淤土段開挖層以②2層淤泥質(zhì)粘性土為主，下伏②3上、②3下、②5層砂性土；砂土段開挖層以②3上、②3下層砂性土為主，局部涉及下伏的②5層砂性土；粘土段開挖層以③層粘性土為主，下伏④1層重粉質(zhì)壤土層、④2層粉砂層。

（2）排泥場土質(zhì)情況

河道疏浚排泥場布置在河道西側(cè)一期工程已征堆土區(qū)頂部，一期已征堆土區(qū)表層主要以A層（粘土段）和B層（其余地質(zhì)段）土為主。

A層土為重粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土局部雜砂壤土：天然含水率19.8%～37.5%，塑性指數(shù) 10.6～18.0，粘粒含量12.0%～39.2%，最優(yōu)含水率14.2%～23.6%，滲透系數(shù) 1.2E-6～7.4E-5 cm/s；

B層土為粉質(zhì)砂壤土，雜少量粉質(zhì)粘土、壤土：天然含水率13.4%～23.4%，孔隙比0.53～0.91，粘粒含量0.5%～14.6%，最優(yōu)含水率12.9%～18.3%，滲透系數(shù) 1.9E-5～1.9E-4 cm/s。

2 河道擴浚施工中的防滲問題

泰州市長江大道的建設(shè)占用了河道東側(cè)堆土區(qū)，導(dǎo)致二期工程棄土用地異常緊張，使得排泥高度增加（最大排高達12 m），特別是長約10 km的砂土段，該段表層廣泛分布B層土，厚度高達4.5～8.0 m，該層土以砂性土為主，滲透性較強，因此，施工期滲流穩(wěn)定問題是保障工程順利實施的關(guān)鍵性問題。采用有限元數(shù)值解的方法計算滲流出逸高度及出滲坡降，計算軟件采用河海大學(xué)開發(fā)的《水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)AutoBank 5.0》。經(jīng)滲流穩(wěn)定計算，排泥場吹填過程中，會形成滲流破壞，19個排泥場中，僅4個排泥場滲流穩(wěn)定是安全的，其余15個排泥場均有不同程度的滲流穩(wěn)定問題。

3 施工期圍堰防滲處理方案

3.1 采用防滲膜結(jié)合排水管的防滲處理方案（方案1）

工程施工期排泥場防滲處理常規(guī)的方法主要有鋪膜和貼坡反濾兩種：在排泥場內(nèi)滿鋪防滲土工膜，能截斷吹填水與周圍土體的滲流通道，使出滲坡降大大減小，徹底解決滲流問題，但不利影響為施工期吹填區(qū)排水不暢、泥漿固結(jié)緩慢、不利于日后堆土區(qū)復(fù)耕；在排泥場外側(cè)采用貼坡反濾，可提高允許坡降30%。因此，應(yīng)盡可能采用鋪膜和貼坡反濾的雙重防滲措施，鋪設(shè)部分防滲膜，增加滲徑的同時預(yù)留滲水通道，在滲流出險部位貼坡反濾加快排水，并在排泥場內(nèi)布置排水管，加快排除吹填區(qū)積滲水。

采用鋪防滲膜結(jié)合排水管的防滲處理：在排泥場圍堰內(nèi)坡及內(nèi)坡腳外30～50 m的范圍內(nèi)鋪設(shè)防滲土工膜，增加滲徑的同時預(yù)留滲水通道，在滲流出險部位貼坡反濾加快排水，并在二、三期圍堰堰基處布設(shè)Φ10 cm透水軟管，加快堰基土的固結(jié)速度。防滲處理方案見圖1。

圖1 采用全鋪防滲膜結(jié)合排水管處理方案示意圖

圖2 砂土段排泥場排水系統(tǒng)布設(shè)示意圖

3.2 采用快速泥水分離技術(shù)的防滲處理方案（方案2）

為盡量減少圍堰級數(shù)、降低排泥高度，以確保工程施工期安全，工程施工前，分別選擇了具有代表性的西9、西18排泥場，作為砂土段、粘土段的試驗場地（布設(shè)的圍堰高度為4.0 m）進行快速泥水分離技術(shù)現(xiàn)場試驗，以獲取有關(guān)實驗資料，為河道施工期圍堰防滲處理方案的選定提供有力的技術(shù)參數(shù)。

根據(jù)現(xiàn)場試驗資料，采用快速泥水分離排水系統(tǒng)（沿排泥場周邊布設(shè)不同間距垂直排水體排水盲溝+底部排水管+內(nèi)坡透水土工墊），主要試驗參數(shù)及優(yōu)點如下：

砂土段排泥場可快速排出疏浚土中的大量水分，大幅度提高排泥場庫容的利用率，使疏浚土松散系數(shù)降至1.06，24 h內(nèi)疏浚土含水率可降至液限附近，排泥場圍堰中基本不形成水頭高度，吹填結(jié)束后1 d，排泥場承載力可達7 t；粘土段排泥場可大大加快排泥場表面水的排除速度，大幅度降低圍堰內(nèi)的浸潤線高度，在8個月內(nèi)排泥場的承載力能夠達到6 t，滿足人員和農(nóng)用機械進入場地的承載力條件。因此，使用快速泥水分離技術(shù)可以大幅度提高排泥場庫容的利用率，無需建設(shè)部分排泥場二期或三期施工圍堰，不僅加快施工進度、降低施工難度，也大大降低了圍堰的高度，保證了施工期圍堰的穩(wěn)定性。

（1）砂土段快速泥水分離排水系統(tǒng)布置方案

按照4倍水頭高度布設(shè)快速泥水分離排水系統(tǒng)，需處理的排泥場共10個。對排泥高度大于6.0 m的6個排泥場擬采用二層快速泥水分離排水系統(tǒng)的處理方式，沿排泥場周邊布置；第一層處理高度為3.5～4.5 m，第二層處理高度為2.5～3.0 m；對排泥高度小于6.0 m的4個排泥場擬采用一層快速泥水分離排水系統(tǒng)的處理方式，沿排泥場周邊布設(shè)，排水系統(tǒng)布設(shè)見圖2。

（2）粘土段快速泥水分離排水系統(tǒng)布置方案

按照削減堰內(nèi)水頭高度、確保圍堰滲流穩(wěn)定的原則布設(shè)快速泥水分離排水系統(tǒng)，需處理的排泥場共6個。排泥場優(yōu)化調(diào)整后，粘土排泥場排泥高度均小于6.0 m，擬采用一層快速泥水分離排水系統(tǒng)的處理方式，沿排泥場西側(cè)和退水口兩側(cè)布設(shè)，排水系統(tǒng)布設(shè)見圖3。

3.3 方案1與方案2的投資對比分析

經(jīng)比較，工程經(jīng)采用快速泥水分離技術(shù)的防滲排水系統(tǒng)處理后，河道疏浚綜合排泥高度降低0.48 m，排泥高度從方案1的10.71 m降至10.23 m；排泥場一期圍堰填筑量減少8.7萬m3，二、三期袋裝土圍堰填筑量減少28.8萬m3，共節(jié)省工程直接投資約143萬元。

工程投資對比見表1。

圖3 粘土段排泥場排水系統(tǒng)布設(shè)示意圖

表1 方案1與方案2工程投資對比表

4 結(jié)論及建議

經(jīng)綜合比較，泰州引江河河道施工期圍堰防滲處理建議采用方案2，即快速泥水分離技術(shù)，不僅能快速排出排泥場表面水，提高排泥場有效容積率，還可降低排泥場圍堰高度及地基承載力，提高圍堰的滲流穩(wěn)定，保證工程施工安全。目前，工程已全線開工建設(shè)，大部分河段施工已采用該方案。下階段仍將根據(jù)工程實施情況，結(jié)合后期的測驗數(shù)據(jù)對該方案不斷進行細化和完善，并積累相關(guān)經(jīng)驗，以對今后類似高沙土地區(qū)河道的設(shè)計及施工起到很好的指導(dǎo)和借鑒作用。