周志彥 馮 英 張禮強(qiáng) 繆雨廷

淮河干流疏浚工程對(duì)于河道疏浚土的處置方式主要是采用沿河道堤防兩側(cè)修建排泥場(chǎng)堆存，待脫水固結(jié)后再對(duì)排泥場(chǎng)進(jìn)行復(fù)耕還田。由于疏浚工程量巨大，排泥場(chǎng)占地少則上千畝，多則數(shù)千畝，工程實(shí)施時(shí)往往要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保排泥場(chǎng)運(yùn)行安全。本文結(jié)合工程實(shí)例闡述了超大型排泥優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，為類似工程建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)參考。

一、淮干香浮段工程概況

根據(jù)淮河流域防洪規(guī)劃和淮河干流行蓄洪區(qū)調(diào)整規(guī)劃，香浮段行洪區(qū)調(diào)整和建設(shè)工程的總體目標(biāo)和任務(wù)是：在淮河干流河道整治及堤防加固工程已批項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，通過行洪區(qū)調(diào)整和建設(shè)工程，完善香浮段河道的防洪工程體系，使香廟至浮山段河道泄流能力達(dá)到13000m3/s，中等洪水通道流量達(dá)到10500m3/s。

香浮段工程建設(shè)內(nèi)容包括：疏浚河道長25.45km，疏浚工程量約1700萬m3，沿淮河右岸堤防布置4 個(gè)大型排泥場(chǎng)，占地面積分別為1860 畝、2203 畝、2939 畝、1560 畝；鏟除老堤18.57km，筑新堤17.61km，加固老堤4.26km；靠山壩加固堤長10.1km；拆除重建井頭涵、團(tuán)結(jié)涵、柳溝閘、張莊排澇站；影響處理工程有五河橋接長處理工程、朱頂撇洪溝交通橋處理工程及水系和路系恢復(fù)等。

工程總投資170716 萬元，其中工程投資64000 萬元，移民征遷投資106716 萬元。

二、排泥場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

排泥場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)須遵循以下原則：?jiǎn)蝹€(gè)排泥場(chǎng)體積不易過大，采用沿淮河堤防背水側(cè)扁平型布置，減少疏浚最大排距和綜合排距；排泥場(chǎng)圍堰后堆存復(fù)耕土，增強(qiáng)圍堰安全可靠性；避免與其他建筑物交叉布置，減少相互干擾；綜合排距盡可能與疏浚船只能力匹配，發(fā)揮疏浚船只效率；盡可能利用現(xiàn)有排灌系統(tǒng)，減少新挖渠道工程量；做好土方平衡調(diào)配，減少棄土；盡可能挖填結(jié)合，減少運(yùn)距。

三、排泥場(chǎng)優(yōu)化內(nèi)容

1.土方平衡與調(diào)配方案

設(shè)計(jì)優(yōu)化前需對(duì)河道疏浚工程量進(jìn)行加測(cè)斷面，由原來初設(shè)200m 一個(gè)斷面變?yōu)?0m 一個(gè)測(cè)量斷面，重新計(jì)算出河道疏浚工程量。同時(shí)，對(duì)新建（加固）堤防工程、壓滲平臺(tái)、穿堤建筑物回填量進(jìn)行了復(fù)核。根據(jù)排泥場(chǎng)布置情況，核算了排泥場(chǎng)圍堰工程量。

經(jīng)重新復(fù)核后，疏浚量為1601.75萬m3，其中水上方為104.68 萬m3，水下方為1497.07 萬m3；堤防清基、削坡土方為29.2 萬m3；排澇溝開挖4.94 萬m3；老堤鏟除94.65 萬m3；排泥場(chǎng)內(nèi)取土458.21 萬m3。堤防填筑（填塘及壓滲）324.74 萬m3；靠山壩填筑140.17 萬m3；移民安置區(qū)墊高35.52萬m3。

調(diào)配方案：水上方35.52 萬m3用于移民安置區(qū)墊高，35 萬m3用于堤防填筑，34.16 萬m3用于靠山壩填筑，水下方全部棄入排泥場(chǎng)；老堤鏟除45.77 萬m3用于退建堤防及壓滲平臺(tái)填 筑，40.06 萬m3用于靠山壩填筑，8.82 萬m3棄 入 排泥場(chǎng)；堤防清基、削坡土方用于填塘8.02 萬m3，余21.18 萬m3堤基外堆放；堤防填筑除了利用水上方和老堤鏟除外，從排泥場(chǎng)內(nèi)取土235.95 萬m3；靠山壩填筑除利用老堤鏟除和排澇溝挖方外，還從排泥內(nèi)取土61 萬m3。

2.排泥場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

初設(shè)中河道疏浚排泥場(chǎng)共布置4處，分別為PN1#、PN2#、PN3#、PN4#排泥場(chǎng)。河道疏浚綜合排距2.3km，最大排距3.8km?，F(xiàn)將4 個(gè)排泥場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)詳述如下：

（1）PN1#排泥場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)采用快速泥水分離技術(shù)進(jìn)行退水試驗(yàn)要求，PN1#排泥場(chǎng)劃分成PN1-1#和PN1-2#排泥場(chǎng)，布置不同快速泥水分離系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，收集試驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。排泥場(chǎng)圍堰頂高程取20.0m，因地面高程不同，PN1-1#和PN1-2#排泥場(chǎng)平均吹填高度分別為3.5m 和3.0m，另外為避讓道路將PN1-2#排泥場(chǎng)東側(cè)圍堰向東延伸約100m。PN1#排泥場(chǎng)優(yōu)化后與初設(shè)相比較見圖1。

圖1 PN1#排泥場(chǎng)優(yōu)化后與初設(shè)相比較圖

（2）PN2#排泥場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行復(fù)核，新建104 國道跨淮河五河大橋施工區(qū)橫穿PN2#排泥場(chǎng)，為了避免施工干擾，將原PN2#排泥場(chǎng)分成PN2-1#和PN2-2#排泥場(chǎng)，避開大橋施工區(qū)，原PN2#排泥場(chǎng)上游邊線距居民區(qū)尚有1200m 左右的距離，將PN2-1#排泥場(chǎng)上游邊線移至距居民區(qū)100m 處；新增PN2-3#排泥場(chǎng)，將設(shè)計(jì)吹填至PN2-2#排泥場(chǎng)的部分水下方就近吹填至PN2-3#排泥場(chǎng)，以減小排距。

（3）PN3#排泥場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

PN3#排泥場(chǎng)中間位置新建有蔬菜大棚區(qū)，大棚區(qū)順堤防方向長度約1.1km，初設(shè)中未計(jì)列該項(xiàng)征遷費(fèi)用，為減小征地難度和征地費(fèi)用，將該吹填區(qū)拆分成PN3-1#和PN3-2#排泥場(chǎng)，避開大棚區(qū)。PN3#排泥場(chǎng)優(yōu)化后與初設(shè)相比較見圖2。

（4）PN4#排泥場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

初設(shè)PN3#和PN4#排泥場(chǎng)之間距離約3.5km，且PN4#排泥場(chǎng)受四周排澇干溝約束，難以擴(kuò)大，造成約87 萬m3的水下方需遠(yuǎn)距離吹填至PN3#排泥場(chǎng)，最大排距3.8km。為減少排距，將在張莊站和原PN4#排泥場(chǎng)之間新增PN4-1#排泥場(chǎng)，與原PN4#排泥場(chǎng)一起形成PN4-1#和PN4-2#排泥場(chǎng)，優(yōu)化后吹填至PN4-1#排泥場(chǎng)的水下方平均排距為1.5km。

3.排泥場(chǎng)退水方式優(yōu)化設(shè)計(jì)

初設(shè)中各排泥場(chǎng)每1km 左右布置一道橫向隔埂將吹填區(qū)劃分成2 ～3塊獨(dú)立的排泥區(qū)，每0.35km 左右布置一道導(dǎo)流埂，每個(gè)排泥區(qū)布置2～3 口退水井退水。

此次優(yōu)化設(shè)計(jì)采用在排泥場(chǎng)內(nèi)每隔0.5km 左右布置一道橫向隔埂，將吹填區(qū)劃分成獨(dú)立的排泥區(qū)，取消導(dǎo)流埂，各排泥區(qū)吹填按先兩側(cè)、后中間的順序進(jìn)行。兩側(cè)排泥區(qū)吹填時(shí)由布置在隔埂上的退水井向中間排泥區(qū)退水，經(jīng)中間排泥區(qū)沉淀細(xì)顆粒泥沙后退水至排泥場(chǎng)外，中間排泥區(qū)吹填時(shí)由布置在圍堰或堤防上的遠(yuǎn)端退水井退水，優(yōu)化后退水方式見圖3。

優(yōu)化后的退水方式優(yōu)點(diǎn)如下：減小單個(gè)排泥場(chǎng)的容量，降低因意外事故引起吹填區(qū)圍堰垮塌所造成的危害；排泥場(chǎng)分區(qū)吹填，先吹填的排泥區(qū)可提前固結(jié)、復(fù)耕，減小排泥場(chǎng)平均占地時(shí)間約2 個(gè)月；排泥場(chǎng)橫向隔埂間距由1km 減小至0.5km，便于吹填期間圍堰安全巡查和險(xiǎn)情處理；兩側(cè)排泥區(qū)退水先經(jīng)內(nèi)部循環(huán)沉淀再外排的退水方式，可將退水含泥量由2.5%減小至2%，減小疏浚退水對(duì)環(huán)境的危害，減少退水溝渠的清淤量。

4.排泥場(chǎng)圍堰優(yōu)化設(shè)計(jì)

排泥場(chǎng)圍堰沿堤線呈長條狀布置，一邊利用退建的堤防或老行洪堤，其余三邊取土填筑圍堰，土源來自相應(yīng)排泥場(chǎng)內(nèi)部。排泥場(chǎng)圍堰填筑高度4.0m，設(shè)計(jì)頂寬3.0m，邊坡1∶2.5。

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，排泥場(chǎng)內(nèi)部土質(zhì)以壤土和砂壤土為主，且其圍堰填筑土源主要為砂壤土、粉質(zhì)壤土，滲透性強(qiáng)。優(yōu)化時(shí)，重新復(fù)核排泥場(chǎng)圍堰滲流穩(wěn)定計(jì)算進(jìn)，發(fā)現(xiàn)部分土質(zhì)較差的排泥場(chǎng)圍堰沿滲出段出滲坡降均小于允許坡降，不滿足規(guī)范要求。為確保施工期圍堰安全，決定對(duì)復(fù)耕土布置進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將原設(shè)計(jì)單獨(dú)堆存的復(fù)耕土堆存至沿新筑排泥場(chǎng)圍堰的背水側(cè)，以起到壓滲平臺(tái)的作用，確保施工期排泥場(chǎng)圍堰滲流穩(wěn)定，同時(shí)還可減少復(fù)耕土的運(yùn)距，降低工程投資。

圖2 PN3#排泥場(chǎng)優(yōu)化后與初設(shè)相比較圖

圖3 優(yōu)化設(shè)計(jì)排泥場(chǎng)退水布置示意圖

四、結(jié)語

（1）通過排泥場(chǎng)布置優(yōu)化，河道疏浚水下方綜合排距由初設(shè)的2.3km減小至1.7km，最大排距由初設(shè)的3.8km減小至2.4km，全河段可直接采用500m3/h 絞吸式挖泥船施工，降低了施工難度，減少工程投資約4250 萬元。

（2）通過對(duì)河道疏浚土方的土質(zhì)級(jí)別進(jìn)行復(fù)核，使不同土質(zhì)的疏浚方量與實(shí)際更加接近，降低了項(xiàng)目實(shí)施階段因土質(zhì)變化而發(fā)生變更的可能性，土質(zhì)級(jí)別調(diào)整增加工程投資約159 萬元。

（3）堤防、圍堰等填筑土方的挖填綜合系數(shù)由1.18 調(diào)整至1.05，減小堤防、圍堰填筑土料運(yùn)輸58 萬m3和19 萬m3，減小土料翻曬約31 萬m3，減少工程投資約1500 萬元。

（4）河道疏浚水下方吹填綜合系數(shù)由1.25 調(diào)整至1.20，減小排泥場(chǎng)面積約20 萬m2，減小排泥場(chǎng)覆蓋層剝離6 萬m3，減少工程投資約500 萬元。

（5）通過退水方式優(yōu)化，降低了因意外事故引起沖填區(qū)圍堰垮塌所造成的危害，減小排泥場(chǎng)平均占地時(shí)間約2 個(gè)月，減小退水溝清淤7.21 萬m3，減少工程投資約297 萬元。

（6）通過土方平衡優(yōu)化，較初步設(shè)計(jì)可減少投資約611 萬元■