水力沖挖土方在填塘浸壓工程中的應用

【摘 要】水力沖挖土方填塘壓浸利用自然界水流沖刷原理，采用了水中倒土、土中倒水、引水拉土方法，是土方填筑施工工藝之一。

【關(guān)鍵詞】水力沖挖 填塘浸壓 泥漿泵 輸漿管

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，借水力作用來進行挖土、輸土、填土，即水流經(jīng)高壓泵產(chǎn)生壓力，通過水槍噴出一股密實的高速水柱，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，可用來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，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：厚度可通過計算確定，一般高出背河堤坡出逸點1.5m；寬度則難以通過計算簡單確定。計算可能得出數(shù)百米寬，顯然難以實現(xiàn)。為此，需要根據(jù)經(jīng)驗和歷史出現(xiàn)險情范圍來確定。

二、工程成因

1、工程自然狀況

某區(qū)二期防洪除險加固工程圩堤堤線全長44.10km，需填塘壓浸共計工程量為797187.25m3。

2、水文氣象條件

該區(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2253.5mm，而最少降雨量為996.7mm，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

3、天然建材

本工程天然建材土料自料場獲得，填塘壓浸土料場采用對應堤段外灘沙洲，平均運距0.6km。

三、水力沖挖土方在填塘壓浸工程中應用主要技術(shù)要點

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關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1、圍堰修筑

圍堰要嚴格按照設(shè)計斷面修筑，參照碾壓式土方工程施工要求進行施工，增加強度，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)劃分為若干個格區(qū)，成為長條形。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

填塘壓浸長度沿堤線方向超過200m者設(shè)置三個退水口，200m以內(nèi)只設(shè)置兩個退水口。

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，利用人工將其拓寬、挖深、直至滿足排水要求，邊坡應滿足穩(wěn)定要求。排水渠應具有一定坡降，其排水渠出口布置應不淤積航道、相鄰建筑物和不污染水源為原則，完工驗收前，清除所有排水渠的淤泥并按規(guī)劃恢復環(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，輸漿管線需橫穿公路或大堤時，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。輸漿管跨躍河道時從河底通過，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WL15015型泥漿泵，輸漿距離超過600m采用WL15015型泥漿泵二級接力。水力沖挖土方時直接由河內(nèi)取水，岸邊沖挖，然后通過固定在浮桶上的WL15015泥漿泵輸水至填塘壓浸區(qū)。需要二級接力輸漿填塘壓浸區(qū)集漿池布置在地面上，大小適中，過大會引起泥沙沉淀，過小則導致泥漿漫溢；二級接力也可不布置集漿池，將一級輸漿管直接接到二級泥漿泵上進行填塘壓浸施工。一般每臺WL15015型泥漿泵平運漿距離600m日工作效為350m3。

四、水力沖挖土方在填塘壓浸工程中應用應注意的問題

1、做好堰體邊坡防護及排水處理

水力沖挖土方填塘壓浸施工期間，做好邊坡防護工作，泥漿填筑前應在堰體迎漿面鋪設(shè)條紋編織布，以防止堰體坍塌砂土流失；同時要保持場地良好排水狀態(tài)，采取臨時排水設(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題。

2、泄水口布置應注意的問題

泄水口必須滿足填塘壓浸區(qū)退水的需要，每個填塘壓浸區(qū)的泄水口不少于兩個。泄水口應設(shè)置在具有排水通道的部位，當填塘壓浸附近無排水通道時，應設(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控制在水力沖挖土方設(shè)計泥漿濃度的10%以內(nèi)，應防止泄水泄出的水流沖刷附近的田地和建筑物，必要時應設(shè)置防沖消能設(shè)施。

3、輸漿管線架設(shè)應注意以下問題

輸漿管線應平坦順直，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，輸漿管接頭應緊固嚴密，整個管線和接頭不得漏泥漏水，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，應及時修補或更換，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；填塘壓浸時防止細顆粒土聚集成堆和形成水塘，填塘壓浸細顆粒土時，應設(shè)置兩個以上的填塘壓浸區(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，填塘壓浸平整度達不到要求時，應配備陸上土方機械加以平整。

五、水力沖挖土方在填塘壓浸工程中應用的優(yōu)缺點

利用水力沖挖土方在江河灘地取土進行填塘壓浸，對河道有一定的疏浚作用。同時，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行填塘壓浸也有不足之處，施工受地理條件的制約，排距較遠時，不僅增加施工困難，而且單位造價也隨之增加。