大型泥漿泵遠距離土方吹填造地技術的應用

王偉鋒

(浙江江南春建設集團有限公司，杭州 311243)

1 工程概況

余姚市海塘除險加固圍涂工程是以圍涂為主，結合除險、治江的IV等4級水利工程，工程位于錢塘江河口尖山段南岸余姚岸段，西至湖北西直堤(臨海浦閘以西3km處的R77斷面)，東至曹朗直堤(曹朗水庫西側R82斷面)，圍涂總面積1333.33hm2。該工程項目，既可提高海塘的抗災能力、增加土地資源，又為實現尖山河段南岸的統一整治和規劃創造了條件。

余姚市海塘除險加固圍涂工程II期東片圍涂工程，主要為東側圍區百科陶家路江東直堤和II期東順堤東，其中陶家路江東直堤全長520m，II期東順堤東長518m;西側圍區包括II期東順堤西、陶家路江西直堤和相公潭隔堤，長度分別為1420m、880m、870m，主要工程量為:土方約110萬m3，石方約27萬t，河道開挖約13萬m3。該工程土方工程采用錢塘江區泥漿泵取土，利用接泵技術，每立方米土方節約4.6元，共節約4.6×110萬=506萬元。

2 工藝特點及原理

該工藝投入成本低、操作簡易、效率高，代替了挖掘機挖掘土方配合自卸車運輸的過程。泥漿泵施工采用工人兩班倒日夜連續不斷施工，工作效率高，機械維修成本低;直接從河床底部或灘涂中抽取粉砂土，采用接力排送技術長距離輸送土方，最遠土方輸送距離達到15km以上，解決了沿海(錢塘江地區)地區遠距離取土的困難。

利用泥漿泵抽水排水原理，將船舶駛入取土點，拋錨定位后，在船上安裝138kW大型泥漿泵、高壓水泵等配套施工機具設施。用7.5kW高壓清水泵沖刷攪渾泥沙，使局部江水富含粉砂土;將富含粉砂土的泥水通過138kW泥漿泵抽出;通過輸泥管輸送至指定沖填區域排出;人工擾動沖填區的泥漿，使泥漿中的粉砂土快速沉淀并固結。下層吹填土初步固結并驗收合格后再進行上層土的吹填工作，逐層吹填，每層厚度控制在50cm左右，直至高程達到設計要求。該工藝不但適合筑圍堤、土方加高、造地，而且可以遠距離輸送土方，節約成本。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備、清基及測量放樣

根據施工組織設計，對施工人員、施工機械設備、船只及物資材料等進行組織調遣，搭建臨時設施，安裝足夠容量的變壓器和低壓端計量裝置，并在業主的配合下，做好水上、水下施工的有關準備工作，確保按計劃順利開工。進行施工準備工作的同時，須及時進行現場清基工作，先用挖掘機將沖填區內雜草、垃圾、雜物清除干凈，如區內有石壩或塊石等，必須采用挖掘機平整。根據業主提供的坐標點及高程控制點，按設計圖紙要求進行測量放樣，設立施工測量控制網點，符合要求后進行邊線樣樁定位，再報請監理工程師進行復核無誤后組織施工。定位復核一般采用GPS定位系統與探測儀器。

3.2.2 船舶機具就位

施工前通過地形測量，計算好吹填區的最大回填量，確保管線布置合理以及配備足夠數量的船舶和泥漿泵機組，避免不必要的接、移管工作對施工進度造成影響。在組織調遣船舶到位后，根據放樣點，將船舶駛入取土點，拋錨定位后，在船上安裝泥漿泵、高壓清水泵等配套施工機具設施，進行施工準備工作。

3.2.3 安裝吸泥泵及管道鋪設

船舶機具就位后安裝泥漿泵，泥漿泵型號為T250-35f，功率為138kW，配套一臺7.5kW高壓清水泵，一般改裝漁船作為船舶機具(一艘改裝漁船安裝1臺大型泥漿泵機組，放置漁船的甲板上，用鋼管固定)，φ33cm鐵管與泥漿泵用法蘭連接，泵頭通過船體伸出，連接可伸縮的φ33cm橡膠管深入江水中用于取土;清水泵固定安裝于甲板上泥漿泵邊上，用于沖擊河床底部中的泥沙。泵頭深入江水中，隨著土層的深入不斷調正泵頭，最大泵頭可深至江水中20m左右。見圖2。

圖2 泥漿泵安裝

管道是泥漿泵輸出泥漿的通道，直接與泥漿泵(加壓泵)相連接，如果管道鋪設不當，就會造成流速慢、漏漿、堵塞等情況，嚴重時管道要拆除重裝，造成施工無法正常進行，加大工程的投入。管道鋪設質量的高低，直接影響工程的效率。鋪設管道一般應就便鋪設，盡量做到短、順、直且流道順暢，避免障礙物和死彎角，從而減少阻力。管道連接要用螺絲擰緊，受力均勻。破漏的管道要及時更換和維修。管道穿越道路時應將其埋于路面以下，在不影響交通的情況下，避免管道被壓壞或沖動。在轉彎或上下坡時應用彎管或波形管連接，特殊地段可采用固定支架。固定支架采用鋼管焊接或混凝土澆鑄成型，要求堅韌牢固，能承受泥漿和管道的重量，以免發生變形破壞。在施工過程中，要注意做好管道的安全巡查。

3.2.4 施工打固位樁

在灘涂面高程較低的臨水地段筑堤，采取泥漿泵沖泥管袋施工。為保證管袋能按放樣位置堆放堆疊，在袋子兩側必須先打好固位樁(在較深地段打設二排)，每排用橫向加固連接，并在排與排間在適當間距處用8號鉛絲進行固位拉結，從而確保沖泥灌袋位置的準確。

3.2.5 排距及接力排送計算

泥漿泵總水頭采用下列公式計算:

式中 H——泥漿泵總水頭，138kW泥漿泵水頭為35m;

Hf——從吸入口到排出口的管線全程摩阻水頭損失，m;

∑Hj——從吸入口到排出口所有局部水頭損失之和 ，m;

Z——自水面起算至排出口的地形高差，m;

V2/2g——流速水頭損失。

其中沿程摩阻水頭損失Hf按達西—威士巴赫(Darcy-Wisbach)公式計算:

Hf=λL/DV2/2g

式中 L——吸排泥管全長;

D——排泥管徑，取0.32m;

V——管中平均流速，吹粉砂土時取V=3m/s;

g——重力加速度，取9.8(m/s2);

λ——摩阻系數，取λ=0.021;

Z——暫按0m計算。

則35=0.021×L/0.32×32/(2×9.8)+［0.021×L/0.32×32/(2×9.8)］×0.1+2+32/(2×9.8)

35=0.021×L/0.32×0.459+(0.021×L/0.32×0.459)×0.1+2+0.459

計算得出L=1046(m)

因此，泥漿泵機組的排泥距離在實際施工中取1000m左右，超過1000m則采用接力排送技術。首先輸泥管線到達理論最遠距離后，與可伸縮橡膠管用法蘭對接，通過法蘭與接力泥漿泵接牢，利用接力泥漿泵輸送動力，與下節可伸縮橡膠管的法蘭對接，后與輸泥管線對接后再次進行土方輸送，根據距離長短，可以設置n個接力泵，直至到達目的地，再通過分路接頭器分別輸送至各個吹填場地。見圖3。

圖3 接力排送平面

3.2.6 沖泥管袋及壩心土沖填

為確保沖泥灌袋和壩心土沖填施工順利進行及較快固結，采用船舶必須在離原壩較遠處的灘地或淺水區取土(距原壩邊150m以外，防止泥漿泵挖取土過多、過深和坑過大，造成已拋土石壩基礎的穩定)，配置138kW泥漿泵、高壓水泵、水下取土裝置及相應的輸泥管、電纜線等一整套設備，每只船隨著取土坑的變深而隨時移動取土位置，確保了取土的順利進行。在沖填灌袋時，從底部一層開始沖灌，當底層灌袋已充填到90%時，在袋上開若干小口，使泥水迅速排出，等到袋內土方初步固結后，報請監理工程師驗收，合格后再進行上一層的灌袋沖灌。當灌袋形成一定的攔截高度后，進行泥芯壩的沖填灌土。在沖填土時，逐層吹填(厚度平均控制在50cm左右，以周邊四側的管袋50cm來控制吹填厚度)，由專人負責在袋內側邊上堆泥筑壩(確保泥漿不流失)，在中間形成一個沖填區，用竹棒等工具不停地擾動沖填區中的泥漿，使清水排出，促使泥漿中的粉砂土快速沉積并固結，等底層吹填土初步固結，報請監理工程師驗收，合格后再進行上一層的吹填，直至吹填至設計高程。排水口位置距離排泥管越遠越好，流程長，有利于泥沙沉淀且排出水較清;泄水口必須滿足排泥區退水的需要，每個排泥區的泄水口不少于2個。泄水口應布置在具有排水通道的部位，當吹填區無排水通道時，應設置在利于開挖排水溝的部位。排水口應布置在泥場死角處，有利于泥漿流出，保持泥面平整。

4 質量控制要點

a.施工過程中，注意編織袋的放置位置，確保堤線順直美觀且堆疊牢固，在充灌過程中，派專人負責現場監督，時時留心注意，嚴防編織袋爆裂，保證施工的質量和進度。

b.現場每50m2設置一個吹填標桿;每個排泥管出口都安排一個工人，一是控制泥漿流向，二是避免排泥管被粉砂土掩埋。

c.泥漿最大控制含沙率不得大于10%，以免濃度過高造成堵管。

d.吹填完成后對吹填土進行密實度試驗，達到設計指標要求。

5 安全控制要點

a.樹立“安全第一”的思想，提高職工安全認識，建立健全安全生產責任制，與各施工班組簽訂安全生產責任書。

b.進入施工現場，戴好安全帽，水上作業人員一律穿好救生衣，必要的勞動保護用品必須穿戴齊全，施工期間嚴格遵守施工現場的相關安全規定。

c.安全用電:空線路采用絕緣的專用電桿，配電箱的電纜線配有套管且電線進出不混亂，動力開關和照明開關裝有漏觸電保護器。各用電電器及電線的搭設均由專職電工進行操作施工。用電器旁邊掛有“有電危險”標志。

d.由于地處沿海地區，特別要注意防臺防汛工作，成立防汛領導小組，建立防臺防汛突擊隊，貯備一定的搶汛物資。

6 結語

采用大型泥漿泵遠距離土方吹填具有如下優點:?投入成本低，操作簡易;?日夜連續不斷施工，工作效率高;?機械維修成本低;?可以遠距離輸送土方，只需進行簡單的技術交底、安全交底及培訓后，即可上崗作業。該工藝適用于沿海粉砂土地區，因粉砂土質量透水性好，土體分解、沉淀后，被吹填后水分容易排出，易于固結密實。■