淮河干流疏浚工程超大型排泥場優化設計

周志彥 馮 英 張禮強 繆雨廷

淮河干流疏浚工程對于河道疏浚土的處置方式主要是采用沿河道堤防兩側修建排泥場堆存，待脫水固結后再對排泥場進行復耕還田。由于疏浚工程量巨大，排泥場占地少則上千畝，多則數千畝，工程實施時往往要根據實際情況進行優化設計，以確保排泥場運行安全。本文結合工程實例闡述了超大型排泥優化設計的主要內容，為類似工程建設提供經驗參考。

一、淮干香浮段工程概況

根據淮河流域防洪規劃和淮河干流行蓄洪區調整規劃，香浮段行洪區調整和建設工程的總體目標和任務是：在淮河干流河道整治及堤防加固工程已批項目的基礎上，通過行洪區調整和建設工程，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到13000m3/s，中等洪水通道流量達到10500m3/s。

香浮段工程建設內容包括：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 個大型排泥場，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、團結涵、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、排泥場優化設計原則

排泥場優化設計須遵循以下原則：單個排泥場體積不易過大，采用沿淮河堤防背水側扁平型布置，減少疏浚最大排距和綜合排距；排泥場圍堰后堆存復耕土，增強圍堰安全可靠性；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，發揮疏浚船只效率；盡可能利用現有排灌系統，減少新挖渠道工程量；做好土方平衡調配，減少棄土；盡可能挖填結合，減少運距。

三、排泥場優化內容

1.土方平衡與調配方案

設計優化前需對河道疏浚工程量進行加測斷面，由原來初設200m 一個斷面變為50m 一個測量斷面，重新計算出河道疏浚工程量。同時，對新建（加固）堤防工程、壓滲平臺、穿堤建筑物回填量進行了復核。根據排泥場布置情況，核算了排泥場圍堰工程量。

經重新復核后，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；排泥場內取土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；移民安置區墊高35.52萬m3。

調配方案：水上方35.52 萬m3用于移民安置區墊高，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；老堤鏟除45.77 萬m3用于退建堤防及壓滲平臺填 筑，40.06 萬m3用于靠山壩填筑，8.82 萬m3棄 入 排泥場；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，從排泥場內取土235.95 萬m3；靠山壩填筑除利用老堤鏟除和排澇溝挖方外，還從排泥內取土61 萬m3。

2.排泥場優化設計

初設中河道疏浚排泥場共布置4處，分別為PN1#、PN2#、PN3#、PN4#排泥場。河道疏浚綜合排距2.3km，最大排距3.8km?，F將4 個排泥場優化設計詳述如下：

（1）PN1#排泥場優化設計

根據采用快速泥水分離技術進行退水試驗要求，PN1#排泥場劃分成PN1-1#和PN1-2#排泥場，布置不同快速泥水分離系統進行對比試驗，收集試驗結果，總結經驗教訓。排泥場圍堰頂高程取20.0m，因地面高程不同，PN1-1#和PN1-2#排泥場平均吹填高度分別為3.5m 和3.0m，另外為避讓道路將PN1-2#排泥場東側圍堰向東延伸約100m。PN1#排泥場優化后與初設相比較見圖1。

圖1 PN1#排泥場優化后與初設相比較圖

（2）PN2#排泥場優化設計

通過對現場條件進行復核，新建104 國道跨淮河五河大橋施工區橫穿PN2#排泥場，為了避免施工干擾，將原PN2#排泥場分成PN2-1#和PN2-2#排泥場，避開大橋施工區，原PN2#排泥場上游邊線距居民區尚有1200m 左右的距離，將PN2-1#排泥場上游邊線移至距居民區100m 處；新增PN2-3#排泥場，將設計吹填至PN2-2#排泥場的部分水下方就近吹填至PN2-3#排泥場，以減小排距。

（3）PN3#排泥場優化設計

PN3#排泥場中間位置新建有蔬菜大棚區，大棚區順堤防方向長度約1.1km，初設中未計列該項征遷費用，為減小征地難度和征地費用，將該吹填區拆分成PN3-1#和PN3-2#排泥場，避開大棚區。PN3#排泥場優化后與初設相比較見圖2。

（4）PN4#排泥場優化設計

初設PN3#和PN4#排泥場之間距離約3.5km，且PN4#排泥場受四周排澇干溝約束，難以擴大，造成約87 萬m3的水下方需遠距離吹填至PN3#排泥場，最大排距3.8km。為減少排距，將在張莊站和原PN4#排泥場之間新增PN4-1#排泥場，與原PN4#排泥場一起形成PN4-1#和PN4-2#排泥場，優化后吹填至PN4-1#排泥場的水下方平均排距為1.5km。

3.排泥場退水方式優化設計

初設中各排泥場每1km 左右布置一道橫向隔埂將吹填區劃分成2 ～3塊獨立的排泥區，每0.35km 左右布置一道導流埂，每個排泥區布置2～3 口退水井退水。

此次優化設計采用在排泥場內每隔0.5km 左右布置一道橫向隔埂，將吹填區劃分成獨立的排泥區，取消導流埂，各排泥區吹填按先兩側、后中間的順序進行。兩側排泥區吹填時由布置在隔埂上的退水井向中間排泥區退水，經中間排泥區沉淀細顆粒泥沙后退水至排泥場外，中間排泥區吹填時由布置在圍堰或堤防上的遠端退水井退水，優化后退水方式見圖3。

優化后的退水方式優點如下：減小單個排泥場的容量，降低因意外事故引起吹填區圍堰垮塌所造成的危害；排泥場分區吹填，先吹填的排泥區可提前固結、復耕，減小排泥場平均占地時間約2 個月；排泥場橫向隔埂間距由1km 減小至0.5km，便于吹填期間圍堰安全巡查和險情處理；兩側排泥區退水先經內部循環沉淀再外排的退水方式，可將退水含泥量由2.5%減小至2%，減小疏浚退水對環境的危害，減少退水溝渠的清淤量。

4.排泥場圍堰優化設計

排泥場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，土源來自相應排泥場內部。排泥場圍堰填筑高度4.0m，設計頂寬3.0m，邊坡1∶2.5。

根據工程地質勘察報告，排泥場內部土質以壤土和砂壤土為主，且其圍堰填筑土源主要為砂壤土、粉質壤土，滲透性強。優化時，重新復核排泥場圍堰滲流穩定計算進，發現部分土質較差的排泥場圍堰沿滲出段出滲坡降均小于允許坡降，不滿足規范要求。為確保施工期圍堰安全，決定對復耕土布置進行優化調整，將原設計單獨堆存的復耕土堆存至沿新筑排泥場圍堰的背水側，以起到壓滲平臺的作用，確保施工期排泥場圍堰滲流穩定，同時還可減少復耕土的運距，降低工程投資。

圖2 PN3#排泥場優化后與初設相比較圖

圖3 優化設計排泥場退水布置示意圖

四、結語

（1）通過排泥場布置優化，河道疏浚水下方綜合排距由初設的2.3km減小至1.7km，最大排距由初設的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）通過對河道疏浚土方的土質級別進行復核，使不同土質的疏浚方量與實際更加接近，降低了項目實施階段因土質變化而發生變更的可能性，土質級別調整增加工程投資約159 萬元。

（3）堤防、圍堰等填筑土方的挖填綜合系數由1.18 調整至1.05，減小堤防、圍堰填筑土料運輸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由1.25 調整至1.20，減小排泥場面積約20 萬m2，減小排泥場覆蓋層剝離6 萬m3，減少工程投資約500 萬元。

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

（6）通過土方平衡優化，較初步設計可減少投資約611 萬元■