水力沖填技術在通遼熱力發電場灰壩擴建加固施工中的應用

中國水利水電第六工程局有限公司 劉 明 曹震宇

1 泥漿泵的機組設備及其性能

機組設備性能：6PL-250型機組是由挖泥船演變而來的，以自制的浮體代替船體，以高強壓力沖刷代替鉸刀，機組配置簡單、裝拆便捷、造價低廉，被廣泛應用于河道治理清淤和筑堤興利工程[1]。筑壩的挖、裝、運、卸、填等多道工序可一次用泥漿泵完成，具有功效高、成本低進度快、質量好的特點，而且施工中不受天氣影響，晝夜不間斷地施工，在輸送距離200m每臺班可完成70～130m3土方（灰方）。

泥漿泵工作原理：水流經高壓泵產生壓力，通過水槍噴射出水柱沖擊灰體，使灰體液化、崩解形成一定濃度的灰漿，通過渣漿泵經輸送管送到堆灰區。灰漿經過自然沉淀、脫水、固結、踩排、振搗、密實形成堆灰體（即壩體）；漿泵的機組配置：6PL-250型泥漿泵組每套功率30kW，由高性能立式泥漿泵一臺、高壓水泵一臺、高壓水槍、輸水/輸泥導管等組成。高壓水槍流量為60m3/h，水槍噴射水壓力4～6mPa，出口流速20～30m/s，泥漿泵電機功率13kW，揚程16m，出水口徑100mm。出水量150m3/h，最大輸送泥漿距離200m，每套機組配備6～8人，分班輪流施工。

2 沖填壩施工技術

2.1 基礎處理

根據設計對地基處理的要求，表面清基為50cm，考慮到自然地面不夠平整，故此將地基按設計清基50cm 以外，對低洼地區的草皮與腐殖土加以清除，以達到地基土層與水力沖填壩體的良好結合[2-5]。

2.2 圍梗施工

施工圍梗有邊梗和中梗兩類，起擋泥和穩定壩坡的作用的邊梗，經（沉積密實）壓實不得漏水和失穩，各層邊梗高度要求為50cm、頂寬為50cm，外邊與防線邊坡一致。外邊坡1:2.5，內邊坡為自然坡。為了避免沖填施工中壩坡面凹凸不平出現貼破現象，要求在壩坡放線時坡比系數加大0.1～0.2，待壩體沖填到壩頂、泥漿固結達到設計干容重后再削坡到設計邊坡，以保持壩體的均勻性和完整性。

起分畦作用的中梗，其位置應隨沖填高度的升高而改變，避免上下層重疊，確保壩體質量均勻。施工中第一層圍梗均采用壩體清基的土料填筑，以上各層均采用沖填灰漿作為筑梗材料。水力沖填的沖填料為熱電場燃煤灰粉（灰漿），沖填料在未凝固狀態下滲透系數較大。灰漿施工中脫水固結快，壩體不存在流態區。因此，沖填過程中對邊梗的水平推力不大，在沖填段內取土筑圍梗時取土點距圍梗坡腳50～80cm，以增加邊梗的穩定性。

圖1 邊梗施工圖

圖2 內坡土工布施工圖

水力沖填堆灰筑壩時要采用灰筑壩，灰壩一定要密實，密實時每筑起30cm 時進行踩實、打夯。打夯后再筑到0.5m，然后再進行踩實、打夯（用蛙式打夯機打夯）。灰埂要求：0.5m 寬、埂要0.5m 厚度，取灰在壩內側1.0m 以外取灰土，另筑灰埂時外坡度要達到1：2.5，內邊坡按自然坡度控制；沖填制漿灰水比濃度保證在1：4，不允許過高過低，控制好水量，保證管路暢通及正常運行；沖填堆灰保證有一定的回水坡降分離出來，要及時從回水坑用回水泵及時排回，不得長時間積存，最大可能減少滲水量，當靜停分離后立即進行人工踩排使水最大可能排出來。沖填段較深時，一次踩排達不到要求時進行二次踩排，灰層底部水過多時要用竹竿扎眼將水排出。每次沖填堆灰應在0.5m 左右。

當踩排完、排出的水蒸發后立即進行一次振搗，一次振搗達不到要求時需進行二次、甚至三次振搗。如果灰過于粗時，踩排不能達到要求，直接用振搗器振搗，振搗后用蛙式打夯機進行打夯，直到達到要求為止；從壩腳北側西側向內75m 的距離必須踩排，振搗密實，保證沖填振搗后灰渣干容重達到0.95t/m3，最小不得低于0.93t/m3，且不能超過密度面積的5%。

保證筑壩人員、管道巡視人員及時補救灰壩、管道出現的意外漏洞，以避免漏灰，減少對環境污染；修理坡度時一定要按標準線及坡度的要求，在每一次筑灰壩時進行放坡修坡，修坡時一定要密實坡面；施工過程中要嚴格按圖紙要求施工，保證工程質量；水力沖填壩體結束后內坡鋪設土工布，起到防滲及防塵作業，加強壩體防滲及防止揚塵二次污染周邊環境。

2.3 壩體沖填

取料區位置和深度的選擇。取土場大多數選在原有灰池，循環水被抽回利用，池中灰漿處于初步固結狀態，根據施工經驗選用凝固狀態適宜沖填的部位，一般取用灰池中間地段，寬度3～5m、深度2～3m 的范圍。取料深度視表層和底層灰漿稠度而定，泥漿配制采用高壓水槍沖拌。

進漿管和出水管的設置。進漿管放置在沖填段的一端、排水管放在沖填段的另一端。在沖填第一層時可預留排水口，當壩面上升到20～30cm 左右時將排水口封閉，然后預埋10cmPVC 管在圍梗下部，緊貼泥面并伸出堤坡腳線處。隨著沖填而提高排水管也不斷抬高以利排水，埋管位置要經常錯位，保證壩面良好結合。鋪設進漿管力求平直，為使沖填壩段內土質顆粒分布均勻、進漿管出口位置要經常移動，避免在自然沉淀中泥漿產生粗細顆粒分離后集中堆積而出現軟弱地帶，影響筑壩質量。

3 沖填壩施工質量控制

泥漿濃度。采用灰漿為沖填料時，其漿體的含水量控制在20%～30%之間，顆粒含水量控制在30%～40%之間，為了使沖填灰漿的滲透系數較大、便于施工和盡快固結，同時又保持一定的粘粒成分且沖填的壩面表層不至于失水后粉化，顆粒比控制在1:3～1:4之間；干容重和含水量。在沖填壩體過程中，下層圍梗填筑之前已填筑層的干容重和含水量均要取樣測定一次。取樣濃度為30帕左右，一般干容重可達9.3～9.5t/m3，由于灰漿在水力沖填過程中顆粒重新排列組合，沖填壩體內的干容重比天然土樣干容重高。

4 結論

水力沖填技術結合通遼熱力發電場灰壩擴建加固項目填筑灰壩，所筑壩體各項指標均能滿足設計和規范要求，并體現了其在技術上具有質量均勻、密實性強、防滲效果好、施工簡便、施工進度快等優點，在造價上還可就地取材、變廢為寶，不僅達到了原灰池容量擴大，又利用抽排的灰漿為原料修建了新壩，創造了較大的經濟效益，在類似工程中具有較強的推廣意義。