泥漿“脫水”術(shù)——快速泥水分離技術(shù)在泰州引江河第二期河道工程中的研究與應用
泰州引江河地處里下河地區(qū)和長江沿江區(qū)，是我省蘇北東部地區(qū)引江供水的兩大引水口門之一，上接長江，下接新通揚運河，全長23.846公里。泰州引江河第二期工程的實施，通過浚深河道，新建船閘，進一步擴大引江規(guī)模，提升通航能力，為加快蘇北地區(qū)和沿海發(fā)展提供支撐和保障。工程規(guī)劃引江總規(guī)模600立方米/秒，共分二期實施，一期工程于1999年9月完成。
泰州引江河第二期河道工程，在一期寬淺式河道斷面的基礎(chǔ)上浚深，使其滿足自流引江600立方米/秒的最終規(guī)模。施工采用絞吸式挖泥船進行疏浚，總疏浚方量為645.7萬立方米，棄土用地共設(shè)置24處，其中包括布置排泥場19處，集中堆土區(qū)5處，可用的總棄土用地僅有3437畝，因此排泥場平均堆高達到5.3 米，最大堆高8.2米，相當于2-3層樓的高度，排泥場堆土高度較高使工程建設(shè)面臨質(zhì)量安全和進度控制的考驗。
泰州引江河第二期工程建設(shè)之初，從保護生態(tài)角度考慮，減少了耕地占用，這就使得19個排泥場有15個圍堰需要二期填筑，有5個甚至需要三期填筑。泰州引江河第二期工程建管局局長馬志華介紹說，由于疏浚土在自然條件下固結(jié)排水緩慢，排泥場地基承載力很難在短期內(nèi)達到二、三期圍堰填筑施工的要求，特別是12.3千米的淤土、粘土段，實踐表明需要幾年的時間才能達到人員或者輕型機械行走的條件。根據(jù)引江河第二期工程的初步設(shè)計，排泥場內(nèi)最終水面高程較引江河正常水頭差高達到9.5～10.5米，特別是長約10.1 千米的砂土段，滲透性較強，厚度在4.5～8.0 米之間。經(jīng)滲流穩(wěn)定計算，19處排泥場有15處存在滲流不穩(wěn)定問題，因此需采取相應的防滲處理措施，以確保排泥場圍堰滲流穩(wěn)定，以保證工程施工安全。
為解決排泥場圍堰滲流穩(wěn)定不安全問題，提高疏浚泥排泥場的庫容利用率、縮短排泥場占地時間，省泰州引江河第二期工程建管局會同東南大學、江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司、江蘇省工程勘測研究院有限公司成立課題組開展了快速泥水分離技術(shù)研究和應用的課題研究。
泥水分離的技術(shù)核心，就是快速排出大面積疏浚排泥場的表面水與減低疏浚泥中的含水率，從而提高排泥場的有效庫容，大幅度減少排泥場的面積。工程建設(shè)中，一方面采用了快速泥水分離排水系統(tǒng)對施工期排泥場防滲及穩(wěn)定安全進行綜合處理，同時采用防滲排水復合體對排泥場圍堰內(nèi)坡進行防護。
課題組通過對典型的排泥場進行監(jiān)測、檢測、數(shù)據(jù)分析、數(shù)值模擬等研究手段，明確了泰州引江河第二期工程建設(shè)實際工況下，排泥場的自由水頭高度變化規(guī)律；提出了不同疏浚泥的不排水強度與地基承載力的分析方法；建立了泥水分離條件下高含水率疏浚排泥場的滲流穩(wěn)定與圍堰的穩(wěn)定性分析方法。
根據(jù)已有研究成果，在泰州引江河第二期工程中采用泥水分離技術(shù)，已經(jīng)達到預期效果：不僅能夠快速排出排泥場的表面水和降低疏浚泥高度，從而降低排泥場設(shè)計高程，增大排泥場的滲流穩(wěn)定性和圍堰穩(wěn)定性；還能大幅度降低排泥場中排泥場自由水頭高度和浸潤線高度，提高排泥場滲流穩(wěn)定性。同時，泥水分離技術(shù)大幅度提高了排泥場中疏浚泥的不排水強度、疏浚泥的地基承載力及排泥場的整體穩(wěn)定性，為優(yōu)化圍堰設(shè)計提供支撐。
泥水分離技術(shù)應用于實際工程中解決滲流穩(wěn)定與二、三期圍堰的穩(wěn)定性問題，在國內(nèi)外尚屬首創(chuàng)。研究及實踐表明，快速泥水分離技術(shù)可有效解決施工期排泥場防滲及穩(wěn)定安全問題、降低疏浚土松散系數(shù)以及增加排泥場的有效庫容，對砂性土段排泥場效果尤為明顯。（供稿：省水利工程建設(shè)局 責編：廳辦公室 欒慶明）
