木蘭溪防洪工程淤泥的施工研究

1、木蘭溪下游防洪工程淤泥施工研究回摘目要13福建而印木蘭溪下游防洪工程是在南方濱海淤泥軟基地帶進行大規(guī)模河道裁彎取 直的工程,工程地質(zhì)復雜，技術難度大.基于工程地質(zhì)的特殊性，在實施大規(guī)模河道裁彎取直開 挖新河道的過程中，如何利用新挖河道的大最淤泥質(zhì)土進行筑堤、保護環(huán)境、少占耕地、節(jié) 約投資、實現(xiàn)土方平衡成為工程建設中主要技術問題之一.文中闡述了工程建設中利用淤泥 土進行堤防填筑施工的實踐，總結了利用河道淤泥質(zhì)土筑堤的施工經(jīng)驗.國關鍵詞回福建;木蘭溪;防洪工程;淤泥土;施工;技術研究木蘭溪防洪工程概況木蘭溪發(fā)源于福建泉州戴云山脈，流經(jīng)彳惠化、永春、仙游、莆田市 區(qū)，迂回于南北洋,至三江I 1注入興

2、化灣，流域面枳1732km2,河長105km，平均比降15%.木蘭溪 上游地處山區(qū)，下游的木蘭陂至三江I I 26km為感潮河段，受潮汐影響顯著，河段河床平均比降 2%.木蘭溪是福建省現(xiàn)有惟一流經(jīng)省轄城市未設防的大河，卜游河段地處濱海南北洋平原，地 勢平坦，河道彎曲，抗災能力低，河道安全泄量不到1000m必，抗洪能力不足2年一遇，超過 lOOOmVs洪水即漫灘形成洪災.卜游河道蜿蜒曲折，從木蘭陂至三江I I河段大體分為4段: 木蘭陂至鄭坂約4S2km,河道彎曲不大，一般河寬為100m;鄭坂至港利約12km,該河段平面 形態(tài)為單股蜿蜒型，有10處反向大彎，該段彎多、彎密、彎急，一般河寬僅7010

3、0m,河道深 67m,該段行洪斷面小，沖淤變化大，河道演變劇烈，一旦發(fā)生流量大尸lOOOmVs的洪水，加上 潮水頂托，就漫溢成災，是木蘭溪治理的垂點河段;(3)港利至橋兜約535km,該段河面逐漸開闊, 寬達250300m,河道逐漸加深，一般深68m,最深處達14m,兩岸已建有海堤防護，水位受洪潮 交替影響;(4)橋兜至三江口約蜴3km,該河段河面寬敞，約300m,河道深710m,最深達19m,兩 岸也已建有海堤防護，水位主要受潮位控制.1957年開始規(guī)劃治理木蘭溪卜游,經(jīng)多次研究論 證、分析比較，最后確定我方取直河道兩岸筑堤的治理 方案.根據(jù)木蘭溪防洪工程規(guī)劃設計, 工程范圍為'激溪

4、至三江口河段，分四期實施:一期工程黃厝至港利，原河道長8田7km,改河后河 長36km,投資1093億元;二期工程木蘭陂至黃厝，原河道長703km,改河后河長5回1km,投資 308億元;三期工程港利至三江口,河道長908km，投資1S4億元;四期工程漱溪至木蘭陂，河道 長龍12km,投資106億元.一期工程于2000年開工建設,2003年底全部完工，并通過驗收.201 程地質(zhì)狀況工程區(qū)地表均為全新統(tǒng)的長樂組海積!沖洪積層所覆蓋,殘積層(基巖)之上總沉 積厚度最大約23m.由于受海潮和河水攜帶物質(zhì)的差異及地殼升降等因素的影響，沉枳物中層 次多，夾有眾多的小薄層互層或透境體，砂中含泥量多，淤泥中

5、常含有砂,是海陸交互相和濱海 相沉枳物的主要特點.地質(zhì)條件自上而下依次為以下幾層.耕植土層:褐色，組成為粘土，粉質(zhì) 粘土夾植物根系等，厚約0E2O36m.(2)粘土層(粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土):褐色、堅可盥可塑，主要 成份為粘粒，也可見鐵鉆質(zhì)結核，厚約1囹53gm,一般約2(110m左右,標貫約26擊.(3)淤泥質(zhì)土 V:灰色，軟塑流塑，主要由粘粒組成，含少量有機質(zhì)，含水量約35%,局部地帶可有兩層，厚 0團54酊m,或夾在淤泥V之下，或夾粉細砂薄層.(4)淤泥V:灰色、流塑,主要成份由粘粒組成，含 少量有機質(zhì)，偶見貝殼，底部含少最細砂，厚約4畫9135m.含水帚約為50%70%.含泥中、細 砂:

6、淺灰色，飽和，松散，粒度較均勻，以石英為主，含泥最約占10%,最大可達25%,厚約0B34a6m, 最厚達1037m,標費約510占.工透鏡狀或楔形狀，局部含卵石.(6)淤泥夾砂:褐色，飽和，松梢 密，級配良好,砂粒均為中、細砂.為互層狀，層厚O(352cm,系為海陸交互沉積形成，厚約 0回54l35m,呈透鏡狀.(7)淤泥#:局部地段與卜.部淤泥之間有一層厚約。團34回0m的含泥中、細 砂層，灰色，流塑，偶見貝克，厚約0600m.含水最約為68%,常呈透鏡狀.淤泥質(zhì)土(2):深灰色 飽和，流塑軟塑，主要由粘粉粒組成，其中常夾有薄層、微層的細中砂、粉細砂，厚度0E26?lm, 含水量約40%4

7、5%.(9)砂卵布層:黃褐色、褐色，稍密，飽和，卵石巖性主要為弱風化凝灰熔巖, 粒徑一般為25cm,粒間充填中粗砂及少策粘土，厚約b12m,隨原始地形坡度起伏.(10)殘積土 層:位于砂卵石層之卜.，為基底母巖的全風化土，標貫擊數(shù)大于13.淤泥質(zhì)土V和淤泥V是構成新 河開挖邊坡的主要土層;含泥中、細砂，淤泥夾砂層為新開河道底面的最主要土層;淤泥#、淤 泥質(zhì)土#在河底之卜，主要影響堤的壓縮沉降,詳見表1.表1回淤泥質(zhì)土層和淤泥層的主要物理 力學指標 項函目 淤泥質(zhì)土淤回泥含水量/%35年252回95亞665團8干容重/kN3m-3 130010091007-924 孔隙比 100231 回495

8、1回54710794 壓縮系數(shù)/MPa -10回461 國331團152回35 壓縮模最/MPa4回161回552!307迪21粘聚力/kPa204143內(nèi)摩擦角/（%）163 104靈敏度 大 于 4大于 4 3國淤泥筑堤施工技術問題的提出一期工程是木蘭溪卜游河道治理的關鍵工程, 其中新挖河段2044m，舊河道整治段1556m，左岸新建防洪堤3569m、右岸3922m新建排澇 涵閘3座，改造1座.新河道開挖土方約126萬m3,舊河整治切灘土方約35萬m3，工程總開挖 土方約161萬m 3，其中:淤泥質(zhì)土達120萬m3以上;河道開挖過程中產(chǎn)生的淤泥質(zhì)土具有高 含水率、高壓縮性、低強度、高靈敏度

9、等特點，根據(jù)&堤防施工規(guī)范3要求,淤泥不宜用于筑堤, 如果開挖中產(chǎn)生的淤泥不能利用，就需要征用土地133多hm2進行外棄堆放.為少占用耕地, 減少對周邊生態(tài)環(huán)境的影響，經(jīng)比較設計選用土堤型式,提出利用河道開挖中產(chǎn)生的淤泥質(zhì) 土，經(jīng)過必要的技術處理后用于堤防填筑.40淤泥、淤泥質(zhì)土筑堤施工技術措施及其工藝設 計單位對地基條件較差的堤段采用堤基打設塑料排水帶、表層鋪中粗砂墊層和加筋土工布加 強堤基地基處理以提高地基固結，增強堤身的整體性等一系列綜合技術措施.因此，研究和 控制淤泥施工成為工程建設的關鍵技術之一.主要施工技術措施如卜回主河槽開挖分區(qū)分 段分層主河槽土方采用跳躍式和分層開挖，分

10、類利用填筑堤防.堤防設計根據(jù)主河槽地質(zhì) 條件和可利用防滲體填筑土方量，將防洪堤斷面分為防滲體和堤身兩大部分.為滿足軟化淤泥 地帶的開挖施工和土方分類利用，經(jīng)反復論證試驗，最后確定采用基坑排水降低地下水位、跳 躍式和分層開挖措施，即工程設立4個抽水泵站,每個泵站配置2臺強力式團407cm（12英 寸）15kW抽水機，每個泵站抽水量約1600mld,從河槽軸線開挖一條深至設計高程的集水溝 進入泵站的集水坑，然后抽至場外原有河溝排出.根據(jù)河槽地貌投入PC-200挖掘機5臺，佳友 200長臂反鏟3臺,D85推土機6臺,80型東方紅推土機3臺,59kW推土機2臺，東風IQ-140自 卸汽車30臺,20t

11、斯太爾4部，小型翻斗車18臺;采用跳躍式和分層開挖,所謂跳躍式即垂直于 軸線每6m為一個開挖段，每個開挖段自河道軸線至邊坡頂線止，開挖一個6m段，預留一個6m 段能保持在原地面運土，每個開挖段分三層開也,第一層81135m,土質(zhì)為粘土，開挖后直接運上 土堤防滲體填筑,第二層l（354m,第三層開挖至保護層面，第三層開挖采用接力法，挖掘機停放 在第三層面匕后退開挖把土方傳給停放于預留6m段地面卜.（即原地面），然后裝車運上土堤 內(nèi)層及臨時堆土區(qū)填筑.由于地質(zhì)軟弱，停放于第三層面上的挖掘機采用12mm厚的鋼板墊鏈 或采用第一層干土換填第三層表面，確保施工安全.完成以上若干個6m段開挖后回頭開挖預

12、留的6m段，從河軸線處往頂坡線后退開挖，同樣分層開挖和采用接力法,這樣既確保淤泥開挖 安全又有利于土質(zhì)分類利用.破2團堤防分區(qū)分層填筑根據(jù)&土堤填筑分區(qū)標準斷面圖3設計 要求,結合現(xiàn)場實際，堤身填筑以堤前第一層開始,即在砂墊層邊線堤前坡腳部分防滲槽先填 筑粘土層30cm,按壓實度不小于0092碾壓密實，第二層在上部繼續(xù)分層填筑加厚30cm并按 壓實度不小于0092碾壓密實，直至將加筋土工布錨固，然后汽車尚可垂直堤軸線方向卸料，鋪 筑首層粘土,用小型80型東風紅推土機把土料往堤粕線內(nèi)坡腳方向慢慢推鋪（注意不損壞土 工布）.首層土料鋪筑厚度控制在碾壓后60cm,并用推土機先往返幾遍整平壓實

13、，再用12t壓路 機沿堤軸線平行方向振動碾壓,并經(jīng)檢測符合壓實度要求后，再填筑各層土料,每層厚度控制 在30cm以內(nèi),土塊粒徑小于10cm,填筑時防滲體粘土與內(nèi)填土料分區(qū)同步填筑碾壓，防滲體 東實質(zhì)檸制不小0092,內(nèi)制上壓實度控制不小;0醐），逐制分區(qū)檢測壓實度.縱向堤基高低 不平,填筑時先從低處鋪填至相鄰層面齊平燃后按分段（或單元樁引作業(yè)面填筑，相鄰作業(yè)面 均衡上升，段與段之間不可避免出現(xiàn)高差時，作斜面處相接，堤度采用1）31）5,在新層填筑前，上 一層層面采用推土機履帶對樂光面作刨毛處理，保證層間粘結.在雨季施工時,填筑層表面保 持i=0S02的橫向坡度，保持表面不積水,能在停雨后的最短

14、時間內(nèi)繼續(xù)施工.根據(jù)現(xiàn)場碾壓試 驗,粘土用于防滲體填筑，含水率在25%左右，壓實性能較差的淤泥土用于填筑堤身背水側和 堤內(nèi)部或用于臨時堆土區(qū)，含水率在27%左右，即用手抓一把捏緊松手不開,在離地102m左右 落表2國堤身沉降情況匯總樁函號填土高度/m累計沉降量/mm左中右沉降速率0080的 壓實度要求,防滲體的干密度不小于設計要求的14回5kN/m3，堤身內(nèi)填土和臨時堆土區(qū)填土 的干密度不小于設計要求的12kN/m3.為保證施工壓實度質(zhì)最要求，采用100200m 一段嚴 格分層填筑，就地采用59kW堆土機后裝犁進行翻隙昵的辦法，每3rd翻一次，一般1525d可 達到最優(yōu)含水量的效果.4團3團實

15、施施工安全監(jiān)測，嚴格控制施工速率為確保加荷與地基強度 增長相適應，及時準確掌握地基是否處于臨界強度工作狀態(tài)，本工程按地基狀況布置了 16個 監(jiān)測斷面,300m堤段布設一個，地質(zhì)較差的堤段斷面間距約150m,適時進行堤基地面沉降、堤 腳邊樁位移、堤基深層分層沉降、開挖邊坡測斜、堤身孔隙水壓力和工程區(qū)地下水位等項目 監(jiān)測，以沉降、位移、孔隙水壓力等施工監(jiān)測成果嚴格控制堆土加載速率,及時分析異常狀態(tài), 發(fā)布警報,沉降最控制在不大于20mm/d,堤基無排水帶的沉降量控制在不大于10mm/d,邊樁 水平位移控制在不大于5mm/&監(jiān)測的頻度按沉降變化具體情況確定，初始每口一次,特殊斷 面每口兩次，加我中、后期沉降變化較小,37d 一次.53效果分析通過監(jiān)測復核，本工程完成斷 面填筑后約56個月，孔隙水壓力基本消失,位移、沉陷趨于穩(wěn)定.表2為截至2004年4月，一 期工程堤身斷面沉降情況匯總表.表3為2002年10月通過原位抗?jié)B試驗所測得的防洪堤防 滲體滲透系數(shù).表3回滲透系數(shù)試驗匯總樁甌號高13程/m滲透系數(shù)/cmms-l原位測試室內(nèi) 試驗從現(xiàn)場監(jiān)測、原位抗?jié)B試驗表明，淤泥通過分區(qū)分段分層開挖利用,分區(qū)、分層填筑、嚴 格控制施工速率等施工措施后,可用于填筑防洪堤、堤防是能滿足設計要求的,