泥浆“脱水”术——快速泥水分离技术在泰州引江河第二期河道工程中的研究与应用

    泰州引江河地处里下河地区和长江沿江区，是我省苏北东部地区引江供水的两大引水口门之一，上接长江，下接新通扬运河，全长23.846公里。泰州引江河第二期工程的实施，通过浚深河道，新建船闸，进一步扩大引江规模，提升通航能力，为加快苏北地区和沿海发展提供支撑和保障。工程规划引江总规模600立方米/秒，共分二期实施，一期工程于1999年9月完成。

    泰州引江河第二期河道工程，在一期宽浅式河道断面的基础上浚深，使其满足自流引江600立方米/秒的最终规模。施工采用绞吸式挖泥船进行疏浚，总疏浚方量为645.7万立方米，弃土用地共设置24处，其中包括布置排泥场19处，集中堆土区5处，可用的总弃土用地仅有3437亩，因此排泥场平均堆高达到5.3 米，最大堆高8.2米，相当于2-3层楼的高度，排泥场堆土高度较高使工程建设面临质量安全和进度控制的考验。

    泰州引江河第二期工程建设之初，从保护生态角度考虑，减少了耕地占用，这就使得19个排泥场有15个围堰需要二期填筑，有5个甚至需要三期填筑。泰州引江河第二期工程建管局局长马志华介绍说，由于疏浚土在自然条件下固结排水缓慢，排泥场地基承载力很难在短期内达到二、三期围堰填筑施工的要求，特别是12.3千米的淤土、粘土段，实践表明需要几年的时间才能达到人员或者轻型机械行走的条件。根据引江河第二期工程的初步设计，排泥场内最终水面高程较引江河正常水头差高达到9.5～10.5米，特别是长约10.1 千米的砂土段，渗透性较强，厚度在4.5～8.0 米之间。经渗流稳定计算，19处排泥场有15处存在渗流不稳定问题，因此需采取相应的防渗处理措施，以确保排泥场围堰渗流稳定，以保证工程施工安全。

    为解决排泥场围堰渗流稳定不安全问题，提高疏浚泥排泥场的库容利用率、缩短排泥场占地时间，省泰州引江河第二期工程建管局会同东南大学、江苏省水利勘测设计研究院有限公司、江苏省工程勘测研究院有限公司成立课题组开展了快速泥水分离技术研究和应用的课题研究。

    泥水分离的技术核心，就是快速排出大面积疏浚排泥场的表面水与减低疏浚泥中的含水率，从而提高排泥场的有效库容，大幅度减少排泥场的面积。工程建设中，一方面采用了快速泥水分离排水系统对施工期排泥场防渗及稳定安全进行综合处理，同时采用防渗排水复合体对排泥场围堰内坡进行防护。

    课题组通过对典型的排泥场进行监测、检测、数据分析、数值模拟等研究手段，明确了泰州引江河第二期工程建设实际工况下，排泥场的自由水头高度变化规律；提出了不同疏浚泥的不排水强度与地基承载力的分析方法；建立了泥水分离条件下高含水率疏浚排泥场的渗流稳定与围堰的稳定性分析方法。

    根据已有研究成果，在泰州引江河第二期工程中采用泥水分离技术，已经达到预期效果：不仅能够快速排出排泥场的表面水和降低疏浚泥高度，从而降低排泥场设计高程，增大排泥场的渗流稳定性和围堰稳定性；还能大幅度降低排泥场中排泥场自由水头高度和浸润线高度，提高排泥场渗流稳定性。同时，泥水分离技术大幅度提高了排泥场中疏浚泥的不排水强度、疏浚泥的地基承载力及排泥场的整体稳定性，为优化围堰设计提供支撑。

    泥水分离技术应用于实际工程中解决渗流稳定与二、三期围堰的稳定性问题，在国内外尚属首创。研究及实践表明，快速泥水分离技术可有效解决施工期排泥场防渗及稳定安全问题、降低疏浚土松散系数以及增加排泥场的有效库容，对砂性土段排泥场效果尤为明显。（供稿：省水利工程建设局 责编：厅办公室 栾庆明）