浅析反向对流吹填工艺在珠江流域沿海水质敏感区的施工应用实践

梁俊波 李波 唐伟

摘 要：本文结合北海港铁山港区航道疏浚二期扩建工程施工区周围实际条件和吹填工程情况，设计反向对流吹填排水系统，成功应用于吹填工程排水，大大降低吹填尾水的浑浊度，减少了吹填施工对周围海域不良影响，这在水质敏感的养殖区海域吹填项目中应用具有非常良好的环保意义。

关键词：反向对流 吹填工艺 沿海水质

1.前言

近年来，为解决土地稀缺问题和促进沿海经济发展，吹填造陆被越来越多的运用到工程施工中。吹填造陆是将一定比例的砂、泥浆和海水混合成浆体，并用吹管运输至指定区域，经过排水固结形成陆域的土地开发技术。文中根据北海港铁山港区航道疏浚二期扩建工程为例，探讨反向对流吹填布置在水质敏感区的施工应用。

2.工程概况

北海港铁山港区航道疏浚二期扩建工程位于北部湾东部的铁山港湾，起于湾口铁山港5万吨锚地附近的A点，终至规划的铁山港西港池北暮作业区16#泊位东侧Z点，全长约18.7km，按10万吨级散货船舶单向乘潮保证率90%标准建设，同时考虑兼顾满足26.3万立方米LNG船等船型安全通航的要求，设计工程量（含施工期回淤量）为2232万立方米，疏浚泥土全部采用内吹方式处理，其中挖运吹约1617万立方米。

3.反向对流吹填工艺方案设计

3.1工艺流程

反向对流排水吹填施工工艺流程，如图1。

3.2 工艺设计

反向对流吹填工艺方案，其思路是充分利用前期吹填区内纳水量大的优势，首先吹填覆盖泄水口前区域，然后在已形成陆域内人工开挖一条排水通道作为排水路径，再吹填距排水口较远的区域，以此达到延长吹填水沉降距离的目的。经理论计算，要达到工程实施减少对周边环境最小目的，其主要设计参数为：沉降速度为0.21m/s；抽水泵排水流量Q排=6927.212 m3/h；沉降距离为1200m。按照這三个主要控制指标进行后续施工实施指导

4.工程实施

4.1施工准备

（1）根据取料区土质勘察资料计算不同颗粒（细中粗）吹填土质工程量。

（2）根据不同颗粒工程量，计量吹填区不同颗粒土纳泥区体积，根据纳泥量体积将吹填区分为三个分布区域，离泄水口的区域划为近区，其次为中区，最远的区域为远区。

（3）按不同颗粒吹填料吹填分布不同分布区域，粗颗粒（粒径di=0.5～2.0mm）覆盖近区，中颗粒（粒径di=0.25～0.5mm）覆盖中区，细颗粒（粒径di=0.002～0.25mm）吹填至泥浆流径最长的区域收尾，如图2所示。

（4）完成吹填排水通道规划工作。

（5）通道沉淀池设计工作。

4.2泄水口施工

泄水口排水管数量按吹填管4～6倍布置，根据当地潮位情况与吹填控制标高，同时结合吹填区内原始标高初步确定闸箱体高度、箱体宽与长尺度，以排水管直径为准，闸箱体与排泥管通过螺栓固定，排水管长度以过围堰长度加与排水长度为准，闸箱体尺寸考虑埋设潮水与维护便利情况。制作完成后，借助RTK在泄水口设计位置放样标识，利用低潮位时机，按设计方案开挖泄水口尺寸，吊装闸箱体与排水管至设计位置安装。

4.3关闭泄水口封闭

施工前期计算吹填区内纳水量与绞吸船吹填排水量，将泄水口闸板拉至高位或封闭。泄水口施工完成后，将过水闸板加至最高，排水板用土工布包扎，防止杂物进入排水管。参见图3。

4.4排水通道开挖

排水通道选择穿过易开挖区段，目的是调整吹填排水方向，延长吹填泥浆流程，增加吹填悬浮细颗粒的流径，减少吹填流失量。本工程采用单船吹填施工，开挖排水断面：排水深度约1.0m，底宽约10m，根据吹填土质情况与吹填区形成陆域布置长度，细颗粒流径不少于2.2km布置排水通道。表1为1艘7025型绞吸船施工不同颗粒土质的流径表。

在施工后期，及时调整吹填管头方向施工，当排水通道出现堵塞时，挖掘机清挖疏通。排水通道开挖与排水，参见图4。

4.5沉淀池施工

沉淀池挖深约2.0m，宽度约15.0m，长度约180m，沉淀池数量根据现场排水通道长度、吹填细颗粒土质含量而定，目的是为了细颗粒泥浆沉降提供条件，一般设置2～3座。沉淀池应设置在排水通道拐弯处，沉淀池内设置两道溢流坝，溢流坝顶过水高度为0.1～0.3m，吹填水经过沉淀池时流速非常缓慢，时常清理沉淀泥土是非常必要的。当池内泥浆淤积粉沙及淤泥，定期安排挖掘机清挖维护，粉砂与淤泥开挖后晾晒。沉淀池参见图5所示。

4.6反向对流吹填排水施工

根据表4-1中的吹填分级分区规划，首先将粗颗粒吹填至泄水口附近覆盖吹填区近区范围，细颗粒土质吹填至远离泄水口区。由于吹填区布置情况不同，设置泄水口位置也有所不同，根据本工程吹填区形状大小、形成陆域情况与吹填土质，采用的反向对流排水吹填布置方式如下：

（1）贯通独立吹填区对流排水吹填布置

因本工程吹填区为两个独立吹填区，利用排水管将各相邻分区贯通，增加吹填库容量，实现反向对流，降低吹填尾水排放浓度。如图6所示，当A区开展吹填作业时，可利用B区泄水口排水；B区开展吹填施工时，封闭B区泄水口，利用A区泄水口排水。

（2）调整管头对流排水吹填布置吹填区面积为45～50万m2，设置两泄水口达不到延长泥浆流程效果时，利用排水通道与管头反向对流布置，以达至延长流径。如图7所示，将泄水口封闭，将粗砂吹填至泄水口附近，形成一片陆域，开挖排水通道打开泄水口排水，调整管线与排水通道，以达净化吹填尾水排水效果。

4.结语

应用反向对流吹填排水布置施工方法，有效降低了吹填泥浆流速，延长了吹填细颗粒土质的沉淀路径，使细颗粒得以有效的沉降在吹填区内，并使吹填尾水净化后排放，优化了吹填施工环保措施，在海洋环保日益严格要求下具有广阔的应用前景。本文结合北海港铁山港航道疏浚二期扩建工程的反向对流吹填排水布置施工方法，施工效果好。该关键技术解决了泄水口附近吹填区堆积淤泥、吹填排水浓度难控制、吹填区形成软弱层区域大等难题，取得了显著的经济和社会效益，希望能给同类工程提供参考和借鉴。