挖泥船吹填土壤密实技术探讨

2020-01-08时培强

山东水利 2020年2期

时培强

（山东水利建设集团有限公司，山东济宁 272100）

挖泥船吹填是利用泥浆泵作为输送工具，采掘水下土方，通过管道输送到待吹填区域，沉淀泥浆，排出清水，实现土方转移的一种施工工艺。由于土方输送首先将土壤转化为泥浆，泥浆排出管道后，形成离析，不同物理特性的成分陆续沉淀，比重轻、颗粒细、絮状物含量多的泥浆最后沉淀聚集，形成泥浆低浓度区，此处高浓度泥浆难以填入，低浓度泥浆脱水近乎停滞，成为吹填死角。吹填结束，呈稀粥状，外围泥浆形成泥埂，将泥浆池封闭，阻滞水流，泥浆难以进一步固结，成为吹填区土地整理工作的最大障碍。泥浆池的存在造成排泥场有效库容减少，吹填平整度差，后期土地整理难度大，交付时间延滞。

1 常规技术措施和弊端

首先，疏通排水口及过流通道，降低排水口高程；其次，是进占施工，采用承载力较高的填筑料挤占泥浆向泥浆池中心位置推进，分割缩小泥浆池面积，挤出泥浆面表层水。然后是覆盖施工，调运吹填区地势较高处土方对泥浆池填筑，覆盖整平；最后是土地整理，布置道路和雨水渠道，清理尾工，恢复植被等工作。

由于吹填工程通常以吹填工作量为主要预算指标，土地整理预算较低或不单独列出，因此，传统吹填土地整理多以自然沉降脱水为主，周期长，遗留问题多。为了尽快交付工程，展开施工机械，通常采用煤矸石，建筑砂石废料，风化石屑等材料填筑，运距远，采购成本高，需求量大，机械人工成本高。填筑料对土壤成分造成污染不利于改造成耕地。

2 施工过程分析和实践改进措施

为降低吹填区土地整理难度，吹填工作应做好前期规划，沿排泥场边界平行方向布置吹填顺序，扩大直接吹填影响区域。管线布置线路将排泥场均匀条块分割，保留排水通道畅通。吹填结束后，以吹填线路为轴，吹填土成鱼脊状分布。排水后，水位线以上吹填土会逐步脱水，由于吹填区间渗流通道没有打通，脱水较慢，排泥场表层承载力较低。吹填土埂主要由大颗粒泥块和粗砂组成，有一定承载力，但沉陷比较明显，土埂外侧泥浆分布区承载力极弱，设备无法进入。土壤检测结果显示：平均干密度低于1.5 g/cm3，相对密实度小于0.7，承载力试验检测小于15击；且分布区域离散，仅能满足人员行走和轻型设备局部作业。

含水量高是阻碍土壤承载力增长的主要因素，设法排水加速脱水是取得工程突破的关键。经试验和观察，在轻型挖掘机碾压扰动下，吹填土埂出现明显下沉，扰动区域两侧相对壅高，土体向两侧滑动。同时下沉后的吹填土逐渐坚实，承载力试验，贯入锤击数上升4~5击，分布较扰动前均匀，但平均仍然没有超过20击，承载力增长有限，不能满足机械大范围作业要求；增大扰动范围，吹填土滑坡明显，限制了挖掘机行动，机械安全作业不能保障。承载力增长给轻型运输机械作业提供了可能，5 t以下自卸车和翻斗车可以行走。

分析发现扰动是吹填土脱水密实的主要原因。载荷扰动打破了吹填土体残存滞水的压力平衡，土体压缩变形，部分水分突破了淤泥的封堵，水压卸载后，土体塑性变形已经发生，水分不能回到原位，多余水分只能向土体外析出，土壤颗粒获得一定程度密实。由于渗流途径堵塞依旧存在，水分析出速度较慢，析出的水体需要一定时间才能排出土体。实践也证明继续加大扰动范围和幅度，不能使土体承载力继续增加，反而加剧了土体滑坡和蠕动。采用扰动后静置充分析水排干后再扰动的办法，获得较好的排水效果。由于扩大范围作业受限，采用填筑进占补偿土体滑坡和蠕动造成的体积损失，实现连续进占推进。

采用就近取土补充填筑材料，经试验发现，普通风干土壤碾压后即使被水浸润，仍能保持相当承载力，满足进一步进占的作业要求。土壤含水率适中时进占损失填筑料最少，滑坡幅度越轻微。松散脱水充分的风干土填筑效果没有优势，新开挖无水渍的团块状黏土进占效果良好。这一发现解决了进占材料短缺的问题。随着尾水排空，吹填区域大部分露出水面，可供机械作业的范围进一步扩大，表层土和地势隆起处土料都具备使用条件。采用挖掘机开沟排水，促使土料进一步脱水，开沟土料经1~2 d翻晒，可直接作为填筑料运走。

进占法填筑成本仍然较高，全区域填筑不太现实。因此寻找其他措施加速脱水使吹填土实现密实十分必要。受机械扰动能够加速淤泥泌水脱水启示，沿施工通道对两侧淤泥土进行机械扰动。采用反铲挖掘机，利用机械臂将铲斗插入淤泥，前后推拉摇震，可以明显看出淤泥表面有水分析出。证明通过机械主动干扰，可加速淤泥脱水。同时挖掘机可将排水通路进一步联通，排除表层积水。流程为：开沟—扰动—静置—排水—再扰动—静置—排水。

挖掘机扰动作业完成后，淤泥表层积水进一步减少，靠近施工道路内测的淤泥面进过静置，面层脱水明显，局部有固结现象。扰动多次后，表层残水基本排出，淤泥实现初步固结。淤泥滑动也明显减弱。土体蠕动减弱，经过风干和排渗进一步脱水，基本具备覆盖填筑整平作业条件。覆盖作业一般采用湿地推土机推平即可。