浅谈淮河干流（临北段）疏浚工程退水口设计及排泥场运行维护

乔 清

一、工程概况

工程位于淮干中游安徽省五河县临北乡境内，南洛高速桥至淮北大堤，河道疏浚水下HD272（130+581）～HD297（135+687），长5077m，疏浚挖方量161.122 万m3；河道疏浚水上桩号HD270（130+301）～HD273（130+769），长477m，疏浚挖方量19.12 万m3；冲填区为3#北排泥场，共设置2个退水口，为1 号和2 号退水口。3#北排泥场为高围堰，堰底至堰顶高差达到5～6m，容积较大，达到170 余万m3，周边多为村镇，因此退水口的合理设计及安全运行至关重要，一旦垮塌将直接威胁人民生命财产安全。

二、根据疏浚机械选型及配置，确定排泥场退水口总泄流量

河道疏浚施工主要安排在枯水期进行，不需要导流。河道疏浚水下HD272（130+581）～HD297（135+687），长5077m，疏浚挖方量161.122 万m3；吹填区为3#北排泥场，最远排距在3.0km 以上。根据当地的水文气象、地质资料以及通航要求，在综合考虑该工程的工程量、排距、排高、工期、开挖土质、开挖深度等条件的基础上，决定选择1 条500m3/h 绞吸式挖泥船和1 条800m3/h 绞吸式挖泥船，每艘挖泥船另配备生活船（40 床位）各1 艘，200T 油驳1 艘，397kW 拖轮1 艘，175kW 锚艇各1 艘，88kW 交通艇各1 艘，测量船1 条，浮管（Ф500×7500mm）100 节，浮管（Ф600×7500mm）80 节；岸管（Ф500×6000mm）400 节， 岸管（Ф600×6000mm）250 节； 潜管（Ф500×7500mm）40 节， 潜管（Ф600×7500mm）40 节。为了确保退水口泄流安全，按最大泄流量设计。假设在理想状态下2 条挖泥船都在同时开工，泥浆浓度为10%，退水口最大泄流量应为（5000+8000）m3/h，即Q泄=3.6m3/s。

三、退水口设计

（一）退水口形式确定

排泥场退水口一般情况下有三种形式，即溢流堰式、埋管式和竖井式。前两种在排泥场容积小、围堰相对较低的情况下使用，制作起来比较简单实用。该工程3#北排泥场为已建冲填区，是典型的高围堰大容积排泥场，堰顶距地面落差较大，达到5～6m。一旦因退水口设计不合理而导致垮塌决口，将直接威胁周围村镇的安全。因此根据以往类似排泥场退水口设计制作的经验，决定采用安全可靠的竖井式退水口，由集水井、退水涵管、排水渠和跌水消能防冲设施构成。为满足吹填区堆土平整度要求，共设2 个退水口，进行交替使用，2 退水口都采用竖井式退水口。依据排泥场现有的工况条件及退水口应尽量远离排泥口的要求，1#退水口设在3#北排泥场西堤南转角附近，2#退水口设在3#北排泥场北堤西转角附近。

（二）退水口结构组成

退水口由集水井、穿围堰涵管及防冲消能设施组成，下接排水明渠。

集水井由底座、闸门柱、横撑及活动闸板组成，是退水口的关键部分。根据资料显示，本排泥场围堰高度应在5～6m，集水井高度可设为6.5m。井底板采用钢筋混凝土结构，底板基础采用块石及碎石垫层，底板以上至竖井2.5m 处以下部分采用钢筋混凝土结构，与底板整体浇筑，2.5m 竖井上口设钢筋及螺栓预埋件。底板以上2.5m 处至6.5m处集水井采用钢结构制作，4 个立柱预留活动闸门槽，立柱之间横撑用角铁焊接加固。钢结构集水井部分可事先制作完成后运抵工地进行安装。闸门可采用规格为50mm×200mm×2600mm 木板若干片。退水口中部为穿越堰体底部的退水涵管，采用Ф1500×2000mm 预制钢筋混凝土涵管，底部铺设粘土并人工夯实，中间设两道伸长1m 的防渗墙，涵管铺设后进行粘土回填并人工将缝隙捣实，防止渗漏，涵管坡降为1%。退水口尾部为消力池和防冲槽以及退水明渠。消力池的作用是将排水管内较大能量的水流，经消能后平稳过渡至退水明渠。消力池由防冲层和消力坎两部分组成。根据排水管的出水流量和明渠中水的流速确定退水明渠的断面积。退水明渠的底宽为4m，深2.5m，边坡1 ∶2。

（三）施工流程

施工顺序：场地平整→测量放线→基坑开挖→基础铺垫→底板浇筑→涵管埋设→2m 竖井浇筑→钢结构井架安装→排水沟开挖砌筑→防冲消能设施修筑。

施工中须注意退水涵管和竖井之间、退水涵管和防渗墙之间及涵管接缝处的连接紧密，确保涵管及管周围不渗漏。退水渠应平顺有坡降，在入河设置消能防冲设施。

（四）水力计算

该工程排泥场最多同时投入2 艘挖泥船进行吹填，一条为JX500m3/h 挖泥船，一条为JX800m3/h 挖泥船。在理想的状态下，两条挖泥船同时施工，并通过水力计算，退水口的总泄流量Q泄应为：3.6m3/s，即：

Q泄=K1Q（1-P）=3.6m3/s

式中：

Q泄—泄吹填区内通过各退水口排出的总流量，m3/s；

Q—挖泥船排泥管排出的总流量为3.6m3/s；

P—吹填时泥浆浓度，体积比为10%；

K1—修正系数，取1.1。

退水口泄流能力计算：竖井式退水口以活动闸板控制退水口水位及泄流量，近似于薄壁堰泄流。

Q泄=ebMH3/2=eb（2g）1/2mH3/2=3.6m3/s

式中：

b—溢流闸宽度，m；

m—流量系数，薄壁堰取0.49；

e—侧收缩系数，一般取0.96；

H—堰顶水头，取0.30m。

经计算b=10.5m，该工程取b=10.5m。因此竖井四个立柱之间距离取2.6m。

（五）退水口效果分析

根据经验，在以往的疏浚与吹填施工中，通过增加退水口闸板可自由升高吹填区水位，更易获得宽浅溢流，最大限度地减少了退水口水流的扰动，提高了泥浆沉淀效果，减少了水土流失和泥浆污染，施工尾水完全符合设计对含浆量的控制标准。退水由涵管排出，对围堰安全有利。

四、退水口及排泥场运行维护

为确保施工中排泥场区退水设施及围堰、隔梗、排水沟渠的运行安全,在施工过程中要严格控制排泥区内蓄水水位,以保证排泥区内进退水平衡和安全,并设立巡查班组,配备对讲机等通讯工具,落实巡查制度,切实保证排泥场安全运行。具体做法为：

（1）适时调整管口出泥方向，为使出泥口有效范围内弃土平整，在出泥管口加装一定尺寸的消能喷管，并适时改变喷管角度，以调整出泥方向位置。

（2）适时延伸管线。当出泥口面达到设计高程时，应延伸或拆卸管线，改变出泥管口位置，每次延伸或拆卸管线长度，视土质堆积情况而定，一般为10～30m 为宜。

（3）在吹填过程中，出泥管口要远离堰内堤角，防止对堰体冲刷，排泥管道尽量沿着围堤吹填，用吹填土加固围堤。

（4）科学调节弃土区水位，以确保堰堤运行安全为前提，以限制排泥场内泥浆流失为基础，弃土区内水位应尽量降低，做到随吹填、随退水，避免因出现高水位而危及堰堤安全。

（5）加强对堰体及退水口的巡视，发现渗漏要及时处理，不留隐患，防止垮堤。加强对排水渠、泄水口内的消能防冲设施维护。另外安排专人不间断地对堰堤的运行状况进行巡察，以便发现险情、及时处理。

五、结论

退水口的合理设计及排泥场的科学运行和维护在整个疏浚工程中十分重要，一旦出现事故，将对整个工程建设项目造成重大损失，直接影响到人民生命财产安全。因此在退水口施工中，要加强质量管理，严把质量关，确保施工技术满足设计要求，同时在正常施工期间要做好排泥场的科学运行和维护，防止围堰渗漏，确保排泥场安全运行■