张瑞
东海县引淮入石石梁河电力翻水站 江苏省连云港市 222300
摘要:河道疏浚施工过程中会造成大量土方堆积,堆放场地费用高,处理难度大,同时河道疏浚土方填筑堤防工程施工的过程中,会不同程度的导致水土流失现象发生,导致生态失衡。基于此,本文结合已有河道疏浚土方填筑施工技术应用经验,得出成功解决河道图纸堤防筑堤的土料来源与河道疏浚土方的利用问题的措施,即通过分析河道的疏浚土方物理性质,开展重复性试验,理清河道疏浚土方填筑堤防的施工工艺,并创新工艺流程,强化创新设计理念,为解决上述问题提供数据支撑。结合工程实践,总结分析出河道疏浚填筑堤防工程施工质量控制相关措施,并对质量控制指标体系进行优化。本研究以某地区水利工程为例,首先对河道疏浚淤泥脱水技术原理进行分析,分析了经过脱水处理后的疏浚土方物理力学性质,如筑堤疏浚土不同固结度的强度指标统计,然后对某水利工程试验段堤基的深层滑动分析及其基础进行处理,重点分析了疏浚土筑堤的施工技术及稳定性,并对利用河道疏浚土方填筑堤防的施工技术应用效果进行了总结,期望能够给同领域工作人员提供一定理论参考。
关键词:河道疏浚;土方填筑提防;施工技术
引言
河道疏浚工程施工的过程中,对土料量需求较大,筑堤土料的填筑施工质量要求也较高,例如在某地区对均质土料含水量比例范围要求为20%~25%。但是在城市化进展不断推进的过程中,农村土地改造工程兴建,地方区域农田工程整治得到持续化拓展,土地资源的整体控制难度加大,尤其在堆土场场地的利用及选择上更加困难,使用成本也逐步增加。因此,在施工的过程中,如何节约现有土地资源,减少水平流失,是利用河道疏浚土方填筑提防施工技术的关键点,也是提高环保效益的重点话题。
1.河道疏浚产生淤泥脱水技术分析
由于河道疏浚产生淤泥具有黏土颗粒物多,含水量大,一般呈现流塑状,自身强度较小,因此脱水技术实施的难度较大。当前应用最多的即自然脱水,虽然工艺简单直接,但是脱水效果相对较差,导致淤泥内大量水分难以及时排出,处理后的淤泥土难以应用于筑堤建设工程中。如需高效应用到筑堤工程施工中,就需要对处理后的淤泥土进行大面积晾晒,并利用压实机械加大密度,但是这个作业周期相对较长,耗时又耗成本。
2.疏浚土脱水处理后的力学性质分析
以某地区的河道疏浚工程为例,对加固试验区取土,并开展大量填筑土性质指标试验,采取230组筑堤用疏浚土,开展含水量及干密度检测试验,试验结果表明,经过脱水机械设备处理后,疏浚土平均含水量减少45%左右,平均干密度可达0.86t/m3。在土质环境较好状态下,90d自然固结以后,土体结构含水量可降低到25%。结合土体结构自身的力学性质,得出河道疏浚土抗剪强度与固结时间是相互关联的。
3.试验段堤基础深层滑动及地基处理工艺分析
本水利工程试验段的堤防工程是建立在加高筑堤的基础上,在疏浚土方填筑堤防施工的过程中,需要首先对填筑区域的稳定性问题进行分析,这主要是由于在填筑疏浚土的过程中,会影响到自身的滑动稳定性。因此,结合施工期间的天气情况,产生浅层滑动的可能性相对较大。同时应依据不同类型断面结构特征,就深层滑动稳定性进行分析,进而确定施工工期堤防整体性稳定安全系数。
在河道疏浚工程施工的过程中,对大堤进行了加固处理,并分析了堤防深层滑动稳定能力,根据设计洪水位对堤防稳定性的验算结果进行总结分析,加强了对断面结构的有效调整。通过对不够稳固的地段进行软土地基加固,可选择使用塑料排水板、真空预压及深层水泥搅拌桩等方法,对不稳固地段进行处理,不仅能够有效的解决深层滑动导致的稳定性问题,同时能够实现试验段堤防工程断面的科学调整。经过最终的计算分析,得出堤防工程整体滑动稳定性安全系数可有效的满足设计规范的要求,堤防基础发生深层扰动的几率极小。
4.河道疏浚筑堤施工及稳定性分析
有效确保堤防深层滑动稳定以后,要合理控制疏浚土填筑堤身的填土质量、及时开展基础的清理工作,优化碾压机械设备,根据天气状况,分析是否会影响到堤身结构的填土力学性质(稳定性)。由于本项目工程中,填筑堤防工程整体高度达到5m,并且均为疏浚土方填筑施工,导致产生的浅层滑动影响相对较大。
4.1填筑断面
本项目工程,按照内外堤脚线的设置方向,设计纵向字堰,并顺着路堤的走向,实现一定间隔距离的横向子堰结构,最终形成格子堰。设计河道纵向子堰堰顶部的宽度为2~3m,堰顶高程需要按照土体填筑的高程确定,在两侧边坡中设计比例为1:1.5,背向的子堰顶部的宽度设计为1~2m,两侧的边坡比例设计为1:2~1:2.5,下游采取的是堆石排水棱体结构,以便于排水处理。
4.2填筑体结构一次性施工稳定性分析
对河道疏浚过程中,疏浚土经过填筑5m高度,进而形成梯形堤防,针对其进行稳定性计算,对应疏浚土强度可通过快剪试验得出,地基基础土层结构,可按照软土地基处理后的土层进行分析。其中,计算范围不仅仅局限于疏浚土填筑导致的浅层滑动情况。经过试验分析后计算得出,施工过程中的抗滑稳定性安全系数K应设计为0.679,且按照此计算方式,在土体结构填筑的过程中,必然会发生滑塌的现象,导致比例为1:2.5的边坡无法有效填筑,同时实现堤防加高5m的设计难以实现。因此,必须要改进施工方案,保证填筑施工的有效性和可靠性。
4.3具体施工方法分析
由上述理论论述得出,在疏浚土填筑的堤防空间中,如果要开展整体性的加载处理,在相对高度0.5~5.0之间会产生不同形式的滑动。为了保证工程试验区段施工方法的标准应用,可开展有效的分层碾压、分层分期填筑的方式,实现疏浚土层的逐步固结。结合后续工程施工技术的应用,在本工程大堤分期回填过程中。
4.4分期填筑断面结构的稳定性分析
根据分期建筑过程中,不同时期疏浚土的固结现状,要及时开展稳定性分析,从而保证各个时期堤防浅层滑动的稳定性。
例如,在第1分期加高1.5m,第2~3分期分别加高1.0m,并结合现场施工条件,就分组稳定性计算进行分析,可通过初步分析,判断出每个分期间隔的时间可控制为30d,对应的间隔时间段应控制为4个,总施工工期需要按照施工技术方案的设计,初步估计在半年左右。据相关工程施工经验,得出本区域的筑堤土方工程施工周期约12个月,土方基本可达到结构力学的稳定性。
4.5利用河道疏浚土筑堤的应用效果
利用疏浚土进行河道筑堤的填筑,整体效果良好,安全稳定性高,且可达到起初施工方案设计的要求。疏浚土填筑的过程中,不仅降低占地面积,同时能够变废为宝,避免土体使用过程中的二次污染现象发生。从造价上分析,可节约投资60%左右,农田占有可节约300hm2。
结语
综上,结合河道疏浚土的应用,不仅能够实现淤泥脱水处理的高效化,实现疏浚土的密实,同时能够变废为宝,大大提高土地利用率;结合工程实践,研制符合河道疏浚工程处理的输泥装置,优化脱水处理技术,对于提高河道疏浚土方填筑堤防施工具有重要应用意义。此外,对控制工程造价提高施工质量,节约工程投资具有重要意义。
参考文献
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