木兰溪防洪工程淤泥的施工研究

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1、木兰溪下游防洪工程淤泥施工研究回摘目要13福建而印木兰溪下游防洪工程是在南方滨海淤泥软基地带进行大规模河道裁弯取 直的工程,工程地质复杂，技术难度大.基于工程地质的特殊性，在实施大规模河道裁弯取直开 挖新河道的过程中，如何利用新挖河道的大最淤泥质土进行筑堤、保护环境、少占耕地、节 约投资、实现土方平衡成为工程建设中主要技术问题之一.文中阐述了工程建设中利用淤泥 土进行堤防填筑施工的实践，总结了利用河道淤泥质土筑堤的施工经验.国关键词回福建;木兰溪;防洪工程;淤泥土;施工;技术研究木兰溪防洪工程概况木兰溪发源于福建泉州戴云山脉，流经彳惠化、永春、仙游、莆田市 区，迂回于南北洋,至三江I 1注入兴

2、化湾，流域面枳1732km2,河长105km，平均比降15%.木兰溪 上游地处山区，下游的木兰陂至三江I I 26km为感潮河段，受潮汐影响显著，河段河床平均比降 2%.木兰溪是福建省现有惟一流经省辖城市未设防的大河，卜游河段地处滨海南北洋平原，地 势平坦，河道弯曲，抗灾能力低，河道安全泄量不到1000m必，抗洪能力不足2年一遇，超过 lOOOmVs洪水即漫滩形成洪灾.卜游河道蜿蜒曲折，从木兰陂至三江I I河段大体分为4段: 木兰陂至郑坂约4S2km,河道弯曲不大，一般河宽为100m;郑坂至港利约12km,该河段平面 形态为单股蜿蜒型，有10处反向大弯，该段弯多、弯密、弯急，一般河宽仅7010

3、0m,河道深 67m,该段行洪断面小，冲淤变化大，河道演变剧烈，一旦发生流量大尸lOOOmVs的洪水，加上 潮水顶托，就漫溢成灾，是木兰溪治理的垂点河段;(3)港利至桥兜约535km,该段河面逐渐开阔, 宽达250300m,河道逐渐加深，一般深68m,最深处达14m,两岸已建有海堤防护，水位受洪潮 交替影响;(4)桥兜至三江口约蜴3km,该河段河面宽敞，约300m,河道深710m,最深达19m,两 岸也已建有海堤防护，水位主要受潮位控制.1957年开始规划治理木兰溪卜游,经多次研究论 证、分析比较，最后确定我方取直河道两岸筑堤的治理 方案.根据木兰溪防洪工程规划设计, 工程范围为激溪至三江口河

4、段，分四期实施:一期工程黄厝至港利，原河道长8田7km,改河后河 长36km,投资1093亿元;二期工程木兰陂至黄厝，原河道长703km,改河后河长5回1km,投资 308亿元;三期工程港利至三江口,河道长908km，投资1S4亿元;四期工程漱溪至木兰陂，河道 长龙12km,投资106亿元.一期工程于2000年开工建设,2003年底全部完工，并通过验收.201 程地质状况工程区地表均为全新统的长乐组海积!冲洪积层所覆盖,残积层(基岩)之上总沉 积厚度最大约23m.由于受海潮和河水携带物质的差异及地壳升降等因素的影响，沉枳物中层 次多，夹有众多的小薄层互层或透境体，砂中含泥量多，淤泥中常含有砂,

5、是海陆交互相和滨海 相沉枳物的主要特点.地质条件自上而下依次为以下几层.耕植土层:褐色，组成为粘土，粉质 粘土夹植物根系等，厚约0E2O36m.(2)粘土层(粉质粘土、粘质粉土):褐色、坚可盥可塑，主要 成份为粘粒，也可见铁钻质结核，厚约1囹53gm,一般约2(110m左右,标贯约26击.(3)淤泥质土 V:灰色，软塑流塑，主要由粘粒组成，含少量有机质，含水量约35%,局部地带可有两层，厚 0团54酊m,或夹在淤泥V之下，或夹粉细砂薄层.(4)淤泥V:灰色、流塑,主要成份由粘粒组成，含 少量有机质，偶见贝壳，底部含少最细砂，厚约4画9135m.含水帚约为50%70%.含泥中、细 砂:浅灰色，饱

6、和，松散，粒度较均匀，以石英为主，含泥最约占10%,最大可达25%,厚约0B34a6m, 最厚达1037m,标费约510占.工透镜状或楔形状，局部含卵石.(6)淤泥夹砂:褐色，饱和，松梢 密，级配良好,砂粒均为中、细砂.为互层状，层厚O(352cm,系为海陆交互沉积形成，厚约 0回54l35m,呈透镜状.(7)淤泥#:局部地段与卜.部淤泥之间有一层厚约。团34回0m的含泥中、细 砂层，灰色，流塑，偶见贝克，厚约0600m.含水最约为68%,常呈透镜状.淤泥质土(2):深灰色 饱和，流塑软塑，主要由粘粉粒组成，其中常夹有薄层、微层的细中砂、粉细砂，厚度0E26?lm, 含水量约40%45%.(9

7、)砂卵布层:黄褐色、褐色，稍密，饱和，卵石岩性主要为弱风化凝灰熔岩, 粒径一般为25cm,粒间充填中粗砂及少策粘土，厚约b12m,随原始地形坡度起伏.(10)残积土 层:位于砂卵石层之卜.，为基底母岩的全风化土，标贯击数大于13.淤泥质土V和淤泥V是构成新 河开挖边坡的主要土层;含泥中、细砂，淤泥夹砂层为新开河道底面的最主要土层;淤泥#、淤 泥质土#在河底之卜，主要影响堤的压缩沉降,详见表1.表1回淤泥质土层和淤泥层的主要物理 力学指标 项函目 淤泥质土淤回泥含水量/%35年252回95亚665团8干容重/kN3m-3 130010091007-924 孔隙比 100231 回4951回547

8、10794 压缩系数/MPa -10回461 国331团152回35 压缩模最/MPa4回161回552!307迪21粘聚力/kPa204143内摩擦角/（%）163 104灵敏度 大 于 4大于 4 3国淤泥筑堤施工技术问题的提出一期工程是木兰溪卜游河道治理的关键工程, 其中新挖河段2044m，旧河道整治段1556m，左岸新建防洪堤3569m、右岸3922m新建排涝 涵闸3座，改造1座.新河道开挖土方约126万m3,旧河整治切滩土方约35万m3，工程总开挖 土方约161万m 3，其中:淤泥质土达120万m3以上;河道开挖过程中产生的淤泥质土具有高 含水率、高压缩性、低强度、高灵敏度等特点，根

9、据&堤防施工规范3要求,淤泥不宜用于筑堤, 如果开挖中产生的淤泥不能利用，就需要征用土地133多hm2进行外弃堆放.为少占用耕地, 减少对周边生态环境的影响，经比较设计选用土堤型式,提出利用河道开挖中产生的淤泥质 土，经过必要的技术处理后用于堤防填筑.40淤泥、淤泥质土筑堤施工技术措施及其工艺设 计单位对地基条件较差的堤段采用堤基打设塑料排水带、表层铺中粗砂垫层和加筋土工布加 强堤基地基处理以提高地基固结，增强堤身的整体性等一系列综合技术措施.因此，研究和 控制淤泥施工成为工程建设的关键技术之一.主要施工技术措施如卜回主河槽开挖分区分 段分层主河槽土方采用跳跃式和分层开挖，分类利用填筑堤防.堤

10、防设计根据主河槽地质 条件和可利用防渗体填筑土方量，将防洪堤断面分为防渗体和堤身两大部分.为满足软化淤泥 地带的开挖施工和土方分类利用，经反复论证试验，最后确定采用基坑排水降低地下水位、跳 跃式和分层开挖措施，即工程设立4个抽水泵站,每个泵站配置2台强力式团407cm（12英 寸）15kW抽水机，每个泵站抽水量约1600mld,从河槽轴线开挖一条深至设计高程的集水沟 进入泵站的集水坑，然后抽至场外原有河沟排出.根据河槽地貌投入PC-200挖掘机5台，佳友 200长臂反铲3台,D85推土机6台,80型东方红推土机3台,59kW推土机2台，东风IQ-140自 卸汽车30台,20t斯太尔4部，小型翻

11、斗车18台;采用跳跃式和分层开挖,所谓跳跃式即垂直于 轴线每6m为一个开挖段，每个开挖段自河道轴线至边坡顶线止，开挖一个6m段，预留一个6m 段能保持在原地面运土，每个开挖段分三层开也,第一层81135m,土质为粘土，开挖后直接运上 土堤防渗体填筑,第二层l（354m,第三层开挖至保护层面，第三层开挖采用接力法，挖掘机停放 在第三层面匕后退开挖把土方传给停放于预留6m段地面卜.（即原地面），然后装车运上土堤 内层及临时堆土区填筑.由于地质软弱，停放于第三层面上的挖掘机采用12mm厚的钢板垫链 或采用第一层干土换填第三层表面，确保施工安全.完成以上若干个6m段开挖后回头开挖预 留的6m段，从河轴

12、线处往顶坡线后退开挖，同样分层开挖和采用接力法,这样既确保淤泥开挖 安全又有利于土质分类利用.破2团堤防分区分层填筑根据&土堤填筑分区标准断面图3设计 要求,结合现场实际，堤身填筑以堤前第一层开始,即在砂垫层边线堤前坡脚部分防渗槽先填 筑粘土层30cm,按压实度不小于0092碾压密实，第二层在上部继续分层填筑加厚30cm并按 压实度不小于0092碾压密实，直至将加筋土工布锚固，然后汽车尚可垂直堤轴线方向卸料，铺 筑首层粘土,用小型80型东风红推土机把土料往堤粕线内坡脚方向慢慢推铺（注意不损坏土 工布）.首层土料铺筑厚度控制在碾压后60cm,并用推土机先往返几遍整平压实，再用12t压路 机沿堤轴

13、线平行方向振动碾压,并经检测符合压实度要求后，再填筑各层土料,每层厚度控制 在30cm以内,土块粒径小于10cm,填筑时防渗体粘土与内填土料分区同步填筑碾压，防渗体 东实质柠制不小0092,内制上压实度控制不小;0醐），逐制分区检测压实度.纵向堤基高低 不平,填筑时先从低处铺填至相邻层面齐平燃后按分段（或单元桩引作业面填筑，相邻作业面 均衡上升，段与段之间不可避免出现高差时，作斜面处相接，堤度采用1）31）5,在新层填筑前，上 一层层面采用推土机履带对乐光面作刨毛处理，保证层间粘结.在雨季施工时,填筑层表面保 持i=0S02的横向坡度，保持表面不积水,能在停雨后的最短时间内继续施工.根据现场碾

14、压试 验,粘土用于防渗体填筑，含水率在25%左右，压实性能较差的淤泥土用于填筑堤身背水侧和 堤内部或用于临时堆土区，含水率在27%左右，即用手抓一把捏紧松手不开,在离地102m左右 落表2国堤身沉降情况汇总桩函号填土高度/m累计沉降量/mm左中右沉降速率0080的 压实度要求,防渗体的干密度不小于设计要求的14回5kN/m3，堤身内填土和临时堆土区填土 的干密度不小于设计要求的12kN/m3.为保证施工压实度质最要求，采用100200m 一段严 格分层填筑，就地采用59kW堆土机后装犁进行翻隙昵的办法，每3rd翻一次，一般1525d可 达到最优含水量的效果.4团3团实施施工安全监测，严格控制施

15、工速率为确保加荷与地基强度 增长相适应，及时准确掌握地基是否处于临界强度工作状态，本工程按地基状况布置了 16个 监测断面,300m堤段布设一个，地质较差的堤段断面间距约150m,适时进行堤基地面沉降、堤 脚边桩位移、堤基深层分层沉降、开挖边坡测斜、堤身孔隙水压力和工程区地下水位等项目 监测，以沉降、位移、孔隙水压力等施工监测成果严格控制堆土加载速率,及时分析异常状态, 发布警报,沉降最控制在不大于20mm/d,堤基无排水带的沉降量控制在不大于10mm/d,边桩 水平位移控制在不大于5mm/&监测的频度按沉降变化具体情况确定，初始每口一次,特殊断 面每口两次，加我中、后期沉降变化较小,37d

16、一次.53效果分析通过监测复核，本工程完成断 面填筑后约56个月，孔隙水压力基本消失,位移、沉陷趋于稳定.表2为截至2004年4月，一 期工程堤身断面沉降情况汇总表.表3为2002年10月通过原位抗渗试验所测得的防洪堤防 渗体渗透系数.表3回渗透系数试验汇总桩瓯号高13程/m渗透系数/cmms-l原位测试室内 试验从现场监测、原位抗渗试验表明，淤泥通过分区分段分层开挖利用,分区、分层填筑、严 格控制施工速率等施工措施后,可用于填筑防洪堤、堤防是能满足设计要求的,同时还可为工 程节省投资.6(3结回语木兰溪卜游防洪工程是福建省重点工程,中央国债项目，是在软基上进行大规模河 道裁弯取宜工程，全国不多，福建首例，【程地质复杂，技术难度大.在实施大规模河道截方取 直，开挖新河道过程中为最大限度地减少弃土弃渣对周边环境的污染，通过施工技术工艺的研 究，将淤泥质土用于填筑防洪堤,消纳了大量淤泥质土，百万方的淤泥质土实现土方平衡，节省 投资.经过设计、施工、监理、监测等参建单位