排泥場管口出泥濃度與泄水口退水濃度測定方法在疏浚工程中的應(yīng)用

張傳偉 張俊峰 陳志剛

一、工程概況

中運河（大王廟～二灣）駱馬湖堤防工程，是國務(wù)院確定的治淮19項骨干工程之一沂沭泗河洪水東調(diào)南下續(xù)建工程的重要組成部分，位于沂沭泗水系的南側(cè)，途經(jīng)江蘇省徐州市的邳州市、新沂市、睢寧縣和宿遷市的宿豫區(qū)、宿城區(qū)。中運河承泄了南四湖經(jīng)韓莊運河下泄的洪水、沂河經(jīng)江風口分入邳蒼分洪道的洪水和韓莊運河、中運河區(qū)間洪水,具有防洪、排澇、航運、調(diào)水等功能。

中運河（大王廟～二灣）擴大工程，全長41.4km。中運河堤防級別為2級，防洪標準為50年一遇，其中，大王廟～房亭河段設(shè)計流量為6500m3/s，房亭河～二灣段設(shè)計流量為6700m3/s。主要控制點水位：大王廟27.89m，運河鎮(zhèn)26.33m，二灣24.83m。

中運河、駱馬湖堤防工程中運河（窯灣～二灣）河道擴挖工程，位于邳州市和宿遷市宿豫區(qū)境內(nèi)。沿一期工程開挖的淺槽向右側(cè)擴挖，河道擴挖范圍為泓道樁號 13+350～13+700、0+360～6+400，泓道擴挖總長6.361km，設(shè)計泓底高程為19.33m（國家85高程），設(shè)計泓底寬：樁號13+350～13+700為 300m， 樁 號0+360～6+400段為 240m(不含老泓)。工程主要內(nèi)容為河道擴浚、排泥場圍堰填筑、棄土區(qū)平整、排水溝開挖和水土保持工程等。

二、工程地質(zhì)

根據(jù)《中運河（窯灣～二灣）河道擴挖工程河道地質(zhì)縱剖面圖》分析工程標段開挖范圍內(nèi)河底高程以上部分以軟塑狀的粘性土（①2、②4層）為主，河底主要位于軟塑的粘性土（②4層）中。在樁號1+200～6+400斷面河底高程以上有部分③2層土質(zhì)分布。

根據(jù)工程地質(zhì)勘察綜合成果表①2、②4、③2土層描述情況如下：

①2 層（Q4al～pl）：棕黃、灰黃、褐黃色重、中粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土，土質(zhì)軟，上部為地表耕作土，部分地段為堆填土，雜砂粒、碎磚塊等，局部含鐵錳質(zhì)。

②4 層（Q4al～pl）：黃、棕黃、灰黃、褐黃、灰褐色重壤土、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘土，局部夾壤土或砂壤土薄層，含砂粒，可塑～軟塑狀態(tài)。

③2 層（Q4al～pl）：灰黃、褐黃、灰色中、輕粉質(zhì)壤土、砂壤土。

三、控制泥漿濃度要求

江河054號800m3/h絞吸式挖泥船挖泥濃度一般在15%～22.5%，為提高挖泥船挖泥功效，控制挖泥濃度不低于20%。

減少吹填區(qū)的泥沙流失，控制泄水口排出水流的泥漿濃度在挖泥船設(shè)計泥漿濃度的10%以內(nèi)。

四、排泥場管口出泥濃度與泄水口退水濃度測定方法

1.投入使用的儀器

500ml量筒2個、1000g電子天平秤1個、攪動棒1個、計算器1個、15kg取樣桶2個、漏斗1個，測前對上述儀器設(shè)備進行校正。

2.測定泥漿濃度公式原理

根據(jù)泥漿總體積為泥漿中所有水的體積和泥漿中所有土顆粒的體積之和這一原理進行公式推導。

3.泥漿濃度計算式推導

式中：

g總——泥漿加容器質(zhì)量，g；

g容器——容器質(zhì)量，g；

g泥漿——泥漿質(zhì)量，g；

g水——泥漿中所有水的質(zhì)量，g；

g土——泥漿中所有土顆粒的重量，g；

V總——泥漿的體積，cm3；

V水——泥漿中所有水的體積，cm3；

V土——泥漿中所有土顆粒的體積，cm3；

γ水——當?shù)厮拿芏?，g/cm3；

Gs土——土粒比重，g/cm3；

KO——泥漿體積濃度，%；

根據(jù)本工程地質(zhì)資料及結(jié)合本實驗，計算式（7）中Gs土=2.74g/cm3，γ水=1.0g/cm3，g總在試驗中可以測出泥漿加容器質(zhì)量，g容器在試驗中可以測出容器質(zhì)量，V總可以從量筒刻度上直接讀出泥漿體積，以此可以計算出泥漿濃度。

4.排泥場管口出泥濃度測定

（1）取樣：用取樣筒從排泥場管口出泥口取泥漿，須取挖泥船正常挖泥時的均勻泥漿，挖泥船施工時每天均測量三次。

（2）測定方法：用攪動棒將取樣桶內(nèi)的泥漿攪均勻，通過漏斗倒入量筒中。測出泥漿質(zhì)量及體積，并做好記錄，計算出泥漿濃度。

（3）當每次試驗取一定體積的泥漿溶液時，可以得到關(guān)于y=kx-b的函數(shù)。

（4）在本試驗中每次試驗取溶液體積均為500ml，得到含泥量函數(shù)式如下：

依據(jù)上式，可以在圖上作出關(guān)系式圖形，以便快速查出泥漿的含泥量。函數(shù)關(guān)系式見圖1。

5.泄水口退水濃度測定

（1）取樣：用取樣筒在退水明渠前端進行取樣，每天取樣三次。

（2）測定方法：同出泥口測定方法相同。

6.注意事項

（1）配備專人負責測定。

（2）出泥口泥漿取樣應(yīng)取挖泥船正常挖泥時的均勻泥漿，泄水口退水取樣應(yīng)在退水明渠前端取樣。

（3）測定中發(fā)現(xiàn)排泥管出口濃度低于挖泥船控制濃度時，應(yīng)及時通知水下疏浚施工組，采取措施，提高挖泥濃度。

（4）測定中發(fā)現(xiàn)泄水口退水濃度高于控制濃度時，應(yīng)及時抬高水位，控制排泥場內(nèi)泥漿流失，滿足退水要求。但嚴禁抬水位過高，避免高水位危及圍堰安全。

（5）設(shè)立值班點，密切跟蹤排泥場內(nèi)水位變化情況。

（6）取樣時注意安全，采取措施，避免滑落水中。

（7）測定數(shù)據(jù)資料應(yīng)有專人及時整理分析。

7.數(shù)據(jù)分析整理

對泥漿測定所得的數(shù)據(jù)進行匯總、分析，整理測定成果，為挖泥船提高功效及控制排泥場退水濃度控制提供數(shù)據(jù)。

五、結(jié)束語

利用泥場管口出泥濃度與泄水口退水濃度測定方法解決了測定濃度等待時間長的難題，也為挖泥船提高功效，有效控制排泥場退水泥漿淤積附近河道和溝渠，使排泥場退水達標排放起到指導作用。該方法簡便快捷，在本工程中廣泛使用并取得了良好的效果，值得推廣應(yīng)用■