浅谈竖井式退水口施工工艺

2020-02-25

福建质量管理 2020年2期

(安徽省交通航务工程有限公司安徽合肥 230022)

一、引言

(一)概述

在传统的航道疏浚工程中，疏浚与吹填工程往往是结合进行。挖泥船将水下土层经过机械切割并通过水流冲击作用，泥沙与水混合形成的混合体，通过泥浆泵、输送管线等将其吸出并吹填至到岸上抛泥区内，经沉淀将泥浆和水分离，泥浆沉淀至抛泥区底部，清水通过退水系统流入河道，实现循环作业。而在整个施工过程中，退水系统是关系到抛泥区能否安全高效运行的一项关键工作。

(二)原理

退水系统虽然只是疏浚吹填工程中的临时性辅助设施，但是对提高抛泥区泥沙沉淀效果，减少环境污染方面起直接调控作用，合理施工退水口能达到经济实用和环保的多重功效。结合近年来我公司承建的航道疏浚工程实例，对退水口施工工艺流程及注意事项进行简单分析。

二、退水口设计与使用

(一)退水口选址

建设围堰退水口首先要规划好它的位置，有以下原则。

1.原则一：利于衔接外部水系

退水口作为排水系统，必须要靠近水系，这样才能通过最短的涵管或明渠连接下游排水通道，让尾水有处可去，这是最基本的要求。

2.原则二：最大化增加泥浆流径

抛泥区是泥砂沉淀的场所，静置时间越久或流径越长，泥砂沉淀的就越充分、越彻底，才能保证尾水排放清澈的要求。这样就需要将退水口尽量远离输泥管(对角设置)或者设置丁坝隔梗以增加绕流路径。

3.原则三：减小对坝体的影响

退水口是连接排泥场内外的系统，所以退水必定穿坝而过，对坝体的稳定性产生不可避免的影响，所以我们从选址开始就需要考虑如何减小这种影响，将退水井架设在围堰坝脚处并远离坝体拐角处，避免产生旋流冲刷坝体。

(二)退水口设计

1.分类

竖井式退水口根据竖井的材质又分为钢混式、砖砌式和钢构式。

(1)钢混式顾名思义，即需要绑扎钢筋、支模浇筑、养护成型的一种井架形式。虽然最为安全稳定美观，但施工难度大，成本过高，无特殊情况，一般不用于退水口这种临时结构。

(2)砖砌式退水口施工较为方便，结构稳定美观，是最常用的退水口形式。但是属于一次性结构，不能重复利用，成本相对较高。

(3)钢构式是采用钢板和型钢焊接，并与钢管铆接而成的一种退水系统，具有很强的整体性。易制作安装，不使用砖、水泥等常规材料，减少了传统退水口繁杂的工序，加快了施工进度，能够重复使用，降低成本。但是在吊运进场过程中最易变形，导致闸板无法顺利安放，严重的可能使整个井架报废。

2.主体结构施工

以砖砌式退水口为例，其结构主要包含基础、井架、退水涵管，根据围堰实际情况还可增加翼墙、明渠和消能池等结构。

(1)在选定退水口位置后，开挖至退水口设计底标高，进行基础处理，对竖井、退水涵管的基础修坡、夯实、平整，并铺设10cm碎石垫层。井架底浇筑30-50cm厚C30混凝土底座，或使用预制楼板代替，涵管底浇筑10-20cm厚垫层。

(2)退水井架的尺寸标准为2.0m×2.0m。立柱为50cm×50cm，顶高程为围堰设计顶高程加0.5m安全超高，立柱间距为100cm，每根立柱预留两个12cm×12cm的溜槽，溜槽必须粉刷整齐，清理干净，否则与闸板的接触面不密封会导致泥浆泄露，污染环境。立柱间可砌筑37墙起到稳定和挡土作用，背水面砌筑1-2m，两侧0.5-1m，迎水面一侧不砌筑，以加快围堰前期退水。为了保持立柱的稳定性，立柱每砌1 m高度加一道连系梁，井架底部因承压较大，可适当减小连系梁间距。

井架退水可视为无侧收缩、自由出流的矩形薄壁堰流，公式为：

式中：Q—溢流流量，m3/s；

n—堰流排水边数；

m—流量系数，取0.403；

b—单边溢流净宽，取1m；

H0—堰上总水头，小于或等于单边溢流净宽b的0.22倍，即：H0≤0.22b

若挖泥船吹填能力较强，由公式计算出井架溢流流量小于排水量，可增大n值，及在迎水面增加两根立柱，由“口”字型4面排水变为“日”字型6面排水，从而加大排水能力，充分利用富裕水深。

(3)涵管可采用混凝土管或钢管，直径根据挖泥船吹填能力确定。根据沱浍河及新汴河航道整治工程施工经验，吹填量300～500m3/h的挖泥船，采用φ800的涵管即可满足排水要求。为防止涵管接缝处渗漏，对于钢管，须使用橡胶垫圈并拧紧螺栓，若是混凝土管，则须在缝外壁设截水环，内壁用砂浆抹缝。

涵管底部需用软塑性土进行人工回填捣实并保证土体与涵管接触良好，待填至管身1/3高度处，再使用机械对管侧及顶部分层回填，回填过程中需注意检查涵管与井架衔接处，必要时采取修复措施。涵管上部1m以内回填土应人工压实，1m以上部位才可上机械压实，压实度应满足围堰设计要求。