洞庭湖区挖泥船筑堤堵口试验研究报告（二）

三。围堤截流设计研究
挖泥船围堤截流设计包括沉淀池(子堤)设计、排水固结、施工组织等。这项试验研究必须满足堤防设计中对堤身断面、堤身稳定和防渗的要求。
1。泥沙沉淀池设计研究
沉淀池的设计包括容量设计、沉淀池(堤)设计和出水口设计。决定沉淀池容量的因素有三个。一种是根据设计断面，分层确定路堤的土方量。比如从30m标高到33m需要多少土方。二是满足挖泥船的施工要求，不同类型的挖泥船能力不同，三是满足排水固结要求。容量越大，排水固结时间越长。在填筑路堤之前，应建造一个沉淀池。沉淀池的长度、宽度和深度必须适当设计，以便疏浚的填土能够沉淀下来。沉淀池的宽度应满足该段的设计要求，一般为30-100m。沉淀池的长度一般为500-2000米。如果太短，土壤不能完全沉降，就会被丢弃。根据洞庭湖区筑堤试验，以堤内脚为挡水面，在堤内脚外50-100米处修建沉淀池。堤高3-5米，池宽50米，池长200-500米，容量0.5-10000立方米，可接收数艘小型挖泥船的泥量(每小时80立方米)。如果池长1000-2000米，容积20000-40000立方米，可以接受大型挖泥船的泥浆量(每小时1600立方米)，沉淀效果好。
沉淀池容量确定后，主要进行子堤设计。子堤的高度由沉淀池的容量决定。一般为3-5m，子堤宽度为1-1.5m，内外坡比为1: 1.5。考虑到新子堤防渗效果差，渗漏严重，长期浸泡后容易造成渗水和塌坡甚至坍塌，所以子堤必须满足要求。
出水口的大小与沉积的泥沙(土壤)量直接相关。如果排水口太大，挖泥船排出的混合泥浆在沉淀池停留时间短，沉积的土少，更多无效土方随水流丢弃，工作效率低；如果出水口过小，泥水混合物沉积时间长，池内水位上升快且多，子堤维护困难，导致堤身破裂，或挖泥船非故障停机，工作效率低。因此，需要根据沉淀池的容量和施工机械的出水量，合理选择排水量的大小和出水口的流速。反复实验研究证明，弃水流速一般应在0.5m/s以下。出水口应设在水流的回水区。
2。排水固结设计研究
排水固结是影响堤防质量和工期的主要因素之一。只有及时排出泥浆中的水，才能缩短工期。粉质壤土、粉质粘土和粘粒含量少的壤土，固结50天后，5米以下的含水量小于28%，接近流限；固结80天后，填料含水量可降至23-25%，接近稳定含水量。条件是做好充填体内的排水设备。排水设备的目的是使施工过程中泥浆中多余的水排出坝体，使下部土层在填土的压力下固结，降低填土的孔隙压力，增加坝坡的稳定性。特别是当土的透水性小，含水量高，又必须缩短工期时，就需要设置专门的排水设备。我国《充水大坝施工技术暂行规定》规定，凡建在不透水地基上，坝高10米以上，坝高20米以上的均质大坝，均应配备专用排水设备。堤内的排水设备与水平沟渠相连。井圈是用竹笼或苇席做的，或者是放在地表，填充物上升，中间填沙。每上升一层就画出一个外圈。垂直井径0.7-1.0m，每口井控制面积约100-400m2，井距10-20m。水平渗管一般布置在堤外坡，管径为0.5m，马普筑堤工程虽然做了排水设施，但其工艺和布置不符合要求，施工速度快，未能达到排水效果。施工期间，发生了鼓包和塌方。当团环截流填至三分之二标高时(填土厚度约10m)，填土将发生严重的滑动和坍塌。为了总结经验，在马家堡和团州进行了填土钻探的土工试验，取得了土壤物理性质等相关数据。分为粉质壤土和粉质粘土两种类型:湿容重γ = 1.73-1.80吨/m3，干容重γ a = 1.17-1.39吨/m3，含水量ω = 29.2-52.2%，渗透系数K=5.57×10-6 cm/s，排水速度很慢。
为了使大堤在汛期前达到设防标高，主要措施有:
1。沟排水，沟间距3-6米，沟深1-2米。为防止泥土滑落填满沟槽，沟槽内填充竹板沙等。；
2。削坡减荷；
3。设置多级平台(每4-5米一级)；
4。抛石护脚。经上述排水措施处理后，从3月底到5月初(约40天)，填土稳定，停止滑动。堤顶高出吹填土3-5米，堤顶宽8米。洞庭湖区的10多处堤坝被挖泥船疏浚并填平。1998年洪水时，填土水深10多米，安然无恙，没有出现渗漏、管涌和滑坡。