CN101078207A - 疏浚泥浆直接筑堤法 - Google Patents

Abstract

一种疏浚泥浆直接筑堤法，属于筑堤技术领域，其特征是它主要由土袋围堰施工、吹泥入围堰、真空井点降水、真空电渗降水及低能量强夯等步骤组成。它解决了现有的利用泥浆筑堤中存在的需要大量砂石、且抗剪强度低、造价高、周期长的问题，具有所筑围堤强度高、稳定性好、施工进度快工期短的优点。

Description

疏浚泥浆直接筑堤法

技术领域

本发明涉及一种水利或建筑领域中的堤身建筑施工方法，尤其是一种适用于缺少土或砂石地区使用的、利用疏浚泥浆作为主要筑堤材料时的施工方法，具体地说是一种疏浚泥浆直接筑堤法。

背景技术

目前，用疏浚泥浆筑堤的技术有多种：如砂袋坝筑堤、袋装固化淤泥的堤坝填筑方法、疏浚淤泥排水固结筑堤技术以及低位真空预压法等。其中“低位真空预压法”通过真空负压对淤泥浆进行加固，完成清淤和筑堤兼得的“套裁”功能，具有很好的经济和社会效益。但该工艺方法也有一些明显的不足之处，以致在很大程度上限制了该工艺的实施和推广，其主要缺点有：1、工法中的围堰材料必须用大量砂(或土、石等)，而不能直接用以粘粒等细颗粒为主的疏浚泥浆充填堆筑。这对少(缺)土、砂区域的工程是困难的。2、利用低位真空预压法处理后的堤身土的抗剪强度仍较低。3、利用低位真空预压法处理后的堤身土的含水量价仍在液限附近，即土的含水量较高。这给后续的削坡、分层碾压等工艺造成困难。4、工法造价相对较高、工期偏长。

发明内容

本发明的目的是针对目前利用泥浆筑堤中存在的需要大量砂石、且抗剪强度低、造价高、周期长的问题，发明一种可直接利用清淤泥浆(粘粒为主)填筑堤身(包括围堰)且所筑的堤身具有较高的抗剪强度，在最不利荷载组合作用下能够满足堤身的整体稳定和局部稳定要求的疏浚泥浆直接筑堤法。

本发明的技术方案是：

一种疏浚泥浆直接筑堤法，其特征是它主要由以下步骤组成：

第一步，进行土袋围堰施工，即在设计围堰所在场地上直接逐层铺设灌装有疏浚泥浆的泥浆土工袋，或先在设计围堰所在场地上先铺1～2层装有中粗砂或粗粒料的土工袋并用中小型振动器碾压使之平整压实，然后再在平整压实的中粗砂或粗粒料的土工袋层上逐层铺设灌装有疏浚泥浆的泥浆土工袋，每铺设一层或用中小型振动碾碾压，直至达到设定高度，铺设过程中同一层相邻泥浆土工袋之间应通过连接带相连，相邻层之间的泥浆土工袋呈错位搭接布置；

第二步，围堰施工结束后，将疏浚泥浆吹入围堰中至设计标高；

第三步，利用真空井点降水法对围堰中的泥浆进行脱水固化处理；真空井点降水时间为5～7天，当平衡系数大于0.75时即可结束真空井点降水；

第四步，在真空井点降水结束后，利用真空电渗降水法对围堰中的泥浆作进一步的脱水固化处理，真空电渗降水时间为15～20天，当场地土泛白并在靠近正极电渗管处的土出现裂缝时即可结束电渗降水；

第五步，去除真空井点降水及真空电渗降水过程中安装的设施，然后进行低能量强夯，直至围堰中的软土的固结强度达到标准规定为止。

在围堰的外侧表面设置有一层带有草籽的生态型土袋，其尺寸通常为0.4m×0.4m×0.1m。

在低能量强夯结束后进行削坡回填筑堤顶作业，每次削坡筑堤的厚度控制在0.3～0.5m，并利用振动碾压进行压实作业，使压实系数和干容重满足碾压筑堤指标要求，直至堤顶，完全整个削坡筑堤顶工作。

所述的低能量强夯时先在围堰中的软土表面铺一层0.3～0.5m的填料，然后以500～800kNm的夯击能进行第一遍低能量强夯，各夯击点呈梅花形或等边三角形布置，每个夯击点夯击1～2击，当最后二击贯入量小于100mm时，第一遍低能量强夯结束；然后以800～100okNm的夯击能进行第二遍低能量强夯，各夯击点呈梅花形或等边三角形布置，每个夯击点夯击2～3次；最后再以1000～1200kNm的夯击能进行第三遍低能量强夯，并使夯印搭接，每点夯击1～2次。

真空井点降水时在泥浆中竖插的相互平行的复合井点管的管长为6～8m，滤头长为5～7m，井点管之间的前后、左右间距均为2m，各竖插的井点管均与连接卧管相连，连接卧管与集水总管相连。

进行真空电渗降水时首先在真空井点降水时使用的复合井点管的外围布置镀锌管作为电渗管，电渗管与复合井点管按等腰三角形布置，且电渗管的长度大于复合井点管不少于1m，电渗管之间用导电夹相连，电渗管、进点管分别与相应电渗降水仪的正、负极相连。

所述的大型土工袋的尺寸为1m×1m×0.3m，土工袋的单位重量≥100g/m³，含有1％的聚丙烯抗老化剂，其经纬密度≥75×44的编织袋，袋的外侧附有吊绳。

本发明的有益效果：

本发明除了具有低位真空预压法直接利用疏浚泥浆筑堤的优点外，还具有如下优点：

a、本发明直接采用疏浚泥浆冲填土袋，对于缺少土(沙、石)地区，不仅解决了筑围堰土石材料问题，而且用土袋堆筑的围堰强度高、稳定性好、施工进度快，与其他筑堰方法相比，具有明显的优势。

b、用真空电渗降水及低能量强夯加固后的堤身土的固结指标高，含水量低，这为后续的低能量强夯及削坡后分层碾压不产生橡皮土创造条件。

c、真空电渗降水及低能量强夯加固堤身泥浆的费用较低位真空预压法低、性价比高。

d、本发明施工速度快，大大缩短了工期。

附图说明

图1是本发明的疏浚泥浆直接筑堤原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示。

一种利用疏浚泥浆直接筑堤的施工方法，它由以下步骤组成：

1、土袋围堰施工

1)在设计围堰所在场地上铺1～2层装有中粗砂或粗粒料的土工袋11，土工袋尺寸为1m×1m×0.3m(长×宽×厚)，土工袋材料为掺有抗老化剂的聚丙烯，土工袋为克重≥100g/m³、经纬密度≥75×44的编织袋，土工袋的外侧附有可吊装用的绳子。土袋间用吊装绳互相连接，以使形成一个整体。

2)每一层土袋铺设结束，用中、小型平板振动器碾压3-4遍，使土袋平整并压买。

3)在装有砂或粗粒料的土袋表面，按设计围堰2断面铺放土工编织袋，用泥浆泵直接将疏浚泥浆充填到土工编织袋中，充满后封好袋口。施工完一层土工袋后，在可能的情况下，须用中小型平板振动碾进行一定的碾压。然后进行下一层的施工，直至达到设计高程。在平面位置上每层土工袋之间须错开设置，并用吊装绳将土袋互相连接。

4)待土工袋围堰沉降基本稳定后，在土工袋围堰的外表面设置一层带有草籽的生态型土袋12，其尺寸通常为40cm×40cm×10cm(长×宽×厚)。其主要作用有三：(1)对土袋围堰起保护作用；(2)延长土袋围堰的使用寿命；(3)起到绿化环境作用。

2、用真空电渗降水及低能量强夯加固堤身疏浚泥浆

1)将疏浚泥浆吹入围堰3至设计高程，先在泥面上布置真空井点降水系统，真空井点降水开始：即在泥面上竖插许多排相互平行的复合井点管4，复合井点管长6～8m，滤头长相应为5～7m，间距2m×2m，井点管和许多条横置的连接卧管相连，连接管采用41mm×51mm×40mm内含螺旋形钢丝的透明呢绒管，连接卧管和集水总管相连接，集水总管采用Φ63mm的PVC管，节间用与之配套的专用接头连接，并用三通将集水总管和总管相连，总管和真空装置5相连。在地下水丰富地区，应在被处理场地外围设置外围封管。真空井点降水时1间一般为5～7天，当平衡系数大于0.75时，真空井点降水结束。

2)安装智能电渗降水仪7(可采用申请人在先申请的相关专利加以实现)，在复合井点管的内侧设置若干平行的电渗管6，开始真空电渗降水。

具体做法为：在复合井点管内侧布置Φ32mm镀锌钢管作为电渗管6，电渗管和井点管按等腰三角形布置，电渗管相应比井点管长1m左右，电渗管之间宜用铝棒并用专用夹件相连，电渗管、井点管分别与智能电渗降水仪的正、负极相连，二条线路形成直流回路。电渗降水系统通电后即可进行真空电渗降水。真空电渗降水时间一般15～20天，当场地上泛白并在靠近正极电渗管处的土出现裂缝时，电渗降水结束。

3)拔除井点管和电渗管(外围井点管不能拔除)，在泥面上铺一层0.3～0.5m填料，进行第一遍低能量强夯。第一遍低能量强夯的夯击能取500～800kNm，夯点间距4.5m，等边三角形布置，每点夯击1～2次，当每点处的最后二击贯入量＜100mm时，第一遍低能量强夯结束。

4)一般经2-3轮强夯施工后，场地软土达到超固结，三遍低能量强夯的各项参数指标详见下表：

遍数	夯击能(kNm)	布置形式	间距(m)	每点击数	夯印搭接
						1	500～800	等边三角形或梅花形	4.5×4.5	1～2
2	800～1000	等边三角形或梅花形	4.5×4.5	2～3
						3	1000～1200	等边三角形或梅花形	夯印搭接	1～2	1/3

5)将图1中9区的土经削坡后回填筑堤顶10。每层回填厚度宜在0.3-0.5m左右，经振动碾压后达到碾压筑堤的指标(压实系数和干容重)直至堤顶。

本发明的工作原理为：

平整场地1，在场地上用泥浆泵直接将疏浚泥浆充填到土工编织袋中，充满后封好袋口，同时制作少量排水性能良好的沙袋；围堰2施工：在设计指定的围堰底部区域内设置一层沙袋11，然后在其上逐层设置装有疏浚泥浆的土袋。每层土袋之间须错开设置，逐层进行一定的碾压。如围堰高度较大，在袋装疏浚泥浆层中，每间隔一定高度设置一层沙袋，以利疏浚泥浆土袋的排水固结。

真空井点降水

将疏浚泥浆吹填入围3，在泥浆面上各铺一层土工布和竹芭，然后在竹芭上布置真空井点降水系统5，真空井点降水开始。

真空电渗降水

当真空井点管不再排水，即可在真空井点管的内侧布置电渗管6、安装电渗装置7，使真空井点管4和电渗装置的阴极相连，电渗管和电渗装置的阳极相连，真空电渗降水开始。

低能量强夯

真空电渗降水结束后，拔除井点管和电渗管。然后进行第一遍低能量强夯施工。经2～3轮的低能量强夯后，使堤身软土达到超固结状态。

振动碾压、平整场地、进行堤顶施工

低能量强夯结束后，进行削坡9。将削坡土分层回填至堤顶10，并按碾压式土堤的施工方法分层压实，直至堤顶设计标高。

本发明的加固原理为

a、疏浚泥浆直接充填土袋围堰的原理

利用土工编织袋只透水而不透泥砂的反滤特性，泥浆中的水分被滤掉，而泥砂则保留在土袋内；同时，土袋内的泥砂在碾压、上覆荷重等共同作用下，在泥浆中水分逐步被滤出的同时，土袋形状趋于扁平，土袋周长会伸长，其结果必然在袋子中产生一个张力(称袋子张力)。袋子张力又反过来约束袋子中的土体，使土体问的接触力增大，从而使袋内土体的强度较大幅度地得到提高。

b、疏浚泥浆直接筑堤的加固原理

1)吹填入围的疏竣泥浆在真空井点降水所对应的降水预压荷载作用下，泥浆中相当一部分自由水排出，含水量降低，泥浆得到初步固结。

2)真空井点降水结束后，真空电渗降水开始。得到初步固结的泥浆在电泳、电渗和烘烤及真空吸力的共同作用下，将大部分孔隙水经由真空管排出，土体含水量大幅度降低，最终达到强夯(低能量)所需的最佳含水量，为下一轮的低能量强夯创造条件。

3)真空电渗降水结束后，低能量强夯开始，堤身土在夯击能下被动力挤密达到超固结，最终使堤身土的抗剪强度提高到满足在最不利荷载组合下的整体稳定和局部稳定的要求。

4)低能量强夯结束后，即可削坡分层碾压筑堤至设计标高。根据经验和实际工程检测知，真空电渗降水处理后的堤身土含水率已接近塑限，这为削坡后分层碾压达到碾压筑堤所需要求而不产生橡皮土创造了条件。

本发明未详述部分如真空井点降水、真空电渗降水等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1、一种疏浚泥浆直接筑堤法，其特征是它主要由以下步骤组成：

第一步，进行土袋围堰施工，即在设计围堰所在场地上直接逐层铺设灌装有疏浚泥浆的泥浆土工袋，或先在设计围堰所在场地上先铺1～2层装有中粗砂或粗粒料的土工袋并用中小型振动器碾压使之平整压实，然后再在平整压实的中粗砂或粗粒料的土工袋层上逐层铺设灌装有疏浚泥浆的泥浆土工袋，每铺设一层用中小型振动碾碾压，直至达到设定高度，铺设过程中同一层相邻泥浆土工袋之间应通过连接带相连，相邻层之间的泥浆土工袋呈错位搭接布置；

第二步，围堰施工结束后，将疏浚泥浆吹入围堰中至设计标高；

第三步，利用真空井点降水法对围堰中的泥浆进行脱水固化处理；真空井点降水时间为5～7天，当平衡系数大于0.75时即可结束真空井点降水；

第四步，在真空井点降水结束后，利用真空电渗降水法对围堰中的泥浆作进一步的脱水固化处理，真空电渗降水时间为15～20天，当场地土泛白并在靠近正极电渗管处的土出现裂缝时即可结束电渗降水；

第五步，去除真空井点降水及真空电渗降水过程中安装的设施，然后进行低能量强夯，直至围堰中的软土的固结强度达到标准规定为止。

2、根据权利要求1所述的疏浚泥浆直接筑堤法，其特征是在围堰的外侧表面设置有一层带有草籽的生态型土袋，其尺寸通常为0.4m×0.4m×0.1m。

3、根据权利要求1所述的疏浚泥浆直接筑堤法，其特征是在低能量强夯结束后进行削坡回填筑堤顶作业，每次削坡筑堤的厚度控制在0.3～0.5m，并利用振动碾压进行压实作业，使压实系数和干容重满足碾压筑堤指标要求，直至堤顶，完成整个削坡筑堤顶工作。

4、根据权利要求1所述的疏浚泥浆直接筑堤法，其特征是所述的低能量强夯时先在围堰中的软土表面铺一层0.3～0.5m的填料，然后以500～800kNm的夯击能进行第一遍低能量强夯，各夯击点呈梅花形或等边三角形布置，每个夯击点夯击1～2击，当最后二击贯入量小于100mm时，结束第一遍低能量强夯结束；然后以800～1000kNm的夯击能进行第二遍低能量强夯，各夯击点呈梅花形或等边三角形布置，每个夯击点夯击2～3次；最后再以1000～120okNm的夯击能进行第三遍低能量强夯，并使夯印搭接，每点夯击1～2次。

5、根据权利要求1所述的疏浚泥浆直接筑堤法，其特征是在真空井点降水时在泥浆中竖插的相互平行的复合井点管的管长为6～8m，滤头长为5～7m，井点管之间的前后、左右间距均为2m，各竖插的井点管均与连接卧管相连，连接卧管与集水总管相连。

6、根据权利要求1或5所述的疏浚泥浆直接筑堤法，其特征是在进行真空电渗降水时首先在真空井点降水时使用的复合井点管的外围布置镀锌管作为电渗管，电渗管与复合井点管按等腰三角形布置，且电渗管的长度大于复合井点管不少于1m，电渗管之间用导电夹相连，电渗管、进点管分别与相应电渗降水仪的正、负极相连。

7、根据权利要求1所述的疏浚泥浆直接筑堤法，其特征是所述的大型土工袋的尺寸为1m×1m×0.3m，土工袋的单位重量≥100g/m³，含有1％的聚丙烯抗老化剂，其经纬密度≥75×44的编织袋，袋的外侧附有吊绳。

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