CN101824820B - 一种吹填淤泥造地的施工工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种吹填淤泥造地的施工工艺及其装置，装置包括固化处理系统A和改良泥浆的摊铺系统B。该A包括：泵抽、杂物筛除、固化剂贮料、固化剂输送、压缩空气输送和混合泥浆拌合输送等装置。该B包括：连接管段、软管或者皮带运输机和承载及移动装置。其施工流程为：①将淤泥泥浆吹填至吹填区域或沉淀池中，经沉淀形成浓稠淤泥泥浆的堆积层；②用泵抽装置抽取浓稠淤泥泥浆，同时向浓稠淤泥泥浆输送固化剂，在泵前或泵后管道内将浓稠淤泥泥浆与固化剂混合形成混合泥浆；③将混合泥浆输送至拌合输送装置中，形成改良泥浆；④将改良泥浆输出，通过连接管段输送至摊铺系统B；⑤摊铺系统B将改良泥浆铺设至指定厚度。该装置操作快速、高效、简便。
Description
技术领域
本发明涉及一种吹填淤泥造地的施工工艺及其装置，属于土木工程地基处理技术领域。
背景技术
近年我国沿海地区，如渤海湾地区、长江三角洲、珠江三角洲地区、北部湾地区等，正在快速推进围海造地工程，从2005年开始，中国沿海地区每年围海造地面积都在100平方公里以上，2009年度一年的围填造地面积已达150平方公里。目前我国的围海造地工程，多是采用吹填淤泥造地法，即将海底淤泥吹填至围埝内，将淤泥经过一定的处理后变成具有一定承载力的地基。
目前处理这些吹填淤泥的主要方法是普通吹填落淤后采用排水固结法进行地基加固处理。但由于吹填淤泥粘粒含量高、含水量大(通常高达400％-500％)、透水性差，必须经过数年的沉积与风干，才能使地基具有承受后继施工(如排水固结法施工等)的承载能力，如此长的时间浪费是不能接受的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吹填淤泥造地的施工工艺及其装置，在现有吹填造地工艺的基础上，通过一套包括淤泥固化处理系统、输送摊铺系统在内的施工装置，将吹填区某一区域或沉淀池已沉淀堆积的浓稠淤泥泥浆抽取后进行固化改良，并铺摊或浇注于指定区域，铺摊或浇注后的土层经短期沉积固化，地基承载力能满足后续施工的要求。从而可解决吹填造地中淤泥沉积慢、不能快速进行后续施工的问题。
本发明一种吹填淤泥造地的施工工艺及其装置，先按普通吹填工艺将海底淤泥吹填至吹填区某一区域或沉淀池，待沉淀堆积一段时间后形成浓稠淤泥泥浆，利用泵抽设备直接抽取沉积的浓稠淤泥泥浆，同时在泵前或泵后管道中输入固化剂，在抽取与输送过程中将两者充分拌合形成改良泥浆，然后再用一定的工艺铺设或浇注于需吹填区域，形成一定厚度的固化土层。
(一)本发明一种吹填淤泥造地的施工装置，主要包括固化处理系统A，改良泥浆的摊铺系统B。
①固化处理系统A包括：泵抽装置1、杂物筛除装置2、固化剂贮料装置3、固化剂输送装置4、压缩空气输送装置5、混合泥浆拌合输送装置6。泵抽装置1包括泵前管道、泵后管道和一定功率的泵，该泵抽装置可抽取浓稠淤泥泥浆，并与输送至泵抽管道内的固化剂初步混合形成混合泥浆，再以一定的速度和压力输送至混合泥浆拌合输送装置6中。该杂物筛除装置2是放置于泵前管道入口处，杂物筛除装置2是具有筛孔的球体结构或半封闭立体结构，可将抽取的浓稠淤泥泥浆中的杂物筛除，以免造成后续工艺的管路堵塞。该固化剂贮料装置3可以是方筒、圆筒等各种的几何形状，其容积大小可根据需要而定，用于存放粉体或浆体固化剂，并依据固化剂输送方式不同，该固化剂贮料装置3可以是封闭的也可以是不封闭的，固化剂贮料装置3通过固化剂输送装置4与泵抽装置1相连。该固化剂输送装置4为内径20-200mm的管道，该管道可以连接在泵前管道处，也可以连接在泵后管道处，粉体固化剂的输送方式可以是通过固化剂输送装置4中形成的负压直接抽取，也可以是在输送管道内安装螺旋推进器或压缩空气输送装置进行输送；浆体固化剂的输送方式可以是用泵抽装置1直接抽取，也可以是固化剂输送装置中外加泵进行输送。该压缩空气输送装置5包括空气压缩机和压缩空气输入管道，可连接于混合泥浆拌合输送装置6的起始端，也可连接于泵抽装置1的泵后管道处，依据泥浆输送管道的内径大小及混合泥浆输送距离的远近，可以不设有压缩空气输送装置5，也可以设有压缩空气输送装置5，设有该装置的，可以是一条压缩空气输入管道，也可以是多条压缩空气输入管道，如果是多条压缩空气输入管道则可设置于连接装置的不同断面处，压缩空气输入管道内径为10-100mm，与连接装置的管道夹角r为5°～80°，压缩空气输送装置5输送的压缩空气可以保证混合泥浆在混合泥浆拌合输送装置6中充分回旋拌合形成均匀的改良泥浆。该混合泥浆拌合输送装置6为内径50-500mm的管道，管道侧壁设置有0～10个不同轴向倾角与径向倾角的导向片，在压缩空气作用下，混合泥浆在该混合泥浆拌合输送装置6中快速充分的混合搅拌形成均匀的改良泥浆，该混合泥浆拌合输送装置6末端管段与连接管段7相连，将改良泥浆直接输入摊铺系统B。
②改良泥浆的摊铺系统B，包括：连接管段7、能够移动的软管或者皮带运输机8和承载及移动装置9。该连接管段7为能够快速连接的内径50-500mm管道，连接管段7用于连接混合泥浆拌合输送装置6和能够移动的软管或者皮带运输机8；该能够移动的软管或者皮带运输机8为输送改良泥浆的软管或者皮带运输机；该承载及移动装置9为可移动的船体或铺摊车。
(二)本发明一种吹填淤泥造地的施工工艺，其特征在于：抽取吹填淤泥区内先期吹填区域或沉淀池中已沉淀堆积的浓稠淤泥泥浆，进行改良处理，并将改良后的淤泥快速均匀的铺摊或浇注在需吹填的位置，经短期沉积固化后，使该处地基承载力能够满足后续施工的要求。
本发明一种吹填淤泥造地的施工工艺，其工艺流程之步骤如下：
①按普通吹填工艺将高含水量淤泥泥浆吹填至吹填区某一区域或沉淀池中，经短时间沉淀，大量淤泥沉积，形成浓稠淤泥泥浆的堆积层；
②用泵抽装置1抽取沉积下来的浓稠淤泥泥浆，同时从固化剂贮料装置3中向浓稠淤泥泥浆输送固化剂，在泵前管道或泵后管道内将浓稠淤泥泥浆与固化剂初步混合形成混合泥浆。在输送固化剂过程中，可以按固化剂掺量要求控制固化剂的输入量；
③将混合泥浆输送至混合泥浆拌合输送装置6中，在压缩空气和导向片作用下，混合泥浆在输送过程中高速回旋搅拌形成均匀的改良泥浆，通过压缩空气输入量与输入速率和导向片轴向、径向倾角的变化，对混合泥浆的混合速度与状态加以调整；
④将改良泥浆以一定的速度从混合泥浆拌合输送装置6中输出，通过连接管段7输送至摊铺系统B；
⑤摊铺系统B可以按一定时间间隔和一定的厚度分层逐层将步骤④得到的改良泥浆铺设至指定厚度，分层厚度和各层摊销的时间间隔根据实际情况确定。
其中，步骤①所述的形成浓稠淤泥泥浆的堆积层，该浓稠淤泥泥浆的堆积层含水量为60％-150％。
其中，步骤②所述的按固化剂掺量要求控制固化剂的输入量，其控制固化剂的输入量为的0％～30％。
本发明一种吹填淤泥造地的施工工艺及其装置，该装置具有操作简单、组合灵活、运行快速的特点，该施工工艺具有快速、高效、简便的特点，经该施工工艺所得到的改良泥浆可以用于表层的填海造地，也可以是用于陆上回填或水下浇筑等。
(四)附图说明
图1为本发明装置的结构示意图
图2为本发明装置另一结构示意图
图中标号如下：
A固化处理系统 B泥浆摊铺系统 a吹填区某一区域或沉淀池 b围堰
c改良泥浆铺摊处 m内置有导向片的混合泥浆拌合输送装置管道局部及其放大图
r压缩空气输入管道与所连接装置的夹角 P泵
1泵抽装置 2杂物筛除装置 3固化剂贮料装置
4固化剂输送装置 5压缩空气输送装置
6混合泥浆拌合输送装置 7连接管段
8能够移动的软管或者皮带运输机 9承载及移动装置
(五)具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步的说明：请参阅图1和图2所示：
(1)实施例一
某海滨的围海造地场地，使用本发明的吹填淤泥造地的施工装置，具体包含的装置及各装置规格参数如下：固化处理系统A：泵抽装置1包括按实际需要选用的泥浆泵和内径100mm的泵前管道与泵后管道。杂物筛除装置2为一定筛孔孔径的多孔球体结构。固化剂贮料装置3是2×2×2m3的方筒，用于存放普硅水泥。固化剂输送装置4为内径30mm的管道，该管道连接于泵后管道。压缩空气输送装置5包括功率为2KW的空气压缩机和两条内径为10mm的压缩空气输送管道，位于泵后管道起始端。混合泥浆拌合输送装置6为内径100mm的管道，管道侧壁设置不同轴向倾角与径向倾角的导向片四片，该混合泥浆拌合输送装置6末端管段与连接管段7相连，将固化处理过的改良泥浆直接输入摊铺系统B。改良泥浆的摊铺系统B：能够移动的软管或者皮带运输机8为一定功率的皮带运输机。承载及移动装置9为内燃动力的驳船。
具体施工工艺为先采用普通吹填工艺将淤泥吹至沉淀池，待沉淀堆积一段时间后，用泵抽装置抽取沉积的浓稠淤泥泥浆，含水率为90％，利用压缩空气形成的负压抽取固化剂贮料装置内储存的普硅水泥，掺量为8％，浓稠淤泥泥浆和固化剂粉末在泵前管道内初步混合形成混合泥浆，再输送至混合泥浆拌合输送装置中拌合，混合泥浆在该拌合输送装置中充分回旋搅拌形成均匀的改良泥浆，最后通过皮带运输机及驳船输送至吹填造地区域进行铺摊。
(2)实施例二
某海滨围海造地场地，使用本发明的吹填淤泥造地的施工装置，具体包含的装置及各装置规格参数如下：固化处理系统A：泵抽装置1包括按实际需要选用的泥浆泵和内径80mm的泵前管道与泵后管道。杂物筛除装置2为一定筛孔孔径的多孔方体结构。固化剂贮料装置3是8m3的圆筒，用于存放的矿渣水泥。固化剂输送装置4为内壁设有螺旋推进器的内径为20mm的管道，该管道连接于泵前管道处。压缩空气输送装置5包括功率为2.5KW的空气压缩机和一条内径为15mm的压缩空气输送管道，位于混合泥浆拌合输送装置6的起始端。混合泥浆拌合输送装置6为内径100mm的管道，管道侧壁不设置导向片，装置6末端管段与连接管段7相连，将固化处理过的改良泥浆直接输入摊铺系统B。改良泥浆的摊铺系统B：能够移动的软管或者皮带运输机8为内径100mm的可移动软管。承载及移动装置9为可移动的铺摊车。
具体施工工艺为先采用分块吹填法吹填造地，采用普通吹填工艺将淤泥吹至先期吹填区域，待沉淀堆积一段时间后，用泵抽装置抽取浓稠淤泥泥浆，含水率为120％，同时通过固化剂输送装置输送研磨后的矿渣水泥作为固化剂，掺量为12％，在泵后管道内初步混合形成混合泥浆，再输送至混合泥浆拌合输送装置中拌合，混合泥浆在该拌合输送装置中充分搅拌后形成均匀的改良泥浆，最后通过可移动软管及可移动的铺摊车输送至吹填造地区域进行铺摊。
改良泥浆采用可移动软管及可移动的铺摊车输送至指定围海造地区域，该区域的基础泥浆层表面可铺设一层隔离层，该隔离层为土工织物制成的大面积囊状结构，可以有效防止质量密度较高的改良泥浆沉入到低密度的基础泥浆层中。按一定时间间隔同时按第一层20cm，第二层30cm，第三层60cm，第四层90cm的层厚逐层铺设。
(3)实施例三
某滨海路基工程，使用本发明的吹填淤泥造地的施工装置，具体包含的装置及各装置规格参数如下：固化处理系统A：泵抽装置1包括按实际需要选用的渣浆泵与内径150mm的泵前管道与泵后管道。杂物筛除装置2为一定筛孔孔径的多孔球体结构。固化剂贮料装置3是3×3×3m3的方筒，用于存放普硅水泥和石灰混合料。固化剂输送装置4为连接于泵前管道的内径40mm的管道，该管道中部连接有功率3KW的泵。压缩空气输送装置5包括功率为5KW的空气压缩机和三条内径为10mm的压缩空气输送管道。混合泥浆拌合输送装置6为内径150mm的管道，管道侧壁设置不同轴向倾角与径向倾角的导向片八片，装置6末端管段与连接管段7相连，将固化处理过的改良泥浆直接输入摊铺系统B。改良泥浆的摊铺系统B：能够移动的软管或者皮带运输机8为一定功率的皮带运输机。承载及移动装置9为可移动拖车。
具体施工工艺为先采用普通吹填工艺将淤泥吹至沉淀池，待沉淀堆积一段时间后，用渣浆泵抽取沉积的浓稠淤泥泥浆，含水率为85％，同时用泵抽取固化剂贮料装置内的普硅水泥和石灰混合料，掺量为8％，浓稠淤泥泥浆和固化剂粉末在泵前管道中就初步混合形成混合泥浆，再输送至混合泥浆拌合输送装置中拌合，混合泥浆在该拌合输送装置中充分回旋搅拌形成均匀的改良泥浆，最后通过皮带运输机及其承载及移动拖车输送至路基铺摊场地进行铺摊。
(4)实施例四
某海滨场地整平，使用本发明的吹填淤泥造地的施工装置，具体包含的装置及各装置规格参数如下：固化处理系统A：泵抽装置1包括按实际需要选用的砂泵与内径100mm的泵前管道与泵后管道。杂物筛除装置2为一定筛孔孔径的多孔球体结构。固化剂贮料装置3是10m3的方筒，用于存放水泥浆料。固化剂输送装置4是连接于泵后管道的内径为30mm的管道，并且该管道中部连接有功率1KW的泵。压缩空气输送装置5包括功率为2.5KW的空气压缩机和1条内径为10mm的压缩空气输送管道。混合泥浆拌合输送装置6为内径100mm的管道，管道侧壁设置不同轴向倾角与径向倾角的导向片三片，装置6末端管段与连接管段7相连，将固化处理过的改良泥浆直接输入摊铺系统B。改良泥浆的摊铺系统B：能够移动的软管或者皮带运输机8为内径100mm的可移动软管。承载及移动装置9为可移动的船体。
具体施工工艺为先采用普通吹填工艺将淤泥吹至沉淀池，待沉淀堆积一段时间后，用泵抽装置抽取浓稠淤泥泥浆，含水率为95％，同时利用固化剂输送装置中的泵抽取水泥浆料作为固化剂，掺量为15％，浓稠淤泥泥浆与水泥浆料在泵后管道内初步混合形成混合泥浆，再输送至混合泥浆拌合输送装置中拌合，混合泥浆在该拌合输送装置中充分回旋搅拌形成均匀的改良泥浆，最后通过可移动软管直接进行水底浇筑，铺摊至需填平区域。
Claims (3)
1.一种吹填淤泥造地的施工装置，其特征在于：该装置包括固化处理系统A，改良泥浆的摊铺系统B；
固化处理系统A包括：泵抽装置(1)、杂物筛除装置(2)、固化剂贮料装置(3)、固化剂输送装置(4)、压缩空气输送装置(5)、混合泥浆拌合输送装置(6)；该泵抽装置(1)包括泵前管道、泵后管道和泵，该泵抽装置(1)可抽取浓稠淤泥泥浆，并与输送至泵抽管道内的固化剂初步混合形成混合泥浆，再以一定的速度和压力输送至混合泥浆拌合输送装置(6)中；该杂物筛除装置(2)是放置于泵前管道入口处，杂物筛除装置(2)是具有筛孔的球体结构或半封闭立体结构，可将抽取的浓稠淤泥泥浆中的杂物筛除，以免造成后续工艺的管路堵塞；该固化剂贮料装置(3)是方筒或圆筒形状，用于存放粉体或浆体固化剂，并依据固化剂输送方式不同，该固化剂贮料装置(3)可以是封闭的也可以是不封闭的，固化剂贮料装置(3)通过固化剂输送装置(4)与泵抽装置(1)相连；该固化剂输送装置(4)为内径20-200mm的管道，该管道连接在泵前管道处，或者连接在泵后管道处，粉体固化剂的输送方式是通过该固化剂输送装置(4)中形成的负压直接抽取，或者是在输送管道内安装螺旋推进器或压缩空气输送装置进行输送；浆体固化剂的输送方式是用泵抽装置(1)直接抽取，或者是固化剂输送装置中外加泵进行输送；该压缩空气输送装置(5)包括空气压缩机和压缩空气输入管道，该压缩空气输入管道连接于混合泥浆拌合输送装置(6)的起始端，或者连接于泵抽装置(1)的泵后管道处，依据泥浆输送管道的内径大小及混合泥浆输送距离的远近，不设有压缩空气输送装置(5)，或者设有压缩空气输送装置(5)，设有该装置的，是一条压缩空气输入管道，或者是多条压缩空气输入管道，如果是多条压缩空气输入管道则设置于连接装置的不同断面处，该压缩空气输入管道内径为10-100mm，与连接装置的管道夹角r为5°～80°，压缩空气输送装置(5)输送的压缩空气可以保证混合泥浆在混合泥浆拌合输送装置(6)中充分回旋拌合形成均匀的改良泥浆；该混合泥浆拌合输送装置(6)为内径50-500mm的管道，管道侧壁设置有0～10个不同轴向倾角与径向倾角的导向片，在压缩空气作用下，混合泥浆在该混合泥浆拌合输送装置(6)中快速充分的混合搅拌形成均匀的改良泥浆，该混合泥浆拌合输送装置(6)末端管段与连接管段(7)相连，将改良泥浆直接输入摊铺系统B；
该改良泥浆的摊铺系统B，包括：连接管段(7)、能够移动的软管或者皮带运输机(8)和承载及移动装置(9)；该连接管段(7)为能够快速连接的内径50-500mm管道，连接管段(7)用于连接混合泥浆拌合输送装置(6)和能够移动的软管或者皮带运输机(8)；该能够移动的软管或者皮带运输机(8)为输送改良泥浆的软管或者皮带运输机；该承载及移动装置(9)为可移动的船体或铺摊车。
2.一种使用如权利要求1所述的施工装置吹填淤泥造地的施工工艺，其特征在于：抽取吹填淤泥区内先期吹填区域或沉淀池中已沉淀堆积的浓稠淤泥泥浆，进行改良处理，并将改良后的淤泥快速均匀的铺摊或浇注在需吹填的位置，经短期沉积固化后，使该处地基承载力能够满足后续施工的要求；
其工艺流程之步骤如下：
①按普通吹填工艺将高含水量淤泥泥浆吹填至吹填区某一区域或沉淀池中，经短时间沉淀，大量淤泥沉积，形成浓稠淤泥泥浆的堆积层；
②用泵抽装置(1)抽取沉积下来的浓稠淤泥泥浆，同时从固化剂贮料装置(3)中向浓稠淤泥泥浆输送固化剂，在泵前管道或泵后管道内将浓稠淤泥泥浆与固化剂初步混合形成混合泥浆；在输送固化剂过程中，按固化剂掺量要求控制固化剂的输入量；
③将混合泥浆输送至混合泥浆拌合输送装置(6)中，在压缩空气和导向片作用下，混合泥浆在输送过程中高速回旋搅拌形成均匀的改良泥浆，通过压缩空气输入量与输入速率和导向片轴向、径向倾角的变化，对混合泥浆的混合速度与状态加以调整；
④将改良泥浆以预定的速度从混合泥浆拌合输送装置(6)中输出，通过连接管段(7)输送至摊铺系统B；
⑤摊铺系统B按其时间间隔和厚度分层逐层将步骤④得到的改良泥浆铺设至指定厚度，分层厚度和各层摊铺的时间间隔根据实际情况确定。
3.根据权利要求2所述的一种吹填淤泥造地的施工工艺，其特征在于：其步骤①所述的形成浓稠淤泥泥浆的堆积层，该浓稠淤泥泥浆的堆积层含水量为60％-150％。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111221 Termination date: 20120420 |