CN102312416A - 一种吹填淤泥排水固结的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吹填淤泥排水固结的方法，属于水利工程中水力吹填领域。该方法主要由吸泥、泵送、投加分离助剂、排水、预压固结与投加分离助剂的流程组成，实施方式为先对吹填区域隔墙分块，再溶解稀释分离助剂，在吹填泥浆输送管道上设置分离助剂投加点，依靠管道内输送泥浆的水力搅拌作用将分离助剂均匀混合，接着将混合泥浆喷入吹填区并尽量避免人为扰动，最后将吹填区的上层清水排干，并用预压法进一步排水固结形成地基。本发明使得分离助剂在管道输送过程的水力搅拌作用下与吹填泥浆均匀混合，通过碰撞、凝聚、絮凝和团聚等作用，增大吹填淤泥的颗粒粒径，加快泥水分离速度，提高排水效率，提升淤泥固结效果，提高工程效益，具有经济实用、环境友好的优点。

Description

一种吹填淤泥排水固结的方法

技术领域

本发明属于水利工程中水力吹填领域，特别涉及一种吹填淤泥排水固结的方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，城市规模逐渐增大，许多城市利用海湾潮间带填海造地，而所需的土石源越来越少。将港口、航道疏浚的弃物——淤泥作为造地的填料便应运而生，将海底淤泥吹填至围埝内，并经过一定的处理后变成具有一定承载力的地基，这种以吹填淤泥造地法目前已被人们普遍接受和广泛应用于沿海地区的填海造陆工程中。当被吹填的淤泥是沙质土时，由于其无粘性和高渗透性，吹填土工袋管和人造地基的排水固结快，在工程建设中较为简便。

但是，在缺乏沙质土的滩涂，只能吹填淤泥粘性土筑堤和造地，由于其渗透性差，在工程建设过程中要想尽快获得足够的强度，则十分困难。同时，吹填淤泥粘性土时，为便于长距离泵送而在取土环节采用了搅吸泵送工艺，这种以水力吹填获得的吹填土实际上是一种沉积软土，含水量巨高，相应的工程特性一般也较差。其原因在于疏浚淤泥的黏粒含量高，大多呈薄片状，其比表面积大，且表面往往带有负电荷，会吸附带极性的水分子和水合阳离子，以致在其表面形成一定厚度的吸附水层，而吸附水的黏滞性较大、能动性较小，比较难以脱除。因此，如何改善粘性淤泥的物理性质对吹填造地工程具有重要的实用价值。

吹填过程常需要排放大量退水，传统工艺的外排水中含有大量的淤泥颗粒，特别是在后期，50%以上的淤泥会随退水流出吹填场，从而导致在施工过程中不得不停止吹填，等淤泥颗粒自然沉降后再排出上层清水。这样不仅耽误了施工进度，污染了环境，还造成较大的经济损失。因此，加速吹填淤泥的固液分离过程并提高其分离效果，在实际吹填过程中具有显著的经济和环境效益。

吹填后的淤泥因具有含水率高、孔隙比大、压缩系数大、抗剪强度低、透水性差等特点，使得其工程性质更差，必须对其进行处理后，才能用于造地等后续工程。排水固结法常用于对软基的处理，其中应用最多的又是堆载预压及真空预压法。而堆载预压和真空预压法需要吹填土地基经过自然固结，目前一般是对吹填进行蒸发晾晒，在其表层形成较厚的硬壳层，待表层有一定的承载力后再进行施工，当淤泥颗粒较细时需适当延长吹淤体的晾晒时间，致使工期时间长和工程费用高。因此促使泥浆尽快转变为具有一定承载力的地基，可为围海造陆工程建设带来巨大的效益。此外，淤泥颗粒过细和过粘容易造成排水板淤堵、排水失效的问题。因此，在吹填过程中能够改变淤泥特性，使细小颗粒聚集成大颗粒有助于排水固结处理，有助于解决排水板淤堵的问题。

本发明针对吹填泥浆在吹填区内自由沉降时间长、退水排放带走大量淤泥、吹填土地基自然固结时间长和预压法排水固结中出现的排水板淤堵等问题，开发一种高效吹填淤泥排水固结方法。

发明内容

本发明目的在于克服吹填泥浆中含水率高、泥水分离困难等问题，进而导致退水带走大量淤泥、排水板淤堵、排水固结耗时较长等问题，提供一种提高吹填淤泥排水固结效果和速度的方法。

本发明吹填淤泥排水固结的方法主要由吸泥、泵送、投加分离助剂、排水、预压固结与投加分离助剂的流程组成，分离助剂主要包括混凝剂、助凝剂和团聚剂。本发明的吹填淤泥排水固结的方法包括以下步骤：

1、对吹填区域隔墙分块；

2、溶解稀释分离助剂，在吹填泥浆输送管道上设置分离助剂投加点，依靠管道内的泥浆快速流动实现分离助剂的分散均匀；

3、将混合泥浆喷入吹填区并尽量避免人为扰动，然后停止泥浆吹填并排干上层清水；

4、采用预压法进一步排水固结形成地基。

所述的配制分离助剂的混凝剂主要是硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铁、氯化铁、氯化亚铁、聚合硫酸铁、聚合硅酸、聚合氯化铁、硫酸镁；助凝剂是聚丙烯酸钠、聚乙烯吡烯盐、苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、聚丙烯酰胺；团聚剂是淀粉、树胶、动物胶、酸碱调节剂、有机合成高分子团聚剂；分离助剂由其中两种或多种配制而成。

所述的分离助剂投加点可以设置于管道排泥口处及泥泵至排泥口之间，投加点的位置相对固定，一般距离输送泥浆出口端为30—200 m。

所述的溶解稀释的分离助剂由计量泵控制投加系统完成注入淤泥输送管道中，注入量小于吹填泥浆量的5%。

所述的吹填淤泥排水固结方法的吹填、排水、预压固结步骤分块进行，混合泥浆进入吹填区后细小颗粒在分离助剂的作用下碰撞、凝聚、絮凝、聚集成大颗粒，分离沉降明显快速，淤泥特性得以改善，提升了预压法的排水固结效果，因此适用于吹填造地，特别针对海底、港口、湖泊的淤泥粘性土。

本发明的有益效果是：

1、加快泥水分离速度，增强分离效果，提高排水速率。本发明采用分离助剂在水力搅拌作用下与吹填泥浆混合均匀，通过碰撞、凝聚、絮凝和团聚等作用，增大吹填淤泥的颗粒粒径，加快泥水分离速度，提高排水效率。其中，水力搅拌作用不仅实现了分离助剂与泥浆的均匀混合，而且无需庞大的机械搅拌设备，降低了固定成本，节约了运行费用，具有经济可行性。

2、减少淤泥吹填量，缩短工期，提高效益。由于分离助剂的加入增强了泥水分离效果，较多的淤泥颗粒被截留在吹填区域内部，由此减少了所需要疏挖、泵送的淤泥量，进而提高了工程效益。

3、改善淤泥特性，有利于后续处理。一般来说吹填淤泥具有高含水率、高压缩性、高孔隙比及低渗透性等特点。通过添加分离助剂，降低新吹填淤泥质土的含水率，提高其可施工性；有助于改变新吹填淤泥质土的“三高一低”（即高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度）的特性。分离助剂可以改善淤泥特性，促进了吹填淤泥中大颗粒淤泥的形成，有望缓解预压法排水固结中出现的排水板淤堵的问题，有利于后续淤泥的预压法排水固结处理。

4、间接带来了生态环保效益。本发明投加的分离助剂本身无毒害，不会污染环境。并且，本发明方法通过减少海底淤泥疏挖量和减少随尾水带走并排放到周边环境中的淤泥量，保护了周边的生态环境。

附图说明

附图是本发明一种吹填淤泥排水固结方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明吹填淤泥排水固结的方法。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对实施方案中的分离助剂种类和过程操作条件以及操作方法的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。

中国东南沿海某地需要填陆造地，拟采用水力吹填和真空预压方法。该海域的海积淤泥的含水量为105%，容重为1.5 吨/m³，甲方要求在最短的时间内完成吹填工程，并要求地基承载强度达到200 kPa。工程采用两台2500 m³/h的绞吸式挖泥船12小时作业。为解决吹填淤泥泥浆在填筑场内自然固液分离所需时间较长、退水排放带走大量淤泥等问题，在项目实施过程中通过在输送管道上注入分离助剂提高吹填淤泥排水固结速度和效果。具体实施方式为：

1、对吹填区域隔墙分块，每块的吹填量大约为2万m³，共计有32个吹填区域。合理安排吹填秩序，两条吹填泵送管路并联施工。

2、采用PAM、CaO、高分子团聚剂作为分离助剂，投加量为20 kg/d，在淤泥输送管道外分别溶解各种添加物，并均匀混合。

3、在吹填泥浆输送管道距出口50 m处设置分离助剂投加点，由计量泵控制投加系统完成注入分离助剂溶液，注入量约为10 m³/h。

4、依靠50 m管道内的吹填泥浆的水力搅拌作用实现分离助剂与泥浆的均匀混合，并由管道出口将混合泥浆喷入吹填区。

5、进入吹填区的混合淤泥流动速度减慢，非特殊原因无需扰动吹填区的混合泥浆。在距离输送管道出口较远处可以看到明显的泥水分离现象，通过隔墙上的排水口排出上层清水。当前一块吹填区淤泥量满足后停止吹填并继续排干上层清水，接下来开始下一块吹填区的施工。

6、对比发现吹淤后的淤体含水率明显降低，只需要较短晾晒时间在表层即可形成硬壳。再进行插板和真空预压法进一步排水固结，此过程中的排水淤堵的现象明显减轻，排水耗时相对较短。检测表明，通过该过程处理的地基承载强度能够满足既定要求。

Claims (4)

1.一种吹填淤泥排水固结的方法，其特征在于该方法主要由吸泥、泵送、投加分离助剂、排水、预压固结与投加分离助剂的流程组成，而分离助剂主要包括混凝剂、助凝剂和团聚剂；其实施方式是先对吹填区域隔墙分块，再溶解稀释分离助剂，在吹填泥浆输送管道上设置分离助剂投加点，依靠管道内输送泥浆的水力搅拌作用将分离助剂均匀混合，接着将混合泥浆喷入吹填区并尽量避免人为扰动，最后将吹填区的上层清水排干，并用预压法进一步排水固结形成地基；适用于吹填造地，特别针对海底、港口、湖泊的淤泥粘性土。

2.根据权利要求1所述的一种吹填淤泥排水固结的方法，其特征在于分离助剂投加点可以设置于管道排泥口处及泥泵至排泥口之间，投加点的位置相对固定，一般距离输送泥浆出口端为30—200 m。

3.根根据权利要求1所述的一种吹填淤泥排水固结的方法，其特征在于配制分离助剂的混凝剂主要是硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铁、氯化铁、氯化亚铁、聚合硫酸铁、聚合硅酸、聚合氯化铁、硫酸镁；助凝剂是聚丙烯酸钠、聚乙烯吡烯盐、苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、聚丙烯酰胺；团聚剂是淀粉、树胶、动物胶、酸碱调节剂、有机合成高分子团聚剂。

4.根据权利要求1-3所述的一种吹填淤泥排水固结的方法，其特征在于溶解稀释的分离助剂由计量泵控制投加系统完成注入淤泥输送管道中，注入量小于吹填泥浆量的5%。

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