CN102704496B - 利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法及施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法及施工装置，而提供一种将粉性土或粉性土与淤泥质土的混合物作为充填土，利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法及装置。将分离剂、固化剂与充填土经搅拌充分混合后充灌至充填袋中，分离水排出充填袋，充填土沉淀固化。分离剂为污水处理剂STIR-S，固化剂为污水处理用凝集剂STIR-Y。该方法通过对分离剂和固化剂的合理选择及科学配比，使充填砂袋内的泥水能快速分离，让水分通过编织袋的渗透作用将水快速排出，同时，在充填土中添加的固化剂既促进了土壤的凝聚,加快土体固结，缩短工期近40%，主要适用于港口、河道等的护岸、护堤、护坡、堤坝及防波堤的充填砂袋工程中。

Description

利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法及施工装置

技术领域

本发明涉及港行水运工程领域，特别是涉及一种利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法及施工装置。

背景技术

随着我国经济高速增长，我国沿海港口迎来了一个全新的发展时期，大规模的填海造陆工程和海岸带开发项目蓬勃发展。目前，广泛采用块石材料及充填砂料进行围海造陆、筑堤。但是随着块石材料及充填砂料的大量使用，出现了供求关系的紧张。而且，为了保护资源也在限制开采。

目前，辽宁盘锦、河北曹妃甸、黄骅、山东滨州、东营、潍坊及江苏沿海等地都在大范围内围海造陆。这些地区大多以粉性土及高含水量、高压缩性的淤泥质土为主，在进行大范围的围海造陆过程中，由于大量缺乏块石材料及充填砂料，建筑护岸、护堤工程的成本直线上升，同时，原材料的缺乏还制约了工程发展。若没有有效的方法解决，将难以满足工程建设的要求。

我国高速发展的经济建设急需要快速、高效的充填袋技术。充填袋是指在缺乏石料的地区，一般采用工土布制作的编织袋作为充填袋，然后向袋内充填中粗砂及粉细砂土，含泥量控制在5%以内，快速排出水后，将留下的砂土作为护岸、护堤和筑堤的一种新技术。该技术已经成功应用于沿海缺乏块石材料的地区，并被大量应用于填海造陆工程的软基处理工程中。

对于粘粒含量较高的粉性土及粉性土与淤泥质类土的混合物，如东营、潍坊等地区，由于含有大量的淤泥质土，充填进编织袋后，泥水分离时间较长，泥土固结效果较差，造成施工速度下降，筑堤质量减低。并且由于充填袋在充填过程中还要受到潮、流、风等自然因素的影响，充填袋内分离固化时间越长，给坝体的施工安全带来的隐患就越大，目前还不能在充填袋内直接采用充填粉性及粉性土与淤泥质土混和物作为充填料。因此，研发一种快速、高效、节能、环保的充砂袋内充填土的泥水快速分离及固化方法，提高固结强度的新技术是市场发展的迫切需要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种将粉性土或粉性土与淤泥质土的混合物作为充填土，利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法。

本发明的另一个目的是提供一种利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法所使用的施工装置。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法,包括下述步骤:

将分离剂、固化剂与充填土经搅拌充分混合后充灌至充填袋中，分离水排出充填袋，充填土沉淀固化；按重量百分比，所述分离剂为2-10%，所述固化剂为5-12%，余量为充填土，所述分离剂为污水处理剂STIR-S，所述固化剂为污水处理用凝集剂STIR-Y；所述充填土为粉性土或粉性土与淤泥质土的混合物，所述粉性土的塑料指数IP为7-12，小于0.005的粘粒含量Mc为10-15%，所述淤泥质土的含水量为36-80%。

所述编织袋采用聚丙烯及编织针刺复合土工布制作而成，克重为150-300g/m²,经纬丝12-15丝/寸，厚度为0.3-0.8mm，经纬向抗拉强度为120-3000N/5cm，等效孔径O₉₀为0.1-0.5mm，渗透系数为4.0-14.0×10^-3cm/s。

充填袋的预定充盈度达80%。

充灌过程中，充灌到60%饱满度时，人工踏踩充填袋表面，以利于充填袋中水的排出。

一种利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法所使用的施工装置，其特征在于，包括分离剂罐、固化剂罐、混合罐、充填土罐，所述分离剂罐的出口与固化剂罐的出口并联后通过添加剂充灌泵与所述混合罐的添加剂进口连接，所述充填土罐的出口通过充填土充灌泵与所述混合罐的充填土进口连接，所述混合罐的出口通过单向阀与充填袋的充灌口连接，所述混合罐内安装有螺杆搅拌器。

所述添加剂充灌泵为柱塞泵。

所述充填土充灌泵采用效率为30-35m³/h的三缸泥浆泵，泵体的工作压力为0.3-0.5mPa，充填土充灌泵的输送管直径为10-20cm。

所述分离剂罐和固化剂罐的尺寸为3.0m×4.0m×2.0m，添加剂充灌泵的效率为5.0-10m³/h，添加剂泵体工作压力为0.3-0.5mPa，添加剂充灌泵的输送管直径为10-20cm。

一种利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法的应用，用于港口和河道的护岸、护堤、护坡、堤坝及防波堤的软基处理中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法通过将粉性土或粉性土与淤泥质土的混合物作为充填土，并在其中添加分离剂和固化剂，通过对分离剂和固化剂的合理选择及科学配比以及对淤泥物理特性的确定，使得充填土中添加的高效泥水分离剂加速了土体中水分子的定向流动，使充填砂袋内的泥水能快速分离，让上部分出来的水分通过编织袋的渗透作用将水快速排出，同时，在充填土中添加的固化剂既促进了土壤的凝聚,加速其固结，同时能快速提高土体强度，加快土体固结，缩短工期近40%，主要适用于港口、河道等的护岸、护堤、护坡、堤坝及防波堤的充填砂袋工程中。

2、本发明的方法采用粉性土或粉性土与淤泥质土的混合物作为充填土，能够减少块状石材和充填砂料的用量，节约了资源，降低了工程成本，并能够缩短工期。

3、本发明的利用充填袋实现充填土的泥水分离及固化的方法中，通过充填土参数的确定，可以扩大充填袋内充填料的来源，可以方便就地取材，扩大了充填袋在筑堤工程中的使用范围。

4、本发明的利用充填袋实现淤泥泥水分离及固化的方法中，通过合理选择用作充填袋的编织袋的各个参数，使充填袋具有良好的渗透性和保泥性，有利于泥水快速分离。

5、本发明的利用充填袋实现淤泥泥水分离及固化的方法中确定了充填袋的充盈度，能够防止充填袋破裂。

6、本发明的施工装置结构简单，使用方便。

附图说明

图1所示为本发明利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法所使用的施工装置的示意图；

图中：1.固化剂罐，2.分离剂罐，3.添加剂充灌泵，4.充填土充灌泵，

5.充填土罐，6.混合罐，7.单向阀，8.充灌口，9.充填砂袋。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明利用充填袋实现淤泥泥水分离及固化的方法包括下述步骤：

将分离剂、固化剂与充填土搅拌充分混合后充灌至充填袋中，分离水排出充填袋，充填土沉淀固化。按重量百分比，所述分离剂为2-10%，所述固化剂为5-12%，余量为充填土。

所述分离剂为日本殖大开发株式会社生产，由北京康源创生环保科技发展有限公司于2010年引入中国的污水处理剂STIR-S。

所述固化剂为日本殖大开发株式会社生产的污水处理用凝聚剂，该产品为日本国土交通省新技术信息系统NETIS注册号码为QS-030063，注册的新技术名称为STIR-Y，并由专利号为951914901，发明创造名称为《绿化、土壤稳定化用无机质材料及其种子喷播、土壤稳定方法》中公开的产品，该固化剂主要成分为1-20%的硫酸铝、1-20%的硫酸钙、1-20%的二氧化硅粉末及10-80%的水泥的混合物。

所述充填土为粉性土或粉性土与淤泥质土的混合物，所述粉性土的塑料指数IP为7-12，小于0.005的粘粒含量Mc为10-15%，所述淤泥质土的含水量为36-80%。当采用粉性土与淤泥质土的混合物时，粉性土与淤泥质土可以按照任意比例混合。

其中，所用编织袋采用聚丙烯及编织针刺复合土工布制作而成，克重为150-300g/m²,经纬丝12-15丝/寸，厚度为0.3-0.8mm，经纬向抗拉强度为120-3000N/5cm，等效孔径O₉₀为0.1-0.5mm，渗透系数为4.0-14.0×10^-3cm/s。

充填袋的预定充盈度要求达到80%以上。

充灌过程中，充灌到60%的饱满度时，人工踏踩充填袋表面，以利于充填袋中水的排出。

本发明利用充填袋实现淤泥泥水分离及固化的方法所使用的施工装置的示意图如图1所示，包括分离剂罐2、固化剂罐1、混合罐6、充填土罐5，所述分离剂罐2的出口与固化剂罐1的出口并联后通过添加剂充灌泵3与所述混合罐6的添加剂进口连接，所述充填土罐5的出口通过充填土充灌泵4与所述混合罐6的充填土进口连接，所述混合罐6的出口通过单向阀7与充填袋9的充灌口8连接，所述混合罐6内安装有螺杆搅拌器。

所述添加剂充灌泵3为柱塞泵。

所述充填土充灌泵4采用效率为30-35m³/h的三缸泥浆泵，泵体的工作压力为0.3-0.5mPa，充填土充灌泵的输送管直径为10-20cm。

所述分离剂罐和固化剂罐的尺寸为3.0m×4.0m×2.0m，添加剂充灌泵的效率为5.0-10m³/h，添加剂泵体工作压力为0.3-0.5mPa，添加剂充灌泵的输送管直径为10-20cm。

本发明的利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法的应用，主要用于港口和河道的护岸、护堤、护坡、堤坝及防波堤的软基处理中。

实施例1

本发明的方法在围海造陆方面的应用

1、充填袋的加工与制作：

制作充填袋所用编织袋采用聚丙烯及编织针刺复合土工布制作而成，克重为200g/m²,经纬丝15丝/寸，厚度为0.8mm，经纬向抗拉强度为1000N/5cm，等效孔径O₉₀为0.3mm，渗透系数为10.0×10^-3cm/s。

充填袋加工成长方形，长度为10-50米，宽度为4-8米，加工时按筑堤施工图设计图纸制作。同时结合施工沉降量的控制并增加3%的缩率，按常规方法沿长度方向设制拉筋，控制充填袋的厚度，充填后的厚度底层一般控制在0.6-0.7米，以上各层厚度一般控制在0.4-0.5米，充填袋上下层边缘每2.0米设扣环和紧固定位带，充灌口直径12cm，袖口长40cm，一般每个充填袋设6个充灌口，位于充填袋上层，距边缘3.0米，平行等距分布。充填袋采用35支3股锦纶线用工业缝纫机缝合3道，要求缝合牢固，制作好的充填袋按规定的位置用明显的标记画出对中线，并标明敷设方向。

2、充填袋内充填材料的确定：

将分离剂、固化剂与充填土搅拌充分混合后充灌至充填袋中，分离剂添加量为5%，固化剂添加量为7%，余量为充填土，充填土为粉性土与淤泥质土的混和物，粉性土的平均塑性指数IP为10.5，小于0.005的粘粒含量Mc为12.5%，淤泥质土占混合物质量的30%，淤泥质土平均含水量为47.8%。

3、充填袋的充灌

将本发明的施工装置安装于定位船上。充填时，利用挖掘机将运料船上的材料倒至定位船上。在充填土罐内注入充填土。将分离剂按比例注入分离剂灌内，将固化剂按比例注入固化剂罐内。将连接导管分别插入充填袋的充灌口内，启动添加剂充灌泵和充填土充灌泵，通过控制添加剂充灌泵和充填土充灌泵的充灌量使分离剂、固化剂和充填土按照预定的比例进入混合罐内，在混合罐内充分搅拌混合后灌装入充填袋内。充灌过程中，充灌到60%饱满度时，人工踏踩充填袋表面，以利于充填袋中水的排出。充填袋充灌到60%后控制充灌压力，以防止充填袋破裂。充灌到80%充盈度后充灌下一个充填袋。充填袋内的分离水排出充填袋，充填土沉淀固化。固化后的充填土强度不低于150kPa。

本发明的方法所使用的分离剂能够与充填土中的泥土微粒“-”电荷相异，互相吸引，形成结合微粒。泥土微粒中的亲水性离子因为电荷交换，使结合微粒变成疏水性，沉淀于水中，结合微粒及吸附了结合微粒的其他微粒结合力很强，且因其有疏水性，水分子很难进入这些粒子之间，因此，这些微粒不会因为遇水再度溶解。分离剂本身的pH值为中性，而且，具有使强碱性或强酸性水体的pH值趋于中性的作用，水体的pH值不影响STIR-S的效果，可大幅度地降低充填物中的悬浮物、氮、磷等污染物质的含量，使分离出的水质符合环保要求，与充填物混合后的沉淀物已经由亲水性变为疏水性，所以一旦絮凝，分离剂就不会再次融入水中。混合物进行泥水分离时，不需要调整pH值，瞬时可以絮凝，脱水性能良好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法,其特征在于，包括下述步骤:

将分离剂、固化剂与充填土经搅拌充分混合后充灌至充填袋中，分离水排出充填袋，充填土沉淀固化；按重量百分比，所述分离剂为2-10%，所述固化剂为5-12%，余量为充填土，所述分离剂为污水处理剂STIR-S，所述固化剂为污水处理用凝集剂STIR-Y；所述充填土为粉性土或粉性土与淤泥质土的混合物，所述粉性土的塑料指数IP为7-12，小于0.005的粘粒含量Mc为10-15%，所述淤泥质土的含水量为36-80%。

2.根据权利要求1所述的利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法,其特征在于，所述编织袋采用聚丙烯及编织针刺复合土工布制作而成，克重为150-300g/m²,经纬丝12-15丝/寸，厚度为0.3-0.8mm，经纬向抗拉强度为120-3000N/5cm，等效孔径O₉₀为0.1-0.5mm，渗透系数为4.0-14.0×10^-3cm/s。

3.根据权利要求1或2所述的利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法,其特征在于，充填袋的预定充盈度达80%。

4.根据权利要求1或2所述的利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法,其特征在于，充灌过程中，充灌到60%饱满度时，人工踏踩充填袋表面，以利于充填袋中水的排出。

5.一种权利要求1所述的利用充填袋实现充填土泥水分离及固化的方法的应用，其特征在于，用于港口和河道的护岸、护堤、护坡、堤坝及防波堤的软基处理中。