CN104762949B - 一种秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法，该方法步骤如下：1）将带底盖的空心金属管底盖朝下竖直贯入淤泥中，并将秸秆填入空心金属管内，再将空心金属管从淤泥中拔出，使秸秆在淤泥中形成纵向排布的秸秆排水体；2）在淤泥中设置横向排水体；3）在淤泥表面铺设一层密封膜进行真空预压固结处理；4）在秸秆排水体中插入空心金属注浆管，向空心金属注浆管泵入固化材料搅拌浆体直至固化材料搅拌浆体向秸秆桩外溢出时停止泵入灌注操作，并将空心金属注浆管拔出秸秆排水体，形成淤泥桩。该发明将用于固结处理吹填淤泥的竖向秸秆排水体通过注浆形成桩体，达到在固结处理吹填淤泥后进一步提高吹填淤泥承载力，加固吹填淤泥地基的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种淤泥桩的成形方法，属于水利、航道工程技术领域。
背景技术
农作物秸秆是农业生产中的主要废弃物之一，目前全世界每年农业生产中产生的秸秆为1000亿～2000 亿吨，中国每年有近6亿吨秸秆，而被利用的不足2000 万吨，约97%的秸秆被焚烧、堆积和遗弃，这对环境造成了极大的破坏。
据报道，近年来我国近一半国土被雾霾覆盖
，其中104个城市属于重污染，而导致雾霾天气的一个重要原因与农村秸秆的焚烧相关。由此可见，解决好秸秆的处置问题，是缓解环境污染的有效措施。为了合理有效的处置秸秆，解决秸秆引起的环境污染问题， 2008 年7 月国务院下发了《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》，这对于加快推进秸秆综合利用，实现秸秆的资源化、商品化，促进资源节约、环境保护和农民增收具有重要作用。
由此可见，解决好秸秆的处置问题，是缓解环境污染的有效措施。为了合理有效的处置秸秆，解决秸秆引起的环境污染问题，2008 年7 月国务院下发了《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》，这对于加快推进秸秆综合利用，实现秸秆的资源化、商品化，促进资源节约、环境保护和农民增收具有重要作用。
另一方面，河湖清淤以及港口、航道的建设等工程不可避免产生大量的高含水率疏浚泥，称为软弱土。软弱土指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。
淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土，其具有特殊的物理力学性质，从而导致了其特有的工程性质。软弱土的特性是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压
缩系数高、渗透系数小。在外荷载作用下的地基承载力低、地基变形大，不均匀变形也大，且变形稳定历时较长。
国内目前常常将上述工程中产生的疏浚泥吹填进入各种堆场进行储存，这样不但可以解决疏浚泥存储困难的问题，还可以增加土地数量，缓解目前土地资源紧缺的难题。然而，由于疏浚工程中通常采用绞吸等水力方式疏浚，产生的淤泥含水率极高，且有一定的液限，所谓液限是指其含水率的界限，呈稀泥浆状态，强度几乎为零，所以这些淤泥在较长时间内不能用作地基，从而导致需要长期征用大量土地储存这些疏浚泥，对土地资源浪费非常严重。
现有许多将秸秆用于地基处理的方法，如采用秸秆作为加筋体加固盐渍土或采用秸秆作为排水体用于农田水利中排水通道。目前，已有将秸秆作为排水体用于代替砂垫层和塑料排水板来真空固结处理高含水率吹填淤泥的应用实例，这种方法不但可以大量使用秸秆，更可以降低工程造价。然而，采用秸秆作为竖向排水体时，处理后秸秆无法拔出，无法拔出的秸秆不但松散，而且容易腐蚀，所以降低真空处理后地基的承载力。
检索发现，专利申请号为201110115302.X、名称为《一种麦秸秆加筋盐渍土及其固化方法》的中国专利公开了“盐渍土中掺加纤维加筋材料麦秸秆，同时掺加石灰，麦秸秆的质量加筋率为0.15-0.45%，石灰的质量含量为5-10%”，该专利将秸秆用于加筋处理盐渍土，但上述专利并非是在秸秆作为竖向排水体真空固结处理高含水率吹填淤泥后进行注浆处理而达到加固目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提出一种将用于固结处理吹填淤泥的竖向秸秆排水体通过注浆形成桩体，达到在固结处理吹填淤泥后进一步提高吹填淤泥承载力，加固吹填淤泥地基的目的。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法，执行以下步骤：
1）将带底盖的空心金属管底盖朝下竖直贯入淤泥中，所述底盖可与所述空心金属管分离，并将秸秆填入所述空心金属管内，再将所述空心金属管从所述淤泥中拔出，使所述秸秆在所述淤泥中形成纵向排布的秸秆排水体；
2）在所述淤泥表面设置横向排水体；
3）在所述淤泥表面铺设一层密封膜，使用抽真空装置对淤泥进行真空预压固结处理；
4）在所述秸秆排水体中插入空心金属注浆管，向所述空心金属注浆管泵入固化材料搅拌浆体直至所述固化材料搅拌浆体向所述秸秆桩外溢出时停止泵入灌注操作，并将所述空心金属注浆管拔出所述秸秆排水体，形成秸秆固化吹填淤泥桩。
上述技术方案的改进是：步骤1）中的所述秸秆为预制条形秸秆垛，所述预制条形秸秆垛的制作方法为：将在防腐胶水中浸泡2～5天的秸秆取出晾干，将浸泡后的秸秆粉碎后装入条形网袋中并压实，所述秸秆密度为100～200kg/m3。
上述技术方案的改进是：步骤1）中的所述秸秆为预制条形秸秆垛，所述预制条形秸秆垛的制作方法为：将在在防腐胶水中浸泡2～5天的秸秆取出晾干，将浸泡后的秸秆编制成秸秆毯，将所述秸秆毯捆扎成卷，捆扎间隔为30～50cm。
上述技术方案的改进是：步骤1）中的所述底盖为锥形底盖。
上述技术方案的改进是：所述空心金属管内径为7～22cm，所述空心金属管管壁厚2～3mm，所述空心金属注浆管由若干短管组成，所述短管长1m，各短管间通过螺纹连接，所述短管的侧壁上分布有若干孔径为3～5mm的开孔。
上述技术方案的改进是：步骤4）中的所述固化材料搅拌浆体为淤泥、水泥和膨润土的混合物，其中淤泥的含水率配置土样液限的3～5倍，所述固化材料搅拌浆体中的水泥掺量为200～400 kg/m3，所述固化材料搅拌浆体中的膨润土掺量为5～25kg/m3。
上述技术方案的改进是：步骤4）中泵入灌浆时的压力维持在1～２MPa，时间为20～30min。
与现有技术相比，本发明中将秸秆作为主要的加筋材料在吹填淤泥地基中形成桩体，秸秆相对较为廉价，以秸秆为加筋材料，可以降低工程造价。另外，该方法中淤泥先经过真空预压固结，再向秸秆注浆前可以首先作为固结排水材料，在固结排水处理后再进行注浆形成桩体，作为加固体，大幅度提高地基承载力，本发明相比传统的真空预压技术能够提高40%~60%的地基承载力。将物理与化学方法相结合缩短了淤泥桩成形的时间，因此本发明具有高效、节能、价格低廉等显著优点。
综上所述，本发明采用上述技术方案的有益效果有：
1）利用秸秆多孔特性排水固结处理高含水率吹填淤泥，使秸秆资源化利用；
2）在排水固结处理高含水率淤泥后，再将秸秆注浆固化形成桩体，可以有效提高吹填土的承载力，省去吹填淤泥二次处理；
3）秸秆相对廉价，采用直接注浆形成桩体，施工简单，所以该方法可以大大降低工程造价，缩短工期；
4）采用底盖可分离的空心金属管，使得金属管可从软弱土中抽出，留下秸秆作为排水体；固结后淤泥中水分减少，此时对秸秆桩进行注浆作业，可有效缩短整体的固化成型时间，极大减小成型用时；做过防腐处理的秸秆在预压过程中腐烂速度降低，可在短时间内完成其所要起到的疏水工作；具有锥形底盖的空心金属管更易于插入软弱土中；可相互螺接组合的空心金属杆可以适应不同高度的软弱土的固化使用，方便拆装运输。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例秸秆垛打入步骤自左向右顺序的示意图。
图2是本发明实施例向秸秆垛中注浆步骤自左向右顺序的示意图。
图3是本发明实施例采用碎秸秆制作成的条形秸秆垛示意图。
图4是本发明实施例采用秸秆毯制作成的条形秸秆垛示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例的一种秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法，如图1～４所示，执行以下步骤：
1）将带底盖2的空心金属管1底盖2朝下竖直贯入淤泥中，底盖2可与空心金属管1分离，并将秸秆填入空心金属管1内，再将空心金属管1从淤泥中拔出，使秸秆在淤泥中形成纵向排布的秸秆排水体3；
2）在淤泥表面设置横向排水体；
3）在淤泥表面铺设一层密封膜，使用抽真空装置对淤泥进行真空预压固结处理；
4）在秸秆排水体3中插入空心金属注浆管4，向空心金属注浆管4泵入固化材料搅拌浆体直至固化材料搅拌浆体向秸秆桩外溢出时停止泵入灌注操作，并将空心金属注浆管4拔出秸秆排水体3，形成秸秆固化吹填淤泥桩。
在步骤1）中的秸秆为预制条形秸秆垛，预制条形秸秆垛的制作方法为：将在防腐胶水中浸泡2～5天的秸秆取出晾干，将浸泡后的秸秆粉碎后装入条形网袋5中并压实，秸秆密度为100～200kg/m3。
在步骤1）中的秸秆为预制条形秸秆垛，预制条形秸秆垛的制作方法为：将在在防腐胶水中浸泡2～5天的秸秆取出晾干，将浸泡后的秸秆编制成秸秆毯6，将秸秆毯6捆扎成卷，捆扎间隔为30～50cm。
在步骤1）中的底盖2为锥形底盖。
空心金属管1内径为7～22cm，空心金属管1管壁厚2～3mm，空心金属注浆管4由若干短管组成，短管长1m，各短管间通过螺纹连接，短管的侧壁上分布有若干孔径为3～5mm的开孔。
在步骤4）中的固化材料搅拌浆体为淤泥、水泥和膨润土的混合物，其中淤泥的含水率配置土样液限的3～5倍，固化材料搅拌浆体中的水泥掺量为200～400 kg/m3，固化材料搅拌浆体中的膨润土掺量为5～25kg/m3。
在步骤4）中泵入灌浆时的压力维持在1～２MPa，时间为20～30min。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换形成的技术方案，均为本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1. 一种秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法，其特征在于，执行以下步骤：
1）将带底盖的空心金属管底盖朝下竖直贯入淤泥中，所述底盖可与所述空心金属管分离，并将预制条形秸秆垛填入所述空心金属管内，再将所述空心金属管从所述淤泥中拔出，使所述预制条形秸秆垛在所述淤泥中形成纵向排布的秸秆排水体；
2）在所述淤泥表面设置横向排水体；
3）在所述淤泥表面铺设一层密封膜，使用抽真空装置对淤泥进行真空预压固结处理；
4）在所述秸秆排水体中插入空心金属注浆管，向所述空心金属注浆管泵入固化材料搅拌浆体直至所述固化材料搅拌浆体向所述秸秆排水体外溢出时停止泵入灌注操作，并将所述空心金属注浆管拔出所述秸秆排水体，形成秸秆固化吹填淤泥桩。
2. 根据权利要求1所述的秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法，其特征在于：所述预制条形秸秆垛的制作方法为：将在防腐胶水中浸泡2～5天的秸秆取出晾干，将浸泡后的秸秆粉碎后装入条形网袋中并压实，所述秸秆密度为60～150kg/m3；粉碎后的秸秆长度为2～10cm，所述条形网袋的网孔孔径5～10cm。
3. 根据权利要求1所述的秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法，其特征在于：所述预制条形秸秆垛的制作方法为：将在防腐胶水中浸泡2～5天的秸秆取出晾干，将浸泡后的秸秆编制成秸秆毯，将所述秸秆毯捆扎成卷，捆扎间隔为30～50cm。
4. 根据权利要求1所述的秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法，其特征在于：步骤1）中的所述底盖为锥形底盖。
5. 根据权利要求1所述的秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法，其特征在于：所述空心金属管内径为7～22cm，所述空心金属管管壁厚2～3mm，所述空心金属注浆管由若干短管组成，所述短管长1m，各短管间通过螺纹连接，所述短管的侧壁上分布有若干孔径为3～5mm的开孔。
6. 根据权利要求1所述的秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法，其特征在于：步骤4）中的所述固化材料搅拌浆体为淤泥、水泥和膨润土的混合物，所述淤泥的含水率配置为该淤泥液限的3～5倍，所述固化材料搅拌浆体中的水泥掺量为200～400 kg/m3，所述固化材料搅拌浆体中的膨润土掺量为5～25 kg/m3。
7. 根据权利要求1所述的秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法，其特征在于：步骤4）中泵入灌浆时的压力维持在1～２MPa，时间为20～30min。
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