CN106284289A - 一种淤泥动压冲击固结法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淤泥动压冲击固结法，其步骤是：常规真空预压或堆载预压施工－打设动压体－管道连接－压力罐安装连接－动压体形状测量－动压冲击－空隙水压力测量－高程测量－出水量测量－动压循环作业。本技术可以用于市政、交通、水利、围垦、港口工程中的软基加固工程。本发明方法可以节省工期，节省费用，实现了动载加固粘性土软基的突破，其固结速度快，效果好，可实现环保经济和再生能源的持续发展。

Description

一种淤泥动压冲击固结法

技术领域

本发明涉及淤泥软基加固工程中的一种新型动载固结淤泥新技术，特征是在常规真空预压或堆载预压的基础上，施加动水压力和水锤冲击作用，打破淤泥的部分骨架，改善淤泥的排水通道，并大大提高其排水梯度，促进淤泥的排水和沉降。本技术具有速度快、能耗低、承载力高的优点。本技术可应用于沿海港口工程、填海工程或沿海滩涂建设工程中的淤泥地基改良加固项目。

背景技术

在我国沿海淤泥地基上的工程建设中，关键技术之一是淤泥的改良、加固和利用，软基加固是工程质量、工期和造价的主要影响因素之一，直接影响工后的使用效果。连云港的淤泥颗粒细、含水量高，物理力学指标差，港口建设中，必须对淤泥进行处理，将淤泥挖除或排水固结后作为地基使用。常用的淤泥加固技术和工艺有：

一、抛石置换：采用机械挖泥将淤泥挖除后抛石，形成抛填地基，或采用爆破挤淤专利技术，将淤泥置换，形成建筑物的稳定基础。优点是：地基承载力高，沉降小。缺点是：需要大量的抛填石料，造成自然资源的浪费；机械挖除的淤泥和爆破挤淤挤出的淤泥造成二次搬运和污染；不能充分有效的利用淤泥资源。

二、真空预压：港口工程中的淤泥软基多用真空预压技术进行加固，优点是：实现淤泥的原位加固，可以加固吹填淤泥和原状淤泥，实现了淤泥的废物利用。但新吹填淤泥的含水量很高，表层达到300％。吹填结束后，需要排水、晾晒、自重固结。连云港软基加固中，达到规范停泵要求的抽真空时间需要6～10个月，而且加固后的淤泥承载力较低，含水量仍然很高，后期使用效果不佳。

三、堆载预压：采用超载的办法进行淤泥的排水固结，优点是：加大堆载量并延长压载时间，可以达到较高的淤泥强度。缺点是：同真空预压一样，需要更长的排水固结时间，加固后的强度不高，但造价高。

四、淤泥搅拌：采用水泥、石灰或其它新型外加剂进行淤泥的现场搅拌加固，吸收淤泥中的水分，并产生化学反应，把淤泥变硬，形成外加剂和淤泥的硬性骨架。优点是：淤泥固结快，3个月的强度基本接近最大值。缺点是：外加剂掺加量大，材料费用和施工费用都很高，且对于高含水量的极稀淤泥效果很差，其仅应用于工程的重点部位，工程质量不易保证，很多地区已经取消该工艺。

淤泥软基加固工程的宗旨是：提高排水速度，增加固结度和加固后的强度，减少工后沉降，缩短工期，降低工程造价。采用动载加固淤泥，在我国已有很多尝试，但尚未形成成熟有效的施工技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种速度快、效果好、强度高、节能环保的吹填淤泥和原状淤泥软基的快速固结方法。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种淤泥动压冲击固结法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）施工方案设计：根据地质资料和设计要求确定本工程的施工方案，试算最大最小动压值，确定预期沉降和竣工标准；

（2）动压体及埋设：动压体采用消防水袋等具有一定强度的软体材料，密封上下端口；动压管为直径8毫米的硬质塑料管，端部设U形头，从动压体顶部插入密封，在打设塑料排水板的过程中，在四根排水板的中间打设分层动压体；

（3）动压设备及管道连接：动压设备包括2方压力罐、水泵、空压机、闸阀（或电磁阀）及管道等，动压管支管为8毫米硬质塑料管，主管材料为4～6分硬质塑料管，长管时增加伸缩节；支管与主管相连，主管与闸阀和压力罐连接；

（4）最大、最小动压正值检测：通过进出动压体的水量和动压体形状变化的检测，确定最小、最大动压正值，最小动压正值为动压体底部挤开土体时的水压值，最大动压正值为动压体顶部爆裂时的水压，开始施工时和施工工程中，均需要对动压体的变形和最大最小动压正值进行检测；

（5）动压冲击施工程序：压力罐内注水至上溢流阀－－压力罐内注气加压至设计压力－－向动压体内注气少许－－向动压体内注水至设计时间－－打开泄压阀（或接入负压管道）至设计时间－－高程测量－－循环动压至设计次数－－空隙水压力测量－－出水速度测量－－下一个循环；

（6）工后土力学指标检测：动压结束后一个月进行土力学指标检测；

（7）交工验收。

以上所述的淤泥的动压冲击固结法技术方案中：所有闸阀的开关速度是关键，要求快开快关。

以上所述的淤泥动压冲击固结法技术方案中：动压值的大小、间隔时间是关键，需要根据不同的土质和工程要求进行优化。

本发明是在原有工程设计的堆载压力或真空压力作用下，附加动水压力，在静水压力和动水压力产生的水锤及其应力波作用下，淤泥固结被打开，产生较高的空隙水压力梯度，加速排水。

本发明方法的机理是：

1、动压扰动：常规软基加固方法，如：真空预压、堆载预压、真空联合堆载预压等，均属于一定荷载作用下的静力排水固结。随自由水的排出，超静孔隙水压力转化为土体的有效应力，降低了排水梯度，排水减缓或停止。动压冲击产生的应力波和土体变形，打破了淤泥的部分骨架，重新增加了孔隙水压力及其排水梯度，加快排水。

2、静压排水：施加动水压力、土体变形后增加了局部土体的静压，加快排水。

3、粘聚力排水：淤泥扰动、骨架被打破后，在粘聚力作用下，淤泥颗粒相互吸引，形成排水。

与已有技术相比，本发明的优点和技术效果为：

1、在常规静压排水固结的基础上增加了动压荷载，实现了动载加固软土地基的突破。

2、本发明技术具有操作简单、排水速度快、工期短，节能、质量好、承载力高等优点，继续总结优化后可以作为本行业的施工优势。

3、本发明方法实现了淤泥的废物利用。采用本发明技术后，可以充分利用吹填淤泥，形成码头堆场的基层和填筑层。因此可以更多的利用码头港池和航道挖泥的淤泥废物。

4、本发明方法可以有效降低固化土工程的施工费用，并大大节省砂石料等自然资源的使用量。

具体实施方式

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

一种新型淤泥动压固结技术实例，其方案及步骤如下：

（1）工程概况：室内实验，钢管直径273毫米，装淤泥高度3米，吹填淤泥，含水量98.3％。动压体为两个250毫升的塑料瓶，排水体为5×7厘米的塑料排水板，排水体间距0.5米。

（2）实施步骤：关闭出水阀门－－动压－－高程测量－－打开出水阀门－－出水速度测量－－下一循环。

（3）参数：按从小到大的原则实施动压，最大动压为-100～+65千帕，压载1.16吨/平米，动压时间1.5个月。

（4）效果：沉降16.5％，含水量55.3～62.8％，承载力9.52吨/平米。

Claims (3)

1.一种淤泥动压冲击固结法，其特征在于，步骤如下：

（1）常规真空预压或堆载预压工程施工：包括土力学指标检测、场地整平、铺设竹笆、砂垫层、工作垫层、打设塑料排水板、铺设真空膜、抽真空、膜上保护、堆载、施工监测、加固后土力学指标检测等；

（2）埋设动压体并附设管道：打设塑料排水板后进行分层动压体的埋设并附设、连接动压管；

（3）最大动压和最小动压检测：在动压施工前及施工工程中按一定时间间隔检测动压体的体积变化，以确定最大、最小动压值；

（4）安装动压设备：包括管道、闸阀、水泵、压力罐、空压机等；

（5）动压冲击、排水：真空预压压载或堆载预压压载后，按设计压力值和程序进行动压冲击施工，并进行典型排水板的出水量检测；

（6）竣工及效果分析。

2.根据权利要求1所述的一种淤泥动压冲击固结法，其特征在于，采用动水压力和水锤冲击作用，打破了淤泥骨架，大大地提高了淤泥排水的超静孔隙水压力梯度，数十倍的提高了排水速度，加速沉降；动压结束一定时间后的土体强度大大提高。

3.根据权利要求1或2所述的一种淤泥动压冲击固结法，其特征在于：淤泥排水时间缩短30～80％，地基承载力提高10～50％，节能0～60％。