CN109610437B - 一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法 - Google Patents

一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，该方法以石笼作为泥浆排水固结的围堰结构，该结构可实现泥浆的多面排水，通过预置的竖向排水通道以及高压气溶胶切割泥浆形成的横向排水通道提高排水效率、缩短工期。该方法中石笼及竖向排水通道中填充建筑废料，一方面减少了建筑废料随处堆放对环境的污染及对有限城市空间的占用，另一方面提高社会资源利用率，同时也降低了成本。真空泵及排水泵至于围堰结构的下方，在真空的作用下充分利用泥浆中水的重力作用。密封膜覆盖整个围堰结构，真空度可以从底部、侧向以及顶部全方位的传递，真空负压使高压气溶胶的喷射半径和影响范围得到极大提升，在提高排水效率的同时降低功耗，节省能源。

Description

一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法
技术领域
本发明涉及一种建筑泥浆处理方法，具体涉及一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，属于岩土工程技术领域。
背景技术
随着我国城市化进程的持续推进，城市建设日新月异，由高层、超高层建筑、地铁、高速道路、大型桥梁等各类工程的建设越来越多，由此产生的建筑泥浆数量极其巨大。这些泥浆的组成和性质与市政污泥不同，以粘土矿物为主，自然沉降和直接脱水效果较差，如果处理不当，容易造成污染环境、破坏水质、阻塞市政管道等危害。
城市建筑泥浆的产生主要有以下几个特点：
(1)来源广泛，在高层建筑、地铁、高速道路、桥梁工程桩基施工、非开挖管道施工以及其他重型构筑物的基础施工等作业中均有产生，每立方的天然土，可以产生3～4立方泥浆，随着桩长度的增加，大量泥土变成泥浆，每项基础工程通常产生几千甚至几十万方泥浆。
(2)泥浆中溶质的主要成分由劲性土、砂土、碎石土、风化岩石、矿物和岩屑构成，性质茹稠，泥浆的颗粒细小、级配差，形成的胶体的稳定性较好，难以自然沉淀分离。
泥浆的环境危害性:目前泥浆的外运直接排放占泥浆处理量的绝大部分，这种粗放型的处理方式易造成严重的环境污染和资源浪费现象：
(1)污染环境，建筑泥浆的乱排放污染水源，破坏自然植被，板结土壤，影响环境美观；
(2)破坏水质，偷排入江河的泥浆不仅使江河浑浊，破坏河道生态安全，危及城市生活用水安全，而且使河道淤塞，影响船舶航行；
(3)破坏市政设施，偷排入下水道等设施的泥浆极易造成市政管网的破坏，阻塞管道；
(4)加剧了水土流失。
因此，针对现有技术存在的问题，开发一种处理效率高、脱水效果好的建筑泥浆快速脱水方法是该技术领域急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，以解决现有建筑泥浆处理技术中存在的脱水效果差、能耗大、工期长等技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，以透水性良好的石笼作为泥浆排水固结的围堰结构，实现泥浆的多面排水，通过预置的竖向排水通道和高压气溶胶切割泥浆形成的横向排水通道提高排水效率，通过置于围堰结构下方的真空泵及抽水泵将泥浆的排水路径改为向下，充分利用泥浆中水的重力作用，同时真空负压使高压气溶胶的喷射半径和影响范围得到极大提升。
一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，包含以下步骤：
A.制作石笼：
石笼由六边形钢丝网片制作而成，六边形钢丝网片由网孔名义尺寸为8cm×10cm的六角形双绞合机绞合而成；绞合时将两根钢丝相互紧密缠绕成螺旋形，直到两根钢丝的每次旋转超过180°，钢丝只朝一个方向旋转，而且至少绞合三次；应保证石笼各边尺寸不小于1m。
B.组装石笼：
石笼分层组装绞合，相邻石笼边缘用长钢丝以单、双圈间隔10～15cm的方式绞合，第二层及以上部份的石笼底部边缘需与下层绞合在一起。
C.填充石笼、完成围堰结构堆砌：
每层石笼组装完成后对石笼进行填充、通过石笼的堆砌、绞合形成围堰结构。填充料优先选用废旧混凝土块、废旧砖石等建筑废料。
进一步地，所述填充料的粒径应控制在粒径10～20cm之间，可以有5％的变化，但最小粒径不得小于网孔尺寸(8cm左右)。
进一步地，石笼填充时必须分层、分级向网箱内填充石料，严禁将单格网箱一次性填满，应控制每层投料厚度在30cm左右。
进一步地，围堰结构底部相邻石笼间距不小于30cm，石笼间隙填充以植物纤维垫层及滤管；
进一步地，所述植物纤维垫层分两层铺设密实铺设，两层植物纤维垫层间加设滤管以提升排水效果并保证真空度的有效传递；
进一步地，所述植物纤维垫层由稻草、秸秆等植物纤维经压实、编织制作而成，成品单层厚度不小于5cm。
进一步地，围堰结构除底部石笼外均紧凑堆砌。
进一步地，围堰结构完后应保证其有效宽度W不小于10m、有效深度H不小于5m
D.铺设植物纤维垫层及透水土工布：待石笼组装填充完毕，围堰结构即形成。围堰结构围堰底部及侧壁密铺植物纤维垫层；
进一步地，所述植物纤维垫层铺设的总厚度不小于20cm。
进一步地，所述植物纤维垫层与侧壁通过铁丝绑扎拉拢防止脱落；
进一步地，所述植物纤维垫层外铺透水土工布。
E.预置竖向排水通道：竖向排水通道为内部填充以与石笼填充材料相同的废旧混凝土块、废旧砖石等建筑废料的钢筋笼，其外侧包裹透水土工布；
进一步地，竖向排水通道直径不小于50cm，间距不小于3m，应保证竖向排水通道竖直、稳定，严禁倾斜、倾倒。
F.灌注泥浆：竖向排水通道设置完毕即可向围堰结构内灌注泥浆。
G.铺设密封膜：密封膜应覆盖围堰结构，所述真空膜宜铺设三层，膜间搭接时采用双热和缝，搭接宽度不小于15mm。
H.抽真空、抽水：通过围堰结构底部的真空泵对泥浆进行真空预压，需保证膜下真空度不小于80kPa，通过抽水泵将泥浆中排出的水排入排水沟。
I.喷射高压气溶胶：气溶胶发生装置生成的高压气溶胶通过通过架设在龙门架上的喷射导管向泥浆内喷射高压气溶胶切割泥层形成横向排水通道；
进一步地，高压气溶胶应分层喷射，当一层待达到喷射的设计范围及设计时间后，将喷射导管向上提至下一设计深度继续喷射，由低至高逐段喷射直至该处喷射作业完成。
进一步地，所述龙门架底部设有滑轨，龙门架可在滑轨上自由移动；
进一步地，待一处高压气溶胶喷射完毕，拔出喷射导管，将龙门架向后移动，进行下一处的高压气溶胶喷射作业；
进一步地，喷射气溶胶时，两个喷射范围需要有一定的重合，确保整片喷射区域喷射完全。
J.持续抽真空、抽水施工，直至泥浆的含水率达到设计要求。
本发明方法与现有技术相比，存在以下优点：
(1)以透水性良好的石笼组成建筑泥浆处理的围堰结构，侧向，底部均可排水，改变了以往泥浆池仅顶面排水的单面排水方式，同时将向上排水改变为向下排水，充分利用泥浆中水的重力，减少能耗、提高排水效率、缩短工期；
(2)通过预置的竖向排水通道以及高压气溶胶切割泥浆形成的横向排水通道形成三维排水通道，将以往打设竖向排水板一维排水转变为三维排水，提高排水效率、缩短工期；
(3)透水性良好的石笼组成建筑泥浆处理的围堰结构外铺密封膜，真空泵设置于围堰结构底部，使真空度可从底部、侧向及顶部全方位传递，在增加真空度传递效率的同时，侧向真空度的传递可有效提高高压气溶胶的喷射范围半径及作用范围，降低能耗。
(4)石笼的填充料采用废旧混凝土块、废旧砖石等建筑废料，一方面减少了废旧混凝土块、废旧砖石等建筑废料随处堆放对环境的污染及对有限城市空间的占用，另一方面变废为宝，提高社会资源利用率，同时也降低了成本。
附图说明
图1是本发明的建筑泥浆处理过程示意图；
图2是本发明的底层石笼堆砌示意图；
图3是本发明的底层石笼间隙填充示意图；
图4是本发明的竖向排水通道大样图；
图5是本发明的石笼示意图。
其中：1-石笼；2-植物纤维垫层；3-透水土工布；4-竖向排水通道；5-密封膜；6-龙门架； 7-气溶胶发生装置；8-喷射导管；9-抽水泵；10-真空泵；11-排水沟；12滑轨；13-气溶胶喷射范围；14-钢丝；15-六边形钢丝网片。
具体实施方式
下面结合附图及具体案例对本发明的技术方案作进一步说明，但本发明并不限于以下描述内容：
首先按照设计要求通过网孔名义尺寸为8cm×10cm的六角形双绞合机制作，六边形钢丝网片(15)，并制作成石笼(1)，如图5所示。并按照设计要求组装石笼(1)，将相邻石笼(1) 边缘用长钢丝以单、双圈间隔10～15cm的方式绞合，第二层及以上部分的石笼(1)底部边缘需与下层绞合在一起。每层石笼(1)组装完成后对石笼(1)进行填充。填充料优先选用废旧混凝土块、废旧砖石等建筑废料，填充料的粒径应控制在粒径10～20cm之间，可以有5％的变化，但最小粒径不得小于网孔尺寸(8cm左右)。石笼(1)填充时必须分层、分级向网箱内填充石料，严禁将单格网箱一次性填满，应控制每层投料厚度在30cm左右。待石笼 (1)组装填充完毕，围堰结构即形成，沿围堰结构两侧挖设排水沟(11)，如图1所示。其中围堰结构底部相邻石笼(1)间距不小于30cm，石笼(1)间隙填充以植物纤维垫层(2) 及滤管，所述植物纤维垫层(2)分两层铺设密实铺设，两层植物纤维垫层(2)间加设滤管以提升排水效果并保证真空度的有效传递，如图2、图3所示。围堰结构除底部石笼(1)外均紧凑堆砌。围堰结构围堰底部及侧壁密铺植物纤维垫层(2)，如图1所示，铺设厚度不小于20cm。植物纤维垫层(2)与侧壁通过铁丝绑扎拉拢防止脱落；植物纤维垫层(2)外铺透水土工布(3)。其中植物纤维垫层(2)由稻草、秸秆等植物纤维经压实、编织制作而成，成品单层厚度不小于5cm。随后向围堰结构内预置直径不小于50cm、内部填充废旧混凝土块、废旧砖石等建筑废料的钢筋笼，其外侧包裹透水土工布(3)构成的竖向排水通道(4)，间距不小于3m。竖向排水通道(4)设置完毕即可向围堰结构内灌注泥浆、铺设密封膜(5)，密封膜(5)需将围堰结构包围。待密封膜(5)铺设完毕即可开动真空泵(10)、抽水泵(9) 进行抽真空操作及排水作业。当泥浆出水量减少且具有一定强度时，开动气溶胶发生装置(7)，将生成的高压气溶胶通过通过架设在龙门架(6)上的喷射导管(8)向泥浆内喷射高压气溶胶切割泥层形成横向排水通道。待达到喷射的设计范围及设计时间后，将将喷射导管(8)向上提至下一设计深度继续喷射，由低至高逐段喷射直至该处喷射作业完成。待一处高压气溶胶喷射完毕，拔出喷射导管(8)，将龙门架向(6)后移动，进行下一处的高压气溶胶喷射作业；喷射气溶胶时，两个喷射范围需要有一定的重合，确保整片喷射区域喷射完全。持续抽真空、抽水施工，直至泥浆的含水率达到设计要求。
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，其特征在于，围堰结构为由透水性优的石笼（1）堆砌而成，通过预置的竖向排水通道（4）、后期高压气溶胶切割形成的横向排水通道，利用真空并充分利用泥浆的自重作用完成对泥浆的快速排水固结；该方法主要包含以下步骤：
A. 制作石笼（1）：石笼（1）由六边形钢丝网片（15）制作而成，六边形钢丝网片（15）由网孔名义尺寸为8cm×10cm的六角形双绞合机绞合而成；绞合时将两根钢丝（14）相互紧密缠绕成螺旋形，直到两根钢丝（14）的每次旋转超过180°，钢丝（14）只朝一个方向旋转，而且至少绞合三次；应保证石笼（1）各边尺寸不小于1m；
B. 组装石笼（1）：石笼（1）分层组装绞合，相邻石笼（1）边缘以与六边形钢丝网片（15）同材质的长钢丝（14）以单、双圈间隔10~15cm的方式绞合，第二层及以上部分的石笼（1）底部边缘需与下层绞合在一起；
C. 填充石笼（1）并完成围堰结构堆砌：每层石笼（1）组装完成后对石笼（1）进行填充；填充料为建筑废料，包括废旧混凝土块、废旧砖石，填充料的粒径应控制在10～20cm之间，但最小粒径不得小于网孔尺寸；石笼（1）填充时按分层、分级向网箱内填充石料而非将单格网箱一次性填满，应控制每层投料厚度在30cm左右；围堰结构完后应保证其有效宽度W不小于10m、有效深度H不小于5m；
D. 铺设植物纤维垫层（2）及透水土工布（3）：待石笼（1）组装填充完毕，围堰结构即形成；围堰结构底部及侧壁密铺植物纤维垫层（2）；植物纤维垫层（2）与侧壁通过铁丝绑扎拉拢防止脱落；植物纤维垫层（2）外铺透水土工布（3）；
E. 预置竖向排水通道（4）：竖向排水通道（4）为内部填充建筑废料的钢筋笼，其外侧包裹透水土工布（3）；竖向排水通道（4）直径不小于50cm，间距不小于3m，应保证竖向排水通道（4）竖直、稳定；
F. 灌注泥浆：竖向排水通道（4）设置完毕即可向围堰结构内灌注泥浆；
G. 铺设密封膜：密封膜应覆盖围堰结构，密封膜铺设三层，膜间搭接时采用双热合缝，搭接宽度不小于15mm；
H. 抽真空、抽水：通过围堰结构底部的真空泵（10）对泥浆进行真空预压，需保证膜下真空度不小于80kPa，通过抽水泵（9）将泥浆中排出的水排入排水沟（11）；
I. 喷射高压气溶胶：气溶胶发生装置（7）生成的高压气溶胶通过架设在龙门架（6）上的喷射导管（8）向泥浆内喷射高压气溶胶切割泥层形成横向排水通道；
J. 持续抽真空、抽水施工，直至泥浆的含水率达到设计要求。
2.根据权利要求1所述的一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，其特征在于，围堰结构底部相邻石笼（1）间距不小于30cm，石笼（1）间隙填充以植物纤维垫层（2）及滤管，所述植物纤维垫层（2）分两层铺设密实铺设，两层植物纤维垫层（2）间加设滤管以提升排水效果并保证真空度的有效传递；围堰结构除底部石笼（1）外均紧凑堆砌。
3.根据权利要求1所述的一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，其特征在于，围堰结构两侧设有排水沟（11）。
4.根据权利要求1所述的一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，其特征在于，所述植物纤维垫层（2）由植物纤维，包括稻草、秸秆，经压实、编织制作而成，成品单层厚度不小于5cm。
5.根据权利要求1所述的一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，其特征在于，步骤D中，所述植物纤维垫层（2）铺设的总厚度不小于20cm。
6.根据权利要求1所述的一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，其特征在于，步骤I中，气溶胶发生装置（7）中形成的气溶胶在压力作用下通过喷射导管（8）在注气区土体内进行高压喷射、切割泥层，待达到喷射的设计范围及设计时间后，将喷射导管（8）向上提至下一设计深度继续喷射，由低至高逐段喷射直至该处喷射作业完成。
7.根据权利要求1所述的一种向下排水的建筑泥浆快速固结方法，其特征在于，步骤I中，所述龙门架底部设有滑轨（12），龙门架（6）可在滑轨（12）上自由移动，待一处高压气溶胶喷射完毕，拔出喷射导管（8），将龙门架（6）向后移动，进行下一处的高压气溶胶喷射作业；喷射气溶胶时，两个喷射范围需要有一定的重合，确保整片喷射区域喷射完全。
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