CN109898497A - 一种可变形秸秆排水体及对淤泥地基防淤堵真空降水、异形桩固化加固的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变形秸秆排水体及对淤泥地基防淤堵真空降水、异形桩固化加固的方法，多个定位盘和多个滑动盘间隔排序后通过秸秆绳串联起来形成柱状结构，柱状结构外表面包覆有可降解的柔性透水滤布，最终形成生态排水体，通过间歇性施加正压，使得排水体具有胀缩性能，排水结束后注入流态填料形成的固化土桩，其直径可以人工控制，形成各类形状的异形桩，秸秆绳在固化土中起到加筋作用，形成的异形桩与传统等直径桩相比，可以大幅提高桩的承载能力；综上，本发明不仅提高了排水能力和排水效率，同时提高了固化土桩的强度。

Description

一种可变形秸秆排水体及对淤泥地基防淤堵真空降水、异形 桩固化加固的方法

技术领域

本发明涉及一种可变形秸秆排水体及对淤泥地基防淤堵真空降水、异形桩固化加固的方法，属于地基处理领域。

背景技术

河道疏浚、工程施工、污水处理都会产生大量的废弃泥，需要进行堆场处置。废弃泥高含水率、高黏粒含量，强度低、排水性能差，长期占用大量堆场，造成土地资源的极大浪费，真空预压技术是一种常用的软基处理技术，现已被广泛用于处理堆场中的废弃淤泥。传统的真空负压加载方法中，首先在土中打设塑料排水板，再铺设排水管网、砂垫层、密封膜等，最后采用真空负压装置在膜下形成 -100 ～-80kPa的负压，利用负压荷载排出土中的水分，进而达到加固地基的目的。但由于废弃泥含水率高、强度低，采用传统的真空负压方法固结处理废弃泥时，常常会发生淤堵现象，具体表现为在排水板周围形成一个直径为10～20cm 的土柱，土柱内强度较高而土柱外几乎为稀泥状，导致排水板周围土体强度很不均匀。现有研究表明，传统真空预压法处理流态吹填淤泥或污泥时发生淤堵的机理有两种，一是真空固结时，细颗粒会随水流运移在靠近塑料排水板的附近或排水板表面驻留，导致排水体排水能力下降；二是排水板附近的流态淤泥在传统真空负压荷载下会迅速固结，在排水板表面附近的淤泥变得十分致密，透水能力下降，真空损失，无法传递到较远的位置，导致淤堵。

另一方面，农作物秸秆是农业生产中的主要废弃物之一，目前全世界约97％的秸秆被焚烧、堆积和遗弃，这对环境造成了极大的破坏。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，如何将秸秆更好的资源化处理也是目前亟需解决的问题。

检索发现，为了克服疏浚淤泥真空固结时的淤堵现象，专利申请号为201510346402.1，名称为《以秸秆为排水体的流态泥防淤堵快速真空预压固结方法》的中国专利公开了一种采用碎秸秆纤维充填于条状土工袋中形成的秸秆排水体，结合间歇式真空加载方式的真空负压固结技术。由于秸秆排水体在间歇式真空负压下发生压缩或膨胀，在排水体周围的淤堵层中形成裂隙，提高了淤堵层的排水能力，从而提高处理效果；然而，该发明中，秸秆排水体的变形是受限的，与秸秆的直径、秸秆排水体的密度等有关，事实显示，该秸秆排水体的变形能力相对较小；另外，在真空负压下，秸秆排水体致密化，所以排水能力也受到了一定的限制；除此之外，上述秸秆排水体采用滤布包裹碎秸秆形成的，因此，秸秆排水体的强度较低，在施工时容易破坏。

专利申请号为201510155437.7，名称为《一种秸秆固化吹填淤泥桩的成形方法》的中国专利公开了一种将秸秆排水体在真空预压处理淤泥地基后，进行注浆固化处理，形成固化桩，从而达到提高地基强度的目的。然而，该发明中，由于采用可实心的秸秆排水体，秸秆排水体的透水能力受限，在注入固化材料浆液时，注浆压力大，注浆时间长。

专利申请号为201611189056.1，名称为《胀缩式排水装置及淤泥正负压排水方法》的中国专利公开了一种新型胀缩式排水体，该排水体利用正负压使排水芯板外的滤布膨胀或收缩，达到在排水体周围的淤堵层中形成裂隙，从而提高处理效果的目的；然而该发明中的排水体采用实心结构，因此排水体的透水能力同样有限。

因此，如何快速降低废弃泥的含水率，提高淤泥强度，将堆场转变为可利用的土地资源，是目前工程界亟待解决的难题。

发明内容

本发明提供一种可变形秸秆排水体及对淤泥地基防淤堵真空降水、异形桩固化加固的方法，不仅提高了排水能力和排水效率，同时提高了固化土桩的强度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可变形秸秆排水体，包括同轴设置的至少两个定位盘，相邻两个定位盘之间安设滑动盘，且滑动盘与定位盘的圆心在同一轴线上；

前述的定位盘中心开设定位通水孔，以定位通水孔为中心，沿着定位盘的圆周均匀开设至少两个定位绳孔；

前述的滑动盘中心开设滑动通水孔，以滑动通水孔为中心，沿着滑动盘的圆周均匀开设至少两个滑动槽，定位绳孔的个数与滑动槽的个数匹配；

至少一根秸秆绳依次穿过位于同一垂直方向上且交错布设的定位绳孔、滑动槽形成空心柱状结构，在空心柱状结构的外表面覆设透水滤布；

作为本发明的进一步优选，前述的滑动槽为条状绳槽，其一端均指向滑动盘中心方向；

作为本发明的进一步优选，定位盘的直径范围为5cm-15cm，定位盘中心的定位通水孔直径范围为3cm-12cm，定位盘上定位绳孔的直径范围为1cm-2cm；所述的滑动盘直径与定位盘直径相同，滑动盘中心的滑动通水孔直径与定位盘中心的定位通水孔直径同样相同；

滑动盘上滑动槽的宽度与定位绳孔直径一致，长度是定位绳孔直径的2-3倍；

一种淤泥地基防淤堵真空降水、异形桩固化加固的方法，包括以下步骤：

第一步：使用秸秆制作的秸秆绳顺次穿过位于同一垂直方向上且交错布设的定位盘的定位绳孔、滑动盘的滑动槽，形成空心柱状结构，其中，定位绳孔的直径与秸秆绳直径匹配，使秸秆绳固设在定位绳孔内，滑动槽为条状绳槽，秸秆绳穿过滑动槽时可滑动；

第二步：在空心柱状结构外表面裹覆透水滤布，形成可变形秸秆排水体；

第三步：将可变形秸秆排水体置入淤泥中；

第四步：将真空泵与可变形秸秆排水体连通，启动真空泵，对可变形秸秆排水体进行抽真空处理，抽真空过程中，淤泥中水在真空负压作用下排入可变形排水体，并排出淤泥；

第五步:抽真空过程维持5-10天后，当单位时间内的出水量显著降低时，停止抽真空；此后，将气压泵与可变形秸秆排水体连通，向可变形秸秆排水体内充气，使滑动盘上滑动槽内的秸秆绳背离滑动盘圆心运动，从而使可变形秸秆排水体发生膨胀，使围绕在可变形秸秆排水体周围已固结的淤泥开裂；

第六步：向可变形秸秆排水体内充气3-5个小时后，停止充气，此后，重新启动真空泵对可变形秸秆排水体进行抽真空处理，抽真空同样连续5-10天，此时，可变形秸秆排水体又发生收缩，淤泥中的水再次在真空负压作用下排出淤泥；

第七步：连续按上述步骤对排水体进行抽真空和充气处理，当再一次抽真空时，排水体中不再排出水时，停止对淤泥进行真空固结处理；

第八步：向淤泥内的可变形秸秆排水体内注入流态填料，待淤泥固化后，形成固化土桩；

作为本发明的进一步优选，定位盘的直径范围为5cm-15cm，定位盘中心的定位通水孔直径范围为3cm-12cm，定位盘上定位绳孔的直径范围为1cm-2cm；所述的滑动盘直径与定位盘直径相同，滑动盘中心的滑动通水孔直径与定位盘中心的定位通水孔直径同样相同；

滑动盘上滑动槽的宽度与定位绳孔直径一致，长度是定位绳孔直径的2-3倍；作为本发明的进一步优选，真空泵在抽真空时的负压为-80kPa，气压泵在充气时的气压为30-50kPa。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的可变形秸秆排水体，中间为空心，所以注浆时，对浆液的流动性要求低，可注入固化流态泥、混凝土搅拌物等各种固化材料，施工难度大大降低；

本发明由于采用了秸秆绳，秸秆绳可以在固化土中形成加筋作用，大大提高了固化土桩的强度；

本发明形成的固化土桩，其直径可以人工控制，形成各类形状的异形桩，与传统的等直径桩相比，可以大幅提高桩的承载能力；

发明所述的可变性秸秆排水体，采用若干秸秆绳将若干圆盘联系在一起形成，由于秸秆绳具有良好的抗拉强度，所以，具有良好的抗拉性能，在施工时不易被拉坏；

本发明将秸秆充分利用形成秸秆绳，进行更好的资源化处理，有效避免农村秸秆焚烧导致的雾霾天气。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的优选实施例的整体结构示意图；

图2是本发明的优选实施例成型后的结构图；

图3是本发明的优选实施例的定位盘结构示意图；

图4是本发明的优选实施例的滑动盘结构示意图；

图5是本发明的优选实施例在负压、正压下秸秆绳与透水滤布相对位置示意图，其中，实线部分是负压状态下秸秆绳与透水滤布相对位置的示意图；虚线部分是在正压状态下秸秆绳与透水滤布相对位置的示意图。

图中：1为定位盘，2为滑动盘，3为定位通水孔，4为滑动通水孔，5为定位绳孔，6为滑动槽，7为秸秆绳，8为透水滤布。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图5所示，本发明包括以下特征部件：1为定位盘，2为滑动盘，3为定位通水孔，4为滑动通水孔，5为定位绳孔，6为滑动槽，7为秸秆绳，8为透水滤布。

本发明的一种可变形秸秆排水体，包括同轴设置的至少两个定位盘，相邻两个定位盘之间安设滑动盘，且滑动盘与定位盘的圆心在同一轴线上；

前述的定位盘中心开设定位通水孔，以定位通水孔为中心，沿着定位盘的圆周均匀开设至少两个定位绳孔；前述的滑动盘中心开设滑动通水孔，以滑动通水孔为中心，沿着滑动盘的圆周均匀开设至少两个滑动槽，定位绳孔的个数与滑动槽的个数匹配；

至少一根秸秆绳依次穿过位于同一垂直方向上且交错布设的定位绳孔、滑动槽形成空心柱状结构，在空心柱状结构的外表面覆设透水滤布；

作为本发明的进一步优选，前述的滑动槽为条状绳槽，其一端均指向滑动盘中心方向；

作为本发明的进一步优选，定位盘的直径范围为5cm-15cm，定位盘中心的定位通水孔直径范围为3cm-12cm，定位盘上定位绳孔的直径范围为1cm-2cm；所述的滑动盘直径与定位盘直径相同，滑动盘中心的滑动通水孔直径与定位盘中心的定位通水孔直径同样相同；

滑动盘上滑动槽的宽度与定位绳孔直径一致，长度是定位绳孔直径的2-3倍；

通过上述可变形秸秆排水体进行淤泥地基防淤堵真空降水、异形桩固化加固的方法，包括以下步骤：

第一步：使用秸秆制作的秸秆绳顺次穿过位于同一垂直方向上且交错布设的定位盘的定位绳孔、滑动盘的滑动槽，形成空心柱状结构，其中，定位绳孔的直径与秸秆绳直径匹配，使秸秆绳固设在定位绳孔内，滑动槽为条状绳槽，秸秆绳穿过滑动槽时可滑动；

第二步：在空心柱状结构外表面裹覆透水滤布，形成可变形秸秆排水体；

第三步：将可变形秸秆排水体置入淤泥中；

第四步：将真空泵与可变形秸秆排水体连通，启动真空泵，对可变形秸秆排水体进行抽真空处理，抽真空过程中，淤泥中水在真空负压作用下排入可变形排水体，并排出淤泥；

第五步:抽真空过程维持5-10天后，当单位时间内的出水量显著降低时，停止抽真空；此后，将气压泵与可变形秸秆排水体连通，向可变形秸秆排水体内充气，使滑动盘上滑动槽内的秸秆绳背离滑动盘圆心运动，从而使可变形秸秆排水体发生膨胀，使围绕在可变形秸秆排水体周围已固结的淤泥开裂；

第六步：向可变形秸秆排水体内充气3-5个小时后，停止充气，此后，重新启动真空泵对可变形秸秆排水体进行抽真空处理，抽真空同样连续5-10天，此时，可变形秸秆排水体又发生收缩，淤泥中的水再次在真空负压作用下排出淤泥；

第七步：连续按上述步骤对排水体进行抽真空和充气处理，当再一次抽真空时，排水体中不再排出水时，停止对淤泥进行真空固结处理；

第八步：向淤泥内的可变形秸秆排水体内注入流态填料，待淤泥固化后，形成固化土桩；

其中，真空泵在抽真空时的负压为-80kPa，气压泵在充气时的气压为30-50kPa。

图1所示，可变形秸秆排水体包括定位盘、滑动盘、秸秆绳及包裹在排水芯体上的可降解的透水滤布，定位盘和滑动盘的中间都为通水孔，图3所示，在定位盘上以定位通水孔为中心，沿着定位盘的圆周均匀开设至少一个定位绳孔，图4所示，在滑动盘上以滑动通水孔为中心，沿着滑动盘的圆周均匀开设至少两个滑动槽，同轴设置的一个定位盘和第一滑动盘形成一组，多组叠加同轴设置，秸秆绳顺次穿过位于同一垂直方向上且交错布设的定位盘的定位绳孔、滑动盘的滑动槽，形成空心柱状结构，

其中，秸秆绳穿过定位盘上的定位绳孔时，定位绳孔的直径与秸秆绳的直径大小匹配，限制了秸秆绳穿过秸秆绳孔时的移动，滑动盘上滑动槽的设置，秸秆绳在穿过滑动槽时可以发生滑动，多个定位盘和多个滑动盘间隔排序后通过秸秆绳串联起来形成柱状结构，柱状结构外表面包覆有可降解的柔性透水滤布，形成生态排水体；

将排水体打入淤泥中后，由于受到土压力（传统的排水方式）或真空负压（负压排水）时，由于滑动盘上的秸秆绳可沿条形的滑动槽向滑动盘心滑动，而定位盘上的绳子无法滑动，导致在一个排水体的基本单元里，图5中实线部分所示，滑动盘上绳子形成的排水体直径要小于定位盘上排水体直径；当往排水体中充入正压时，滑动盘上秸秆绳在正压下会背离盘心运动，图5中虚线部分所示，使得排水体直径增加；在利用该排水体排水时，通过间歇性施加正压，可以达到在排水过程总变化排水体直径的目的，使得排水体具有胀缩性能。

当打入淤泥中的排水体排水结束后，利用排水体作为模具，向排水体中注入流态填料（注入压力可根据排水体周围的土压力及异形桩具体的形状确定），待固化淤泥固化后，图2所示，形成固化土桩。

所谓的流态填料可以是固化淤泥、混凝土拌合物或其他固化材料等。

通过上述陈述可知，该可变形秸秆排水体可以在抽充气处理时收缩和膨胀，使固结的淤泥开裂，提高了其排水能力和排水效率。在排水结束后，将排水体中注入固化淤泥可形成固化土桩。一方面，由于定位盘与滑动盘的存在，所以使得固化桩桩径沿深度发生变化，形成异形桩；另一方面，秸秆绳在桩中，形成加筋作用，提高固化土桩的强度。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种可变形秸秆排水体，其特征在于：包括同轴设置的至少两个定位盘，相邻两个定位盘之间安设滑动盘，且滑动盘与定位盘的圆心在同一轴线上；

前述的定位盘中心开设定位通水孔，以定位通水孔为中心，沿着定位盘的圆周均匀开设至少两个定位绳孔；前述的滑动盘中心开设滑动通水孔，以滑动通水孔为中心，沿着滑动盘的圆周均匀开设至少两个滑动槽，定位绳孔的个数与滑动槽的个数匹配；

至少一根秸秆绳依次穿过位于同一垂直方向上且交错布设的定位绳孔、滑动槽形成空心柱状结构，在空心柱状结构的外表面覆设透水滤布。

2.根据权利要求1所述的可变形秸秆排水体，其特征在于：前述的滑动槽为条状绳槽，其一端均指向滑动盘中心方向。

3.根据权利要求1所述的可变形秸秆排水体，其特征在于：定位盘的直径范围为5cm-15cm，定位盘中心的定位通水孔直径范围为3cm-12cm，定位盘上定位绳孔的直径范围为1cm-2cm；所述的滑动盘直径与定位盘直径相同，滑动盘中心的滑动通水孔直径与定位盘中心的定位通水孔直径同样相同；

滑动盘上滑动槽的宽度与定位绳孔直径一致，长度是定位绳孔直径的2-3倍。

4.一种淤泥地基防淤堵真空降水、异形桩固化加固的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：使用秸秆制作的秸秆绳顺次穿过位于同一垂直方向上且交错布设的定位盘的定位绳孔、滑动盘的滑动槽，形成空心柱状结构，其中，定位绳孔的直径与秸秆绳直径匹配，使秸秆绳固设在定位绳孔内，滑动槽为条状绳槽，秸秆绳穿过滑动槽时可滑动；

第二步：在空心柱状结构外表面裹覆透水滤布，形成可变形秸秆排水体；

第三步：将可变形秸秆排水体置入淤泥中；

第四步：将真空泵与可变形秸秆排水体连通，启动真空泵，对可变形秸秆排水体进行抽真空处理，抽真空过程中，淤泥中水在真空负压作用下排入可变形排水体，并排出淤泥；

第五步:抽真空过程维持5-10天后，当单位时间内的出水量显著降低时，停止抽真空；此后，将气压泵与可变形秸秆排水体连通，向可变形秸秆排水体内充气，使滑动盘上滑动槽内的秸秆绳背离滑动盘圆心运动，从而使可变形秸秆排水体发生膨胀，使围绕在可变形秸秆排水体周围已固结的淤泥开裂；

第六步：向可变形秸秆排水体内充气3-5个小时后，停止充气，此后，重新启动真空泵对可变形秸秆排水体进行抽真空处理，抽真空同样连续5-10天，此时，可变形秸秆排水体又发生收缩，淤泥中的水再次在真空负压作用下排出淤泥；

第七步：连续按上述步骤对排水体进行抽真空和充气处理，当再一次抽真空时，排水体中不再排出水时，停止对淤泥进行真空固结处理；

第八步：向淤泥内的可变形秸秆排水体内注入流态填料，待淤泥固化后，形成固化土桩。

5.根据权利要求4所述的淤泥地基防淤堵真空降水、异形桩固化加固的方法，其特征在于：定位盘的直径范围为5cm-15cm，定位盘中心的定位通水孔直径范围为3cm-12cm，定位盘上定位绳孔的直径范围为1cm-2cm；所述的滑动盘直径与定位盘直径相同，滑动盘中心的滑动通水孔直径与定位盘中心的定位通水孔直径同样相同；

滑动盘上滑动槽的宽度与定位绳孔直径一致，长度是定位绳孔直径的2-3倍。

6.根据权利要求4所述的淤泥地基防淤堵真空降水、异形桩固化加固的方法，其特征在于：真空泵在抽真空时的负压为-80kPa，气压泵在充气时的气压为30-50kPa。