CN113235566A - 一种处理吹填土地基的局部药剂真空预压法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程技术领域，具体为一种处理吹填土地基的局部药剂真空预压法。本发明的基本步骤为：首先将普通吹填泥浆吹入吹填场地，等待其沉降基本稳定后，以每个排水板为中心通过高压旋喷加药的方法使适当种类与数量的化学药剂与泥浆混合均匀，形成类似圆柱状的加药区域。然后再对沉淀物施加真空荷载进行预压，使沉淀物含水量进一步降低，待降低到预定要求之后停止加载，拆除真空排水系统。本发明首先对传统真空预压基础上添加药剂，能够大幅度改进吹填土的渗透特性等工程特性，通过排水从而降低土体含水率，以及通过药剂物理化学作用改变土体性质来增加土体强度，其次在添加药剂基础上通过局部添加药剂的方法来减少药剂使用量以及混合过程工程量从而缩短工期，降低工程成本，具有较高的工程应用价值。

Description

一种处理吹填土地基的局部药剂真空预压法

技术领域

本发明属于工程技术领域，具体涉及到一种高效经济处理高含水率吹填泥浆的方法。

背景技术

随着沿海地区经济的迅速发展，为了满足经济发展的需要，也需要更多的土地资源，因此吹填造地也正在逐步推广应用，吹填造地是是由水力冲填泥砂形成的填土，它是我国沿海一带常见的人工填土之一，主要是由于整治或疏通江河航道，或因工农业生产需要填平或填高江河附近某些地段时，用高压泥浆泵将挖泥船挖出的泥砂，通过输泥管、排送到需要填高地段及泥砂堆积区，经沉淀排水后形成大片冲填土层。

在实际吹填工程中，吹填淤泥颗粒很细，固结性能差，吹填以后需要多长时间才能初步固结，而且在软土地基上进行工程建设很容易出现各种各样的岩土工程问题，比如：法国一个建造在软黏土地基上的大坝由于变形问题而遭到破坏。上海市外环线一道路开放两年后变形达9～10cm。类似的由于软土地基处理不到位而产生的岩土工程问题还有很多。

吹填土是一种超软弱地基，必须经过加固才能满足工程使用要求，我国目前对其加固方法主要有强夯法、排水固结法等。化学加固法在国际上也逐渐被广泛研究和采用。排水固结法又称预压法，是对地下水位以下的天然地基或设有砂井等竖向排水体的地基通过加载在地基中产生水头差，使土体的孔隙水逐渐由排水通道排出,真空预压法自20世纪80年代引入中国以来，开展了大范围的工程应用，但是具有排水淤堵问题一直极大影响了地基处理效果。在这种背景下，本发明中方法处理吹填泥浆不仅具有药剂真空预压的防淤堵作用，还提出了局部加药的方法，能够同时减少药剂量从而减少工程成本。

发明内容

本发明针对真空预压法处理吹填土地基的种种不足，在药剂真空预压法的基础上提出一种能够更加经济合理的泥浆处理方法。

本发明提出的吹填土地基处理方法，首先具有药剂真空预压法的特点，是将使泥浆中小颗粒变成大颗粒的添加化学药剂法，适合于大面积高含水量疏浚淤泥处理的真空预压法，与此同时，在排水板附近加入药剂处理的泥浆，其余使用普通吹填泥浆，减小加药范围以及加药量，更加满足工程实际经济性原则。其基本步骤为在一部分吹填泥浆中加入合适的种类和数量的药剂通过套筒使其倒入到排水板一定直径范围内，其余部分直接将吹填泥浆吹入，静置待其絮凝沉降基本完成之后，施加真空荷载进行预压，经过一段时间的加载使沉淀物含水量进一步降低，待降低到预定要求之后停止加载，拆除真空排水系统。

本发明将真空预压法与化学药剂法结合，并且考虑到工程经济性，通过一定装置实现局部加药，能够减少真空预压法中排水板淤堵现象，从而能够大幅度提高泥浆固液分离效率提高地基土体强度，同时采用局部加药还能够减少加药量，减少施工量，降低工程成本，更加经济合理。

首先对吹填泥浆的工程特性进行分析，按照有机药剂A与无机药剂B分类，以泥浆体积为基数，在泥浆中掺入不同的药剂浓度和配比，进行室内沉降柱实验，根据絮凝速度，含水率等指标确定其最优添加种类与添加浓度。

按照所确定的最优掺入量、配比，可以通过场地内高压旋喷方式使泥浆与药剂之间充分搅拌混合。

使用局部真空预压试验装进行实验来确定局部加药的范围，真空预压装置确定每个排水板的位置，每个排水板旁边通过固定焊块安装套筒，随后在套筒内外分别吹入加药泥浆与普通泥浆，待稳定后取出套筒,静置等其第一步固液分离结束。

按照不同套筒直径分组后进行真空预压探究加药范围对于真空预压的影响，实验后进行含水率、颗分试验，无侧限抗压试验等确定合适的加药范围。

试验结束后，对实际吹填场地进行大范围处理，首先将普通吹填泥浆吹入吹填场地，静置等待其沉降基本稳定。

以每个排水板为中心通过高压旋喷加药的方法在一定范围内使适当种类与数量的化学药剂与泥浆混合均匀，加药范围由上一步局部加药真空预压试验中各项指标综合评价确定。

在沉淀物上按要求铺设土工布、密封膜，并将真空排水网络系统的总管与真空泵相连，进行真空预压，真空度控制在30~80kPa，进行第二步固液分离。

在真空预压过程中，每隔一段时间取样分析沉淀物的性质，当达到设计要求的含水率和强度指标时停止真空加载。

以上施工流程为局部加药与真空预压的具体实施步骤，其中各项参数比如排水板间距，排水板直径，放置形式，加药范围大小选取均按照计算或者工程实际所需，结合工程实际经验来确定，排水总管6可采用PVC管、钢管、波纹管等滤水管，竖向排水管8与横向排水管7可采用软质或硬质PVC管、波纹滤管、塑料排水板等排水通道，软式透水管外包滤膜，各排水主管汇合到排水连接管5，并与所述真空泵4相连接。

本发明中，所述真空排水网络系统，包括：真空泵4、排水连接管5、排水总管6、横向排水管7与竖向排水管8等组成，横向排水管7与竖向排水管8各自均是平行布置，间距为0.5~1.2m，二者纵横交叉组成空间网状结构分布于真空固液分离池中；各横向排水管与竖向排水管汇合到排水连接管5，并与所述真空泵4相连接。本发明中实现加药泥浆的混合，在吹填场地直接吹入原始泥浆，静置沉淀后，随后在采用高压旋喷注浆在指定区域与范围将药剂与泥浆均匀混合。

本发明中，药剂A与B主要作用在于通过化学反应或者吸附架桥作用将泥浆小颗粒聚合在一起，增大颗粒直径，增加排水通道排水效率以及防止小颗粒在排水板附近淤堵。其中，化学药剂A选自聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝、微生物絮凝剂，化学药剂B选自粉煤灰、生石灰、熟石灰、硅藻土、珍珠岩。

本发明所处理对象主要为吹填疏浚泥浆，在实际工程应用中，根据其作用方法和作用效果，还可用于建筑施工所产生的废弃泥浆，生产生活中产生的大量填埋污泥等，均可通过更加有效的进行抽滤降低含水率和体积来满足实际工程需求。

本发明中的局部药剂真空预压法与传统方法相比具有如下特点：

(1)相比于传统压滤等处理方法，本方法处理范围广，处理量大，在处理吹填场地时可以直接对整个场地同时进行操作，处理效率更高，适用于需要大面积处理的对象。

(2)在真空预压之前在泥浆等处理对象添加相应的化学药剂，化学药剂通过物理化学反应以及卷积网捕，吸附架桥等作用，还具有增大泥浆中的土颗粒粒径、形成空间结构和增大沉淀物渗透性能的作用，在泥浆初步固液分离阶段加快其固液分离速度和固液分离效率，在后续真空预压阶段通过增强泥浆渗透性增加真空预压排水效率，获得更好的地基处理效率和处理效果。

(3)局部加药真空预压的方案通过设计装置实现局部加药的目的，在药剂真空预压实验基础上进行局部加药能够降低加药的施工量以及加药的总量，在不影响处理效率的前提下降低了工程难度和工程成本。

本发明意义与应用前景

(1)本发明可以对吹填泥浆，废弃泥浆，填埋污泥等等高含水率泥土进行大面积处理，通过添加药剂具有更好的处理效果与处理效率，通过局部加药装置实现局部加药，在不影响处理效果与处理效率前提下，减少用药量，减少加药施工量与用药量，降低工程成本。

(2)本发明处理后的吹填场地强度等物理性能指标可以得到大幅度提升来满足实际工程需要，对于废弃泥浆，填埋污泥等可也以降低含水率，降低对环境的污染程度，还可通过一定技术手段对处理后的废弃泥浆，填埋污泥进行再利用。

(3)本发明适用于大面积的泥浆处理，通过本发明处理方式，处理效果与处理效率更高，并且能够减少加药量，降低工程成本，适用于实际工程的吹填泥浆处理以及软土地基处理方向，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为局部药剂真空预压法工艺流程图。

图2为局部药剂真空预压法时局部加药场地俯视图。

图3为局部药剂真空预压法时局部加药场地剖面图。

图4为局部药剂真空预压法时真空预压场地排水装置纵剖面图。

图5为局部药剂真空预压法时真空预压场地排水装置俯视图。

图中各标号含义为1普通泥浆2加药泥浆3高压旋喷装置4真空泵5排水连接管6排水总管7横向排水管8竖向排水管9土工膜10土工布。

具体实施方式

图1为局部药剂真空预压法工艺流程图，主要步骤如下：

对吹填泥浆的含水率、颗粒组成、矿物成分、PH值、比重等物理、化学性质进行测定分析，并通过室内试验确定药剂最优添加量。

使用局部真空预压试验装进行实验来确定局部加药的范围，按照不同套筒直径分组后进行真空预压探究加药范围对于真空预压的影响，实验后进行含水率、颗分试验，无侧限抗压试验等确定合适的加药范围。

试验结束后，将该方法应用至实际吹填场地进行大范围处理，首先将普通吹填泥浆吹入吹填场地，静置等待其沉降基本稳定。

以每个排水板为中心通过高压旋喷加药的方法在一定范围内使适当种类与数量的化学药剂与泥浆混合均匀，加药范围由上一步局部加药真空预压试验中各项指标综合评价确定在静置沉淀稳定后安装真空预压装置，安装方式如图4，图5，横向排水管与纵向排水管以0.5m-1.2m的间距布置在吹填现场。

在沉淀物上按要求铺设土工布10、密封膜9等，并将排水管与总管7相连，排水总管6由连接管5与真空泵4相连，完成布置后进行真空加载。

真空预压中每隔一段时间对土体性质进行测试，待土体性质满足工程需要时停止加载并拆除真空预压装置。

Claims (3)

1.一种处理吹填土地基的局部药剂真空预压法，其具体步骤操作如下：

1)首先对吹填泥浆的工程特性进行分析，按照有机药剂A与无机药剂B分类，以泥浆体积为基数，在泥浆中掺入不同的药剂浓度和配比，进行室内沉降柱实验，根据絮凝速度，含水率等指标确定其最优添加种类与添加浓度；

2)按照所确定的最优掺入量、配比，可以通过场地内高压旋喷方式使泥浆与药剂之间充分搅拌混合；

3)使用局部真空预压试验装进行实验来确定局部加药的范围，真空预压装置确定每个排水板的位置，每个排水板旁边通过固定焊块安装套筒，随后在套筒内外分别吹入加药泥浆与普通泥浆，待稳定后取出套筒,静置等其第一步固液分离结束；

4)按照不同套筒直径分组后进行真空预压探究加药范围对于真空预压的影响，实验后进行含水率、颗分试验，无侧限抗压试验等确定合适的加药范围；

5)试验结束后，对实际吹填场地进行处理，首先将普通吹填泥浆吹入吹填场地，静置等待其沉降基本稳定；

6)以每个排水板为中心通过高压旋喷加药的方法在一定范围内使适当种类与数量的化学药剂与泥浆混合均匀，加药范围由上一步局部加药真空预压试验中各项指标综合评价确定；

7)在沉淀物上按要求铺设土工布、密封膜，并将真空排水网络系统的总管与真空泵相连，进行真空预压，真空度控制在30～80kPa，进行第二步固液分离；

8)在真空预压过程中，每隔一段时间取样分析沉淀物的性质，当达到设计要求的含水率和强度指标时停止真空加载。

2.根据权利要求1所述的处理吹填泥浆的局部药剂真空预压法，其特征在于化学药剂A选自聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝、微生物絮凝剂，化学药剂B选自粉煤灰、生石灰、熟石灰、硅藻土、珍珠岩。

3.根据权利要求1所述的处理吹填泥浆的局部药剂真空预压法，其特征在于所述真空排水网络系统，包括，泵(4)、排水连接管(5)、排水总管(6)、横向排水管(7)与竖向排水管(8)，横向排水管(7)与竖向排水管(8)若干根，横向与竖向排水管分别按照0.5～1.2m间距平行布置，各横向排水管与竖向排水管汇合到排水连接管(5)，并与所述真空泵(4)相连接。

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