CN1830850A - 管道淤泥固化处理方法 - Google Patents

Abstract

管道淤泥固化处理方法是一种淤泥固化方法，适用于吹填淤泥的处理，该方法包含如下操作步骤：1.)将待固化的淤泥进行室内固化试验，确定待固化淤泥的无侧限抗压强度q_u与总水灰比W/C的关系q_u=k₁(w/c)^k2；2.)将疏浚淤泥经过1cm规格的筛子；3.)测定过筛后的淤泥含水量；4.)向运输管道内输入水泥浆液，根据目标总水灰比和目标含水量调节水泥浆液的水灰比；5.)在高压气体的作用下，淤泥加水泥浆混合物向前流动并充分混合，在管道出口得到搅拌均匀的水泥固化淤泥；随龄期的增加，固化淤泥强度增加，从而得到一种新型填筑材料。

Description

管道淤泥固化处理方法

技术领域

本发明是一种淤泥固化方法，适用于吹填淤泥的处理，属于地基处理技术领域。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，港口工程、航道工程、水利工程等建设项目迅速增加，在各种航道的疏浚过程和港口新建、扩建工程中，通常会产生大量的疏浚泥土。据不完全统计，我国每年废弃的疏浚淤泥达到10000万m³以上，疏浚淤泥处理的工程量是非常可观的。目前经常采用的淤泥处理方法有两种，一是把淤泥抛入海中，二是在近岸处围堰冲填造陆。抛泥处理的主要问题在于现有倾倒区使用多年，容量日趋饱和，难以容纳未来大型工程淤泥的倾倒，而且回流作用使得清淤效果大打折扣。另外直接抛泥处理会污染周围的水域或陆上环境，目前抛泥方法已越来越多的受到各方面的限制。在近岸处围堰冲填造陆经常出现冲填淤泥大量泄漏、严重回流现象。由于淤泥的工程性质，吹填淤泥固结时间很长，通常需要几年甚至更长时间，而且在冲填后需要花费大量的费用对地基进行处理。另一方面，随着我国交通港口和滩涂设施的大规模建设，海堤、路基、场地建设需要大量的筑堤材料，目前主要是通过开采周围的山体来解决，既影响山体的生态环境，石料的重度大又加大了地基处理的费用和难度。如能将附近的淤泥处理成为筑堤材料，可变废为宝，通过对淤泥进行固化处理用于工程中既可节省大量的砂石料，又可保护环境，减少地基处理的费用和难度。

为此，对淤泥进行固化处理，使之成为一种技术可靠、经济合理的新型填土材料。国外(如日本)的淤泥固化多采用专用的驳船，其设备要求高，自动化程度高，成本也很高。这种淤泥的固化成本大于每立方米200元人民币，这种工艺不适合于我国的国情。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种施工方便、操作简单，能够快速有效的淤泥固化技术操作方法。因而该工法一方面可以省去淤泥的二次处理，进而简化淤泥的固化程序，另一方面可以利用固化淤泥形成一种新型填土材料，应用于工程建筑，节省大量的砂石料。

技术方案：本方法结合我国的实际情况，利用管道内输送淤泥过程产生的剪切作用，直接在管道运输过程对淤泥添加固化剂进行拌和固化，保护环境，变废为宝。疏浚淤泥的运输采用管道运输，其距离一般到2～3km。管道淤泥固化工法就是在淤泥的管道运输过程中，向管道中加入固化剂(如水泥浆液)，利用高压空气的推动作用，使得淤泥和水泥的混合物在管道内剪切滚动和搅拌。在运输管道的出口可以得到搅拌均匀的水泥固化土，从而得到一种新型填筑材料。

该项发明主要是利用淤泥在管道内的运输过程进行淤泥固化，形成一种新型的淤泥固化处理技术。具体施工操作步骤如下：

1)将待固化的淤泥进行室内固化试验，确定待固化淤泥的无侧限抗压强度q_u与总水灰比W/C的关系 $q_u=k_1{(W/C)}^{k_2},$ 根据固化淤泥的无侧限抗压强度即目标强度q_u确定目标总水灰比W/C及其目标含水量W；

2)将疏浚淤泥经过1cm规格的筛子，除去淤泥中的漂石、动植物遗骸等的直径大于1cm颗粒；

3)测定过筛后的淤泥含水量，保证淤泥在运输管道内的流动性能，如需要根据目标含水量的要求加入的水，调节淤泥的流动性能；

4)向运输管道内输入水泥浆液，根据目标总水灰比和目标含水量调节水泥浆液的水灰比；

5)在高压气体的作用下，淤泥加水泥浆混合物向前流动并充分混合，在管道出口得到搅拌均匀的水泥固化淤泥；随龄期的增加，固化淤泥强度增加，从而得到一种新型填筑材料。

无侧限抗压强度q_u与总水灰比W/C的关系 $q_u=k_1{(W/C)}^{k_2}$ 中，k₁和k₂是与土性参数和水泥特性相关的参数，由室内固化试验确定得到，k₁的范围为10～200kPa，k₂的范围为0.5～1.0。

有益效果：管道淤泥固化处理工法施工方便、操作简单。其优点主要有：

(1)该工法不需要大型的淤泥固化工厂，同时也不需要大型的淤泥固化设备，简化淤泥固化程序，直接利用淤泥的管道运输过程进行淤泥固化；

(2)能够变废为宝，不仅可以减少环境污染，保护环境，还可以通过淤泥固化生产一种新型填土材料，应用于工程建筑，节省大量的砂石料。

附图说明

图1为淤泥固化的流程示意图。

图2为淤泥+水泥浆混合物在运输管道内的运动模式图。

以上的图中有：水泵1，流量计2，高压泥浆气泵3，淤泥浆4，淤泥运输管道5，水泥浆与泥浆混合物6，水泥浆泵7，搅拌器8，过滤后淤泥9。

图3为固化土无侧限抗压强度q_u与总水灰比W/C关系图。图中：k₁和k₂为固化淤泥的无侧限抗压强度q_u与总水灰比W/C的关系 $q_u=k_1{(W/C)}^{k_2}$ 中的系数，在图3的log(q_u)和log(W/C)坐标中log(k₁)为W/C为1时log(q_u)值，即为该坐标的截距，而k₂为log(q_u)～log(W/C)关系的斜率。

具体实施方式

福建闽江口某近海域需要填陆造地，拟采用管道淤泥固化的方法进行造陆。该海域的海积淤泥的含水量为105％，容重为1.5吨/m³，工程中要求固化后的淤泥90天龄期时强度达到200kPa。

1)经过对该淤泥的室内配合比试验测得，该淤泥经过固化后90天龄期的无侧限抗压强度q_u与总水灰比W/C的关系式中系数k₁和k₂分别为50和0.8，因而可以推算出满足设计强度要求时，总水灰比W/C为5.6。经过测定当混合物的含水量在150％时，其流动性很好，因而取目标含水量为150％。因此，每立方米的淤泥需添加的水泥为1700*1.5/2.5/5.6＝182kg。

2)将疏浚淤泥经过1cm规格的筛子，除去淤泥中的漂石、动植物遗骸等的直径大于1cm颗粒；

3)过筛后淤泥的含水量为105％，在高压泥浆气泵的压力作用下能流动，因此不需要再往淤泥中添加水。

4)总目标含水量W为150％，而海积淤泥的含水量为105％，为此每立方米的还需添加238kg的水，于是水泥浆液的水灰比为182/238＝1.25；

5)在高压气体的作用下，淤泥加水泥浆混合物向前流动并充分混合，在管道出口得到搅拌均匀的水泥固化淤泥；随龄期的增加，固化淤泥强度增加，从而得到一种新型填筑材料。

Claims (2)

1.一种管道淤泥固化处理方法，特征是本方法包含如下操作步骤：

1)将待固化的淤泥进行室内固化试验，确定待固化淤泥的无侧限抗压强度q_u与总水灰比W/C的关系 $q_u=k_1{(W/C)}^{k_2},$ 根据固化淤泥的无侧限抗压强度即目标强度q_u确定目标总水灰比W/C及其目标含水量W；

2)将疏浚淤泥经过1cm规格的筛子，除去淤泥中的漂石、动植物遗骸等的直径大于1cm颗粒；

3)测定过筛后的淤泥含水量，保证淤泥在运输管道内的流动性能，如需要根据目标含水量的要求加入的水，调节淤泥的流动性能；

4)向运输管道内输入水泥浆液，根据目标总水灰比和目标含水量调节水泥浆液的水灰比；

5)在高压气体的作用下，淤泥加水泥浆混合物向前流动并充分混合，在管道出口得到搅拌均匀的水泥固化淤泥；随龄期的增加，固化淤泥强度增加，从而得到一种新型填筑材料。

2.根据权利要求1所述的管道淤泥固化处理方法，其特征是待固化淤泥的无侧限抗压强度q_u与总水灰比W/C的关系 $q_u=k_1{(W/C)}^{k_2}$ 中，k₁和k₂是与土性参数和水泥特性相关的参数，由室内固化试验确定得到，k₁的范围为10～200kPa，k₂的范围为0.5～1.0。

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