JP2023517780A

JP2023517780A - インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置及び方法

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Publication number: JP2023517780A
Application number: JP2021570216A
Authority: JP
Inventors: 金亜偉; 鄭明明; 王軍; 蒋君南; 王敏超; 銭明; 王小東; 蒋楚生; 黄献璋; 賀鋼; 鄒川; 曾惜
Original assignee: Jiangsu Xintai Geotechnical Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Xintai Geotechnical Technology Co Ltd
Priority date: 2021-01-18
Filing date: 2021-11-01
Publication date: 2023-04-27
Also published as: CN112878308B; WO2022151807A1; CN112878308A

Abstract

本発明は、インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置及び方法を提供し、軟土地盤技術分野に属する。前記装置は、超低水位減水増圧管と、排水コンポーネントと、を備え、芯管が土体の上部に挿設され、芯管の上端部が土体の上方まで延在し、管路を介して気液分離タンクと連通し、真空装置が気液分離タンクに接続される。排水コンポーネントは、ろ過膜を含み、ろ過膜が土体内に挿設され、前記ろ過膜の下端部が土体の下部まで延在する。まず、超低水位減水増圧管により、土体の上部の水を吸引して排出し、土体の上部の泥土を浮遊状態から湿潤状態に変更し、土体の上部の泥土は、下部の土に対して荷重を形成し、下部の土は、上部の泥土からの圧力を受け、また、排水コンポーネントによる吸引の役割により、下部の土体内の水を上部に吸引しやすく、水の吸引をより完全にし、続いて、超低水位減水増圧管により、土体の上部の水を排出し、軟土層全体の圧密を完了する。土体の圧密強度を大幅に向上させる。【選択図】図１

Description

本発明は、軟土地盤技術分野に関し、インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置及び方法に関する。

河、湖におけるスラッジの圧密処理及び海洋の埋め立て、軟質地盤の処理プロセスにおいて、含水量が極めて高いスラッジに対して迅速に排水と圧密を行うことを可能にするために、一般的には、真空予圧圧密工法技術を用いる。圧密工法において、スラッジにおいて互いに離される排水板（例えば、間隔８０－１２０ｃｍ）を打設する必要がある。排水板に対して排水負圧を印加することによって、スラッジにおける水を迅速に排出し、それにより、スラッジの迅速な圧密を実現させる。しかしながら、このような方法において、下層のスラッジの圧密強度が低く、後続で、強度が低く、土砂崩れが発生しやすく、工事後の沈降が大きいといういくつかの問題を引き起こす。また、従来の圧密技術において、揚水時に、大量のスラッジを運ぶことが多く、管路の閉塞を引き起こしやすく、機器の耐用年数に影響を及ぼす。

本発明は、従来技術に存在する上記問題に対して、インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水方法を提供する。本発明が解決しようとする技術的課題は、軟土層の圧密強度を如何に向上させるかである。

本発明の目的は、下記技術的解決手段により実現することができる。

Ｓ１において、土体内に挿入される超低水位減水増圧管により真空引き減水を行い、水位を－１５～－３メートルに降下させる。

Ｓ２において、更に、土体内に挿入される排水コンポーネントにより、水を土体の上部に吸引し、排水コンポーネントにより真空引きを行い、水位を－３～－１．５メートルに上昇させる時に真空引きを停止する。

Ｓ３において、土体の強度が硬質になる時、ステップＳ１、Ｓ２を終了し、深部のスラッジ圧密を完了する。

具体的には、ステップＳ１において、超低水位減水増圧管の芯管を土体の上部に挿入し、芯管と気液分離タンクを接続し、気液分離タンクと真空装置を接続し、真空装置を起動し、土体の上部の水を吸引する。

具体的には、ステップＳ２において、排水コンポーネントのろ過膜を土体に挿入し、ろ過膜の下端部を土体の下部まで延在させ、ろ過膜の上端部を排水コンポーネントの排水管に接続し、排水管と真空装置を接続し、真空装置を起動し、土体の下部の水を土体の上部に吸引する。

本発明のもう１つの目的は、インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置を提供することである。前記装置は、
芯管と、ろ過管と、気液分離タンクと、真空装置と、を含み、前記芯管が土体の上部に挿設され、前記ろ過管が前記芯管の下部を被覆し、前記芯管の上端部が土体の上方まで延在し、管路を介して前記気液分離タンクと連通し、前記真空装置が前記気液分離タンクに接続される超低水位減水増圧管と、
ろ過膜を含み、前記ろ過膜が土体内に挿設され、前記ろ過膜の下端部が土体の下部まで延在する排水コンポーネントと、を備える。

上記インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置において、前記芯管の底部に給水口が設けられ、前記ろ過管は、前記給水口を被覆する。

上記インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置において、前記ろ過管は、骨格と、ろ過メッシュと、保護カバーと、を含み、前記骨格は、前記芯管の下部の外側面に設けられ、前記ろ過メッシュは、前記骨格の外側面を被覆し、前記骨格内に複数の貫通孔が設けられ、前記保護カバーは、前記骨格の下部の外側に設けられ、前記保護カバー内に、テーパー型チャンバーが設けられ、前記テーパー型チャンバーは、前記給水口に連通する。

上記インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置において、前記保護カバーの下部は、テーパー型となるように設けられる。

上記インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置において、前記排水コンポーネントは、排水管と、真空装置と、を更に含み、前記排水管の両側壁にいずれも挿入口が設けられ、前記ろ過膜の上端部は、挿入口を介して前記排水管内に挿接され、前記排水管は、前記ろ過膜の開孔に連通し、前記排水管は、前記真空装置に連通し、前記ろ過膜と前記排水管は十字状に設けられる。

上記インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置において、前記真空装置は、真空ポンプである。

上記インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置において、前記土体上に立坑が設けられ、前記気液分離タンクは、前記立坑内に配置される。

従来技術に比べて、本発明の利点は以下のとおりである。

本インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水方法において、まず、超低水位減水増圧管により、土体の上部の水を吸引して排出し、土体の上部の泥土を浮遊状態から湿潤状態に変更し、土体の上部の泥土は、下部の土に対して荷重を形成し、下部の土は、上部の泥土からの圧力を受け、また、排水コンポーネントによる吸引の役割により、下部の土体内の水を上部に吸引しやすく、水の吸引をより完全にし、続いて、超低水位減水増圧管により、土体の上部の水を排出し、軟土層全体の圧密を完了する。土体の圧密強度を大幅に向上させる。

本インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置の構造を示す概略図である。超低水位減水増圧管を示す概略図である。排水コンポーネントを示す概略図である。本インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水方法を示すフローチャートである。

以下では、本発明の具体的な実施例を示し、本発明の技術的解決手段を参照しながら、更に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されない。

理解すべきこととして、用語「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「水平」、「頂部」、「内部」などにより指示される方位又は位置関係は、図面に基づいて示される方位又は位置関係であり、本発明の記述及び記述の簡略化を図るためのものだけであり、示される装置又は素子が特定の方位、特定の方位による構造及び操作を有しなければならないことを指示又は暗示するものではないため、本発明を制限するものと理解されるべきではない。

用語「第１」、「第２」、「第３」は、目的を記述するためのものだけであり、相対的な重要性を指示又は暗示すると、或いは、指定された技術的特徴の数を暗黙的に指定すると理解してはならない。よって、「第１」、「第２」、「第３」と限定した特徴は、１つ以上の当該特徴を明示し又は暗黙的に含むことができる。本発明の記述において、別途説明しない限り、「１組」の意味は、２つ又は２つ以上である。

図４に示すように、本インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水方法は下記ステップを含む。

Ｓ１において、土体７内に挿入される超低水位減水増圧管１により真空引き減水を行い、水位を－１５～－３メートルに降下させ、超低水位減水増圧管１の芯管２を土体７の上部に挿入し、芯管２と気液分離タンク５を接続し、気液分離タンク５と真空装置６を接続し、真空装置６を起動し、土体７の上部の水を吸引する。

Ｓ２において、更に、土体７内に挿入される排水コンポーネント９により、水を土体７の上部に吸引し、排水コンポーネント９により真空引きを行い、水位を－３～－１．５メートルに上昇させる時に真空引きを停止する。具体的には、排水コンポーネント９のろ過膜９．３を土体７内に挿入し、ろ過膜９．３の下端部を土体７の下部まで延在させ、ろ過膜９．３の上端部を排水コンポーネント９の排水管９．１に接続し、排水管９．１と真空装置６を接続し、真空装置６を起動し、土体７の下部の水を土体７の上部に吸引する。

Ｓ３において、土体７の強度が硬質になる時、ステップＳ１、Ｓ２を終了し、深部のスラッジ圧密を完了する。

本インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水方法において、まず、超低水位減水増圧管１により、土体７の上部の水を吸引して排出し、土体７の上部の泥土を浮遊状態から湿潤状態に変更し、土体７の上部の泥土は、下部の土に対して荷重を形成し、下部の土は、上部の泥土からの圧力を受け、また、排水コンポーネント９による吸引の役割により、下部の土体７内の水を上部に吸引しやすく、水の吸引をより完全にし、続いて、超低水位減水増圧管１により、土体７の上部の水を排出し、軟土層全体の圧密を完了する。土体７の圧密強度を大幅に向上させる。

図１－３に示すように、本発明のもう１つの目的は、インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置を提供することである。前記装置は、超低水位減水増圧管１と、排水コンポーネント９と、を備え、前記超低水位減水増圧管１は、芯管２と、ろ過管３と、気液分離タンク５と、真空装置６と、を含み、前記芯管２は、土体７の上部に挿設され、前記ろ過管３は、前記芯管２の下部を被覆し、前記芯管２の上端部は、土体７の上方まで延在し、管路４を介して前記気液分離タンク５と連通し、前記真空装置６は、前記気液分離タンク５に接続される。前記排水コンポーネント９は、ろ過膜９．３を含み、前記ろ過膜９．３は、土体７内に挿設され、前記ろ過膜９．３の下端部は土体７の下部まで延在する。

ろ過膜９．３として、本出願者が独自開発した製品を用い、具体的には、本出願者が提出した中国特許ＣＮ１０１６１４００６Ａを参照し、即ち、ろ過膜９．３は、中国特許ＣＮ１０１６１４００６Ａにおける排水板であり、ろ過膜９．３の構造に対してここで詳細な説明を省略することに留意されたい。土体７の上部は、土体７の－３～０メートルであり、土体７の下部は、土体７の－１５～－３メートルである。

本実施例において、図２に示すように、２組の超低水位減水増圧管１及び１組の排水コンポーネント９が設けられる。他の実施例において、複数組の超低水位減水増圧管１及び複数組の排水コンポーネント９を設けてもよい。複数組の超低水位減水増圧管１及び複数組の排水コンポーネント９により同時に排水を行うことによって、揚水効率を向上させ、更に、軟土層の圧密効率を向上させることができる。超低水位減水増圧管１及び排水コンポーネント９の数を限定しない。

本インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置において、芯管２は、土体７の上部に挿入され、ろ過管３は、芯管２の下部を被覆する。ろ過管３は、砂土が芯管２内に入ることを効果的に防止し、芯管２の閉塞を避けることができる。芯管２の上端部は、土体７の上方まで延在し、管路４を介して気液分離タンク５に連通する。真空装置は、気液分離タンク５に接続される。装置を起動すると、気液分離タンク５が負圧を形成し、土体７の上部の水が圧力差による作用下で芯管２に沿って気液分離タンク５内に入り、土体７の上部の水の吸引を実現させる。ろ過膜９．３は、土体７内に挿設され、ろ過膜９．３の下端部は、土体７の下部まで延在し、土体７の下部の見オズは、土体７の上部の圧力及びろ過膜９．３の毛細管現象の作用下で、ろ過膜９．３に沿って土体７の下部から土体７の上部に上昇する。この時、更に、超低水位減水増圧管１により、土体７の下部から土体７の上部に上昇した水を気液分離タンク５に吸引し、１サイクルの揚水を完了する。上記超低水位減水増圧管１及び排水コンポーネント９による揚水を繰り返し、軟土層全体の圧密を完了する。本インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置は、まず、超低水位減水増圧管１により、土体７の上部の水を吸引して排出し、土体７の上部の泥土を浮遊状態から湿潤状態に変更し、土体７の上部の泥土は、下部の土に対して荷重を形成し、下部の土は、上部の泥土からの圧力を受け、また、排水コンポーネント９による吸引の役割により、下部の土体７内の水を上部に吸引しやすく、水の吸引をより完全にし、続いて、超低水位減水増圧管１により、土体７の上部の水を排出し、軟土層全体の圧密を完了する。土体７の圧密強度を大幅に向上させる。

図１及び図２に示すように、本実施例において、前記芯管２の底部に給水口２．１が設けられ、前記ろ過管３は、前記給水口２．１を被覆する。具体的には、前記ろ過管３は、骨格３．１と、ろ過メッシュ３．２と、保護カバー３．３と、を含み、前記骨格３．１は、前記芯管２の下部の外側面に設けられ、前記ろ過メッシュ３．２は、前記骨格３．１の外側面を被覆し、前記骨格３．１内に複数の貫通孔３．１１が設けられ、前記保護カバー３．３は、前記骨格３．１の下部の外側に設けられ、前記保護カバー３．３内に、テーパー型チャンバー３．３１が設けられ、前記テーパー型チャンバー３．３１は、前記給水口２．１に連通する。該構造において、骨格３．１は、芯管２の下部の外側面に設けられ、骨格３．１内に複数の貫通孔３．１１が設けられ、ろ過メッシュ３．２は、骨格３．１の外側面を被覆する。ろ過メッシュは、泥砂が芯管２内に入ることを防止し、芯管２の耐用年数を確保する。保護カバー３．３は、骨格３．１の外側面に設けられ、保護カバー３．３内にテーパー型チャンバー３．３１が設けられ、テーパー型チャンバー３．３１は、給水口２．１に連通する。土体７の上部の水を吸引する時、水は、ろ過メッシュ３．２を透過する。ろ過メッシュ３．２は、砂土を効果的に遮断し、閉塞を避けることができる。ろ過メッシュ３．２を透過する水は、骨格３．１の貫通孔３．１１に沿って保護カバー３．３のテーパー型チャンバー３．３１内に入る。テーパー型チャンバー３．３１と給水口２．１が連通するため、負圧の作用下で、テーパー型チャンバー３．３１内の水は、給水口２．１から芯管２内に入り、更に、芯管２により、気圧分離タンク５内に吸引し、土体７の上部の水の吸引を実現させる。

図２に示すように、本実施例において、前記保護カバー３．３の下端部は、テーパー型となるように設けられる。該構造において、前記保護カバー３．３の下端部がテーパー型となるように設けられ、土体７に挿入される時、テーパー型となるように設けられる保護カバー３．３は、土体７内に挿入しやすい。

図１及び図３に示すように、本実施例において、前記排水コンポーネント９は、排水管９．１と、真空装置６と、を更に含み、前記排水管９．１の両側に挿入口が設けられ、前記ろ過膜９．３の上端部は、挿入口を介して前記排水管９．１内に挿接され、前記排水管９．１は、前記ろ過膜９．３の開孔に連通し、前記排水管９．１は、前記真空装置６に連通し、ろ過膜９．３と前記排水管９．１は十字状に設けられる。該構造において、ろ過膜９．３の上端部は、挿入口を介して排水管９．１内に挿接され、排水管９．１は、ろ過膜９．３の開孔に連通し、排水管９．１は、真空装置６に接続される。真空装置６を起動することによって、負圧を形成し、土体７の下部の水を土体７の上部に吸引することを更に速くし、軟土層の圧密効率を向上させる。

図１に示すように、本実施例において、前記真空装置６は、真空ポンプである。他の実施例において、真空装置６は、他の真空引き可能な機器であってもよく、ここで限定しない。

図１に示すように、本実施例において、前記土体７上に立坑８が設けられ、前記気液分離タンク５は、前記立坑８内に配置される。該構造において、土体７上に立坑８が設けられ、気液分離タンク５が前記立坑８内に配置されることによって、気液分離タンク５の高さを低下させ、土体７の上部の揚水速度を速くし、軟土層の圧密効率を向上させることができる。

本発明における具体的実施例は、本発明の精神に対して例を挙げて説明するものだけである。当業者は記載した具体的な実施例に対して様々な変更、補充、または類似方法による代替を行うことが可能であるが、それが本発明の構想から逸脱し、または添付した特許請求の範囲を超えることはない。

１超低水位減水増圧管、２芯管、２．１給水口、３ろ過管、３．１骨格、３．１１貫通孔、３．２ろ過メッシュ、３．３保護カバー、３．３１テーパー型チャンバー、４管路、５気液分離タンク、６真空装置、７土体、８立坑、９排水コンポーネント、９．１排水管、９．２挿入口、９．３ろ過膜。

Claims

インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水方法であって、
土体（７）内に挿入される超低水位減水増圧管（１）により真空引き減水を行い、水位を－１５～－３メートルに降下させるステップＳ１と、
更に、土体（７）内に挿入される排水コンポーネント（９）により、水を土体（７）の上部に吸引し、排水コンポーネント（９）により真空引きを行い、水位を－３～－１．５メートルに上昇させる時に真空引きを停止するステップＳ２と、
土体（７）の強度が硬質になる時、ステップＳ１、Ｓ２を終了し、深部のスラッジ圧密を完了するステップＳ３と、を含む、インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水方法。
ステップＳ１において、超低水位減水増圧管（１）の芯管（２）を土体（７）の上部に挿入し、芯管（２）と気液分離タンク（５）を接続し、気液分離タンク（５）と真空装置（６）を接続し、真空装置（６）を起動し、土体（７）の上部の水を吸引することを特徴とする
請求項１に記載のインタラクティブ真空予圧軟土圧密減水方法。
ステップＳ２において、排水コンポーネント（９）のろ過膜（９．３）を土体（７）に挿入し、ろ過膜（９．３）の下端部を土体（７）の下部まで延在させ、ろ過膜（９．３）の上端部を排水コンポーネント（９）の排水管（９．１）に接続し、排水管（９．１）と真空装置（６）を接続し、真空装置（６）を起動し、土体（７）の下部の水を土体の上部に吸引することを特徴とする
請求項１に記載のインタラクティブ真空予圧軟土圧密減水方法。
インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置であって、
芯管（２）と、ろ過管（３）と、気液分離タンク（５）と、真空装置（６）と、を含み、前記芯管（２）が土体（７）の上部に挿設され、前記ろ過管（３）が前記芯管（２）の下部を被覆し、前記芯管（２）の上端部が土体（７）の上方まで延在し、管路（４）を介して前記気液分離タンク（５）と連通し、前記真空装置（６）が前記気液分離タンク（５）に接続される超低水位減水増圧管（１）と、
ろ過膜（９．３）を含み、前記ろ過膜（９．３）が土体（７）内に挿設され、前記ろ過膜（９．３）の下端部が土体（７）の下部まで延在する排水コンポーネント（９）と、を備える、インタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置。
前記芯管（２）の底部に給水口（２．１）が設けられ、前記ろ過管（３）は、前記給水口（２．１）を被覆することを特徴とする
請求項４に記載のインタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置。
前記ろ過管（３）は、骨格（３．１）と、ろ過メッシュ（３．２）と、保護カバー（３．３）と、を含み、前記骨格（３．１）は、前記芯管（２）の下部の外側面に設けられ、前記ろ過メッシュ（３．２）は、前記骨格（３．１）の外側面を被覆し、前記骨格（３．１）内に複数の貫通孔（３．１１）が設けられ、前記保護カバー（３．３）は、前記骨格（３．１）の下部の外側に設けられ、前記保護カバー（３．３）内に、テーパー型チャンバー（３．３１）が設けられ、前記テーパー型チャンバー（３．３１）は、前記給水口（２．１）に連通することを特徴とする
請求項５に記載のインタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置。
前記保護カバー（３．３）の下部は、テーパー型となるように設けられることを特徴とする
請求項６に記載のインタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置。
前記排水コンポーネント（９）は、排水管（９．１）と、真空装置（６）と、を更に含み、前記排水管（９．１）の両側壁にいずれも挿入口が設けられ、前記ろ過膜（９．３）の上端部は、挿入口を介して前記排水管（９．１）内に挿接され、前記排水管（９．１）は、前記ろ過膜（９．３）の開孔に連通し、前記排水管（９．１）は、前記真空装置（６）に連通し、前記ろ過膜（９．３）と前記排水管（９．１）は十字状に設けられることを特徴とする
請求項４に記載のインタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置。
前記真空装置（６）は、真空ポンプであることを特徴とする
請求項８に記載のインタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置。
前記土体（７）上に立坑（８）が設けられ、前記気液分離タンク（５）は、前記立坑（８）内に配置されることを特徴とする
請求項４に記載のインタラクティブ真空予圧軟土圧密減水装置。