用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)及其運行方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)及其運行方法，該系統(tǒng)由陰陽電極、塑料硬管主干排水管、真空泵、將交流電轉(zhuǎn)變成直流電的整流機以及振蕩器等組成。該固化系統(tǒng)通過真空負壓抽濾排水和電滲強化排水的組合工藝強化吹填土的固化，提高了吹填土的固化效果；在真空?電滲固化后期，在產(chǎn)生的裂縫中人工灌漿從而使得土體裂縫被充實，同時，通過采用振蕩法來回振蕩，降低吹填土受力不均勻，減小吹填土基面裂縫產(chǎn)生數(shù)量、降低裂縫產(chǎn)生規(guī)模，從而進一步提高吹填土真空電滲的固化效果。該組合工藝不僅能夠起到強化吹填土的固化效果，同時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，固化周期短，是一種快速實現(xiàn)吹填土固化的工藝。
【專利說明】
用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)及其運行方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種建造圍海造陸的吹填土固化的方法，具體涉及一種用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)及其運行方法。
【背景技術(shù)】
[0002]長三角、珠三角和濱海經(jīng)濟帶等沿海地區(qū)經(jīng)濟快速增長，但是土地資源有限，經(jīng)濟開發(fā)過程中需要大量的土地資源，填海造陸工程成為沿海地區(qū)解決土地資源緊缺的途徑。填海造陸最理想的吹填材料是中粗砂，然而很多沿海地區(qū)由于砂源緊缺，填海造陸過程中如果大面積的采用中粗砂還帶來極大的經(jīng)濟負擔，而近海沉積的粘性土作為一種流化態(tài)軟粘土通過栗吹填后形成圍海造陸吹填材料。吹填土含水率高、鹽分濃度大，同時質(zhì)軟不易進行人工作業(yè)。
[0003]目前可采用的吹填土固化技術(shù)比較多，如堆載預壓法、真空預壓法、真空電滲法、強夯法、動力排水固結(jié)法以及真空聯(lián)合堆載預壓法等得到了廣泛的研究和工程實際應用。強夯法處理效果好，但是處理過程中需要地基具有一定的承載力使得大型夯實儀器能夠作業(yè);真空預壓法存在地基表面固化效果不均勻，同時存在固化周期長、固化后期開裂的的弊端;真空電滲法作為一種深度脫水技術(shù)，固化效果好并且應用范圍廣，但是存在固化周期長的弊端。這些固化技術(shù)需要大型設(shè)備輔助，施工難度和強度都很大，不僅對場地承載力有較高的要求，而且存在工程投資資金高，固化周期長，固化效果因地變化大等特點。因此，如何快速處理含水率很高的吹填土稱為圍海造陸施工過程中的難題。提供一種固化周期短、固化效果好的吹填土固化技術(shù)成為圍海造陸工程工期和工程質(zhì)量能否達標的重要技術(shù)保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)及其運行方法。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)，包括布置在吹填土上的真空電滲排水系統(tǒng)，所述吹填土上還布置有動力振蕩系統(tǒng)。
[0006]具體地，所述真空電滲排水系統(tǒng)服務吹填土面積15m2，每個系統(tǒng)包含一個振蕩器、10對陰陽電極、一個整流機、兩個多觸點開關(guān)及其相關(guān)電路導線、四臺真空栗及其相關(guān)排水管件、彎頭，整個真空電滲排水系統(tǒng)安裝在真空膜下。
[0007]具體地，所述陰陽電極包括陽極鈦管和陰極鈦管，所述陰極鈦管表面具有拉縫形成的寬4mm的縫口，并包裹有用于過濾吹填土顆粒的土工布，所述陰陽電極的頂部與排水管相連通。
[0008]具體地，所述動力振蕩系統(tǒng)采用單相附著式平板振蕩器，接觸底面大小為40*30cm，振蕩頻率為2840次/min，振蕩力為30kg。
[0009]具體地，所述真空栗采用真空射流栗。
[0010]本發(fā)明同時提出上述用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)的運行方法，是通過真空電滲排除吹填土中水分，真空電滲后期聯(lián)合動力振蕩強化吹填土固化效果。
[0011]具體地，該運行方法包括以下步驟:
[0012](I)采用常規(guī)栗輸送管口吹填方法將近海的流態(tài)海泥吹填到指定區(qū)域，吹填高度接近3.5?4m，在吹填土表面鋪設(shè)0.3m的砂墊層；
[0013](2)采用夯粧機將鈦電極打入地基中，電極高度4.Sm，相鄰的同性電極間距為
0.6m，相隔的異性電極間距為1.5m;
[0014](3)陰極電極采用拉縫工藝從而在電極表面形成大量的縫口，縫口寬度為4mm，在電極表面包裹一層土工布，陽極電極不拉縫，不包裹土工布；
[0015](4)陰極電極頂部通過彎頭鏈接閥門，閥門鏈接塑料硬管，塑料硬管通過三通鏈接到排水主干管，排水主干管鏈接到真空栗；
[0016](5)通過整流機將220V交流電源整流成100V直流電源，通過調(diào)節(jié)旋鈕使得電壓在O?100V可調(diào)，膠皮導線將整流機和多觸點開關(guān)鏈接，再用膠皮導線將多觸點開關(guān)和電極鏈接；
[0017](6)真空電滲后，吹填土表面具有相當?shù)某休d強度，利用栗繼續(xù)輸送新鮮吹填土，人工推動振蕩器機械臂均勻振蕩吹填土表面，推動速度保持3m/min，并且來回推動三次。
[0018]具體地，先開啟真空電滲脫水，吹填土中大量的易去除水首先被真空負壓排出，然后在電滲作用下，吹填土中較難去除的水分迀移到陰極，陰極處富集的水分被真空負壓繼續(xù)排出；真空電滲14天后，采用振蕩器來回平整三次后，繼續(xù)加入新鮮的吹填土，新鮮的吹填土泥漿灌入產(chǎn)生的縫隙中，并且增加了吹填土基面高度，再進行真空-電滲-動力振蕩后完成吹填土的固化工程。
[0019]使用時，本發(fā)明的用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)，由陰陽電極、包皮導電電路、將交流電轉(zhuǎn)變成直流電的整流機、塑料硬管主干排水管、真空栗、振蕩器等組成，一個真空-電滲-動力振蕩固化系統(tǒng)服務吹填土面積15m2，每個系統(tǒng)包含一個振蕩器、10對陰陽電極、一個整流機、兩個多觸點開關(guān)及其相關(guān)電路導線、四臺真空栗及其相關(guān)排水管件、彎頭，整個系統(tǒng)及其附件均安裝在真空膜下;所述陰陽電極是有鈦材質(zhì)的陰電極和鈦材質(zhì)的陽電極，采用拉縫工藝在陰電極表面鋸出幾條寬度為4_的縫口，同時在電極表面包裹一層土工布，土工布過濾掉吹填土顆粒，而水分通過縫口進入電極再利用真空負壓快速進入塑料硬管主干排水管；所述塑料硬管主干排水管采用絞絲工藝并且絞絲部位纏幾層生膠帶后，通過90度轉(zhuǎn)接彎頭和陰電極鏈接;所述振蕩器在真空電滲固化后期人工推動在吹填土表面振蕩，振蕩器在人工推動下速度保持3m/min，并且來回推動三次；所述整流機鏈接到220V交流電，兩個正負接頭輸出直流電，通過導線鏈接到多觸點開關(guān)，從而輸出直流電。整流機選用高頻整流機，通過旋鈕調(diào)節(jié)輸出直流電壓O?100V，整流機導線鏈接到多觸點開關(guān)，從而每個多觸點開關(guān)有可以輸出三個線路。
[0020]施工過程中首先用夯裝機將包裹了土工布的電極打入吹填土并且深入從而使得電極固定;然后用90度彎頭將電極和排水支管鏈接起來，鏈接處纏繞生膠帶，保持裝置氣密性;然后將塑料排水支管和排水主干管用彎頭鏈接起來，鏈接處纏繞生膠帶;最后用塑料軟管鏈接到真空射流栗。安裝完排水系統(tǒng)后，采用瀝青將導線和電極粘接起來，瀝青可以使接頭處不裸露到空氣中，然后將包皮導線鏈接到多觸點開關(guān)上，再將整流機和多觸點開關(guān)用導線鏈接起來。
[0021]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著的進步:
[0022](I)利用真空電滲技術(shù)強化吹填土的脫水效果，真空預壓作為一種傳統(tǒng)的快速脫水技術(shù)，可以將陰極電極管附近的水分迅速排除吹填土;同時，電滲作用作為一種先進的脫水技術(shù)，電滲過程中，在電場的作用下能夠?qū)⒋堤钔林械淖杂伤?，孔隙水，甚至是毛細水迀移到陰極，通過陰極的真空預壓作用將水分排除吹填土?？梢?，真空電滲作用具有更強的脫水效果，同時能夠節(jié)省吹填土固化工程周期。
[0023](2)鈦管電極有很強的化學穩(wěn)定性，具有防酸，防高鹽水，防腐蝕性能，電滲過程中，陽極和陰極發(fā)生水的電解作用產(chǎn)生局部強酸和強堿環(huán)境，而鈦管能夠持續(xù)作用，不會產(chǎn)生電極腐蝕導致電極斷裂現(xiàn)象。
[0024]真空電滲后期，吹填土表面和內(nèi)部會出現(xiàn)大量的裂縫，這些裂縫是由于電泳作用導致的吹填土受力不均勻產(chǎn)生的，同時電滲作用使得水分從陽極向陰極定向迀移也會產(chǎn)生裂縫，這些裂縫增大了電極部位的接觸電阻和吹填土的總電阻。通過采用振動器產(chǎn)生的均勻動力荷載，不僅可以對吹填土有很好的豎向的壓縮作用，人工推動振蕩器可以使得土體受力均勻，水平方向上擠壓裂縫周圍土體，從而降低吹填土在固化過程中的裂縫產(chǎn)生現(xiàn)象。
[0025](3)介于吹填土體產(chǎn)生的裂縫不僅影響到真空負壓抽濾效果和電滲作用，真空電滲動力振蕩強化吹填土固化后，通過栗繼續(xù)加入新鮮的吹填土，這些新鮮的吹填土流動態(tài)強，會迅速進入裂縫，增加了2.5m高度后，使得吹填土高度恢復原高度，繼續(xù)進行真空電滲動力振蕩固化作業(yè)，直到達到目標吹填土地基高度。
[0026](4)采用真空電滲聯(lián)合動力振蕩技術(shù)固化吹填土工程過程中，不僅固化效果好，能夠使得固化后吹填土的含固率達到65%，同時整個固化周期能夠控制在24天，大大降低了工程周期。
[0027]可見，本發(fā)明采用真空負壓排水和深度脫水工藝使得吹填土固化效果非常好；同時采用振蕩作業(yè)降低了真空電滲過程中裂縫產(chǎn)生現(xiàn)象，而且振蕩作業(yè)過程中結(jié)合灌漿法使得提高真空電滲固化效果;本工藝不僅固化效果好，同時解決了傳統(tǒng)吹填土固化周期長，便于工程化應用。
[0028]除了上面所述的本發(fā)明解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點外，本發(fā)明的用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)及其運行方法所能解決的其他技術(shù)問題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點，將結(jié)合附圖做出進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實施例一的系統(tǒng)不意圖；
[0030]圖2為圖1的A-A剖面圖；
[0031]圖3為圖1的B-B剖面圖；
[0032]圖4為陰極鈦管拉縫的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖中:1-真空栗;2-排水主干管;3-水平排水支管;4-振蕩器;5-陽極鈦管;6_陰極鈦管;7-整流機;8-多觸點開關(guān);9-地基；10-吹填土 ； 11-閥門；12-拉縫縫口 ； 13-90度彎頭；14-土工布；15-砂墊層。
【具體實施方式】
[0034]實施例一:
[0035]本實施例的真空-電滲-動力振蕩強化吹填土固化系統(tǒng)如圖1、圖2和圖3所示，是在淤泥質(zhì)土層地基9上部通過栗運輸吹填土 10，吹填土厚度達3.5m，然后平成場地在吹填土上部鋪設(shè)中粗砂的砂墊層15，高度0.3m，整個吹填土區(qū)域砌防滲墻，防止吹填土流動。如圖4所示，采用切割機在直徑為40mm的鈦管電極上拉縫，拉縫縫口 12的封口寬度為2mm，拉縫間距為500mm，然后將拉縫電極表面包裹一層土工布14。包裹后的電極用鐵絲固定，然后采用打粧機將陽極鈦管5和陰極鈦管6打入吹填土地基9中，鈦管底部深入淤泥質(zhì)土層0.5m，從而保持鈦管固定，相鄰同極鈦管間距為0.6m，相鄰異極鈦管間距為1.5m，在吹填土區(qū)域分別打入陰、陽電極。采用金屬制成的90度彎頭13將電極開口上部和塑料水平排水支管3鏈接，通過三通將水平排水支管3和排水主干管2鏈接，主干管和支管之間安裝閥門11，從而便于氣密性檢修，排水主干管2通過塑料軟管和真空栗I鏈接。利用包皮導線將同性電極鏈接，接觸部位用瀝青包裹;然后鏈接到多觸點開關(guān)8，接觸部位用瀝青固定，同時防止接觸部位裸露在空氣中，防止腐蝕和漏電危險；導線將多觸點開關(guān)8和整流機7鏈接從而形成整個電滲通電回路。并在吹填土區(qū)域地基上布置振蕩器4。
[0036]使用時，開啟真空栗和電滲整流機，從而形成真空-電滲脫水系統(tǒng)，運行10天左右后，污泥含水率能夠降低到70%左右，同時吹填土基面上有一定的承載力并且出現(xiàn)了大量的縫隙，這些縫隙大大增大了電滲系統(tǒng)的電阻，同時使得電滲過早結(jié)束，從而降低了吹填土固化效果;用栗繼續(xù)灌入吹填土泥漿，使得吹填土高度重新回到3.5m，采用人工推動振蕩器在吹填土區(qū)域地基上來回振蕩三次，振蕩過程中不僅壓縮了吹填土基面，增強了吹填土基面承載力，同時將泥漿灌入第一次真空電滲過程中形成的裂縫中，從而降低了整個電滲系統(tǒng)電阻，提高第二次真空電滲系統(tǒng)電阻，從而增強第二次真空電滲固化效果。第二次整個電滲繼續(xù)固化10天，每3天進行振蕩器來回振蕩三次，從而防止大面積裂縫產(chǎn)生，并且保持較高的電滲強度。整個真空-電滲-動力振蕩固化工程結(jié)束后，利用起粧機將電極排除，同時回填中粗砂土，并且用夯粧機夯實后，再次平整整個吹填土區(qū)域，固化過程結(jié)束。
[0037]實施例二:
[0038]廣州中船龍穴島造船基地位于虎門外珠江右岸，龍穴島圍墾區(qū)的東岸線上，2004年3月吹填淤泥高度4.3m，為了趕在2004年10月份完成淤泥固化后進行土建，工期十分緊張，淤泥根本無法進行正常的固化平整工作。再固化區(qū)域的13個區(qū)域中的6-13區(qū)采用真空-電滲-動力振蕩固化項目，固化總面積2.6萬平方米。
[0039]首先在固化區(qū)域建立淤泥擋墻，隨即鋪設(shè)真空電滲固化設(shè)備，真空電滲14h后，進行第一次動力荷載，第一遍荷載能為800?1000KN.m，連續(xù)來回荷載3遍，荷載后平整固化區(qū)域。進行第二次真空電滲固化14h，固化后動力荷載淤泥區(qū)。進行了 12天后，固化區(qū)基面承載力達到了 80KN/m2，基面土體含水率為58.4%,完全達到了地基土工施工強度。
[0040]整個工程固化歷時14天，加上設(shè)備采購和進場準備時間23天，整個工程耗時I個月，加固成本在80元/m2，固化效果好，滿足了土建方面對工期和工程質(zhì)量的要求。
【主權(quán)項】
1.一種用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)，包括布置在吹填土上的真空電滲排水系統(tǒng)，其特征在于:所述吹填土上還布置有動力振蕩系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)，其特征在于:所述真空電滲排水系統(tǒng)服務吹填土面積15m2，每個系統(tǒng)包含一個振蕩器、10對陰陽電極、一個整流機、兩個多觸點開關(guān)及其相關(guān)電路導線、四臺真空栗及其相關(guān)排水管件、彎頭，整個真空電滲排水系統(tǒng)安裝在真空膜下。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)，其特征在于:所述陰陽電極包括陽極鈦管和陰極鈦管，所述陰極鈦管表面具有拉縫形成的寬4_的縫口，并包裹有用于過濾吹填土顆粒的土工布，所述陰陽電極的頂部與排水管相連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)，其特征在于:所述動力振蕩系統(tǒng)采用單相附著式平板振蕩器，接觸底面大小為40*30cm，振蕩頻率為2840次/min，振蕩力為30kg。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)，其特征在于:所述真空栗采用真空射流栗。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)的運行方法，其特征在于:通過真空電滲排除吹填土中水分，真空電滲后期聯(lián)合動力振蕩強化吹填土固化效果。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)的運行方法，其特征在于包括以下步驟: (1)采用常規(guī)栗輸送管口吹填方法將近海的流態(tài)海泥吹填到指定區(qū)域，吹填高度接近3.5?4m，在吹填土表面鋪設(shè)0.3m的砂墊層； (2)采用夯粧機將鈦電極打入地基中，電極高度4.Sm，相鄰的同性電極間距為0.6m，相隔的異性電極間距為1.5m; (3)陰極電極采用拉縫工藝從而在電極表面形成大量的縫口，縫口寬度為4mm，在電極表面包裹一層土工布，陽極電極不拉縫，不包裹土工布； (4)陰極電極頂部通過彎頭鏈接閥門，閥門鏈接塑料硬管，塑料硬管通過三通鏈接到排水主干管，排水主干管鏈接到真空栗； (5)通過整流機將220V交流電源整流成100V直流電源，通過調(diào)節(jié)旋鈕使得電壓在O?100V可調(diào)，膠皮導線將整流機和多觸點開關(guān)鏈接，再用膠皮導線將多觸點開關(guān)和電極鏈接； (6)真空電滲后，吹填土表面具有相當?shù)某休d強度，利用栗繼續(xù)輸送新鮮吹填土，人工推動振蕩器機械臂均勻振蕩吹填土表面，推動速度保持3m/min，并且來回推動三次。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于近海造陸的吹填土的快速固化系統(tǒng)的運行方法，其特征在于:先開啟真空電滲脫水，吹填土中大量的易去除水首先被真空負壓排出，然后在電滲作用下，吹填土中較難去除的水分迀移到陰極，陰極處富集的水分被真空負壓繼續(xù)排出；真空電滲14天后，采用振蕩器來回平整三次后，繼續(xù)加入新鮮的吹填土，新鮮的吹填土泥漿灌入產(chǎn)生的縫隙中，并且增加了吹填土基面高度，再進行真空-電滲-動力振蕩后完成吹填土的固化工程。
【文檔編號】E02D3/11GK105839613SQ201610173697
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】王曉琳, 謝悅波, 蔣艷君, 高紅, 續(xù)會勇
【申請人】河海大學