一種新型排水固結(jié)系統(tǒng)及方法與流程

本發(fā)明涉及地基固結(jié)的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種新型的綜合真空水壓滲析可封堵的高壓固結(jié)系統(tǒng)及固結(jié)方法。

背景技術(shù)：

經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)國(guó)民的生活水平提高，使得污水量也越來(lái)越大，污水經(jīng)污水廠處理后形成的污泥通常采用填埋的方法進(jìn)行處理；在污泥填埋場(chǎng)區(qū)施工作業(yè)面臨著地基承載力極低的問(wèn)題。另一方面，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為滿足土地需求，沿海的一些城市會(huì)進(jìn)行填海造陸；填海造陸形成的軟土地基含水率高、強(qiáng)度低，不能滿足工程需要，需進(jìn)行加固處理，完成軟土地基預(yù)壓排水，固結(jié)沉降并提高軟土地基的承載力。自20世紀(jì)八十年代開始，真空預(yù)壓處理軟弱地基的方法開始在全球普遍應(yīng)用。隨著工程實(shí)踐的增多，真空預(yù)壓法的理論和技術(shù)不斷被完善，使之在實(shí)際工程中更具可行性，越來(lái)越適合污泥填埋地基和軟土地基的處理。

真空預(yù)壓法雖然在國(guó)內(nèi)外得到了普遍的使用，但也存在一些問(wèn)題。一是真空預(yù)壓法的預(yù)壓荷載最多為1個(gè)大氣壓，排水固結(jié)效果有上限，而且加固周期長(zhǎng)，一般真空預(yù)壓法的前期施工加上抽真空以及工后處理，整個(gè)過(guò)程需耗時(shí)兩到四個(gè)月；二是真空度損耗大，在真空度的豎向傳遞過(guò)程中，隨著深度加深而不斷耗散；三是真空預(yù)壓過(guò)程中，排水板容易淤堵，隨著真空預(yù)壓的不斷進(jìn)行，不能通過(guò)濾膜孔眼的土顆粒不斷在排水板周圍聚集，最后堵塞排水板；四是真空預(yù)壓結(jié)束后，打設(shè)的排水板仍然是排水通道，加大工后沉降；五是真空預(yù)壓法實(shí)際上一般只能取得60-80kpa的真空預(yù)壓荷載，處理后地基的承載力較低，軟土仍處于軟塑甚至流塑狀態(tài)，含水率較高，物理力學(xué)特性仍舊很差，之后往往還需要采用一些其它常規(guī)加固方法(如堆載預(yù)壓、強(qiáng)夯或樁基復(fù)合地基等)以進(jìn)一步提高承載力；六是現(xiàn)有的真空、堆載等預(yù)壓法對(duì)污泥填埋地基的排水固結(jié)效果不明顯，處理后土壤的含水率仍然非常高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決以上現(xiàn)有技術(shù)在固結(jié)污泥填埋地基、軟土地基時(shí)所具有的固結(jié)周期長(zhǎng)、排水板易堵塞、固結(jié)效果不明顯的技術(shù)缺陷，提供了一種綜合真空水壓滲析可封堵的高壓固結(jié)系統(tǒng)及其相應(yīng)的固結(jié)方法。

為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案是：

一種新型排水固結(jié)系統(tǒng)，即綜合真空水壓滲析可封堵的高壓固結(jié)系統(tǒng)，包括若干新型的排水板、真空管和真空泵，其中排水板通過(guò)真空管與真空泵連接及連通，所述排水固結(jié)系統(tǒng)還包括有鹽液儲(chǔ)存室、注氣增壓設(shè)備、注氣管和開關(guān)閥；其中所述排水板與真空管的一端、注氣管的一端連接及連通，注氣管的另一端與注氣增壓設(shè)備連接及連通，鹽液儲(chǔ)存室通過(guò)開關(guān)閥與注氣管連接及連通；

所述排水板的板芯包括有一體化設(shè)置的從左到右依次排列的若干條管道，所述排水板內(nèi)的若干條管道中，位于中部的管道與注氣管的一端連接及連通，其余的管道與真空管連接及連通；所述排水板內(nèi)的若干條管道在底部相互連通，使得液體和氣體可在其內(nèi)部循環(huán)；

所述排水板的板芯表面上依次覆蓋有一層滲析膜和一層土工布濾膜。

利用上述固結(jié)系統(tǒng)進(jìn)行固結(jié)的方法過(guò)程如下：

s1.將排水板打設(shè)入地基內(nèi)；

s2.啟用真空泵，利用真空泵的抽真空作用使得地基中水分進(jìn)入排水板的通道內(nèi)，并最終被抽取至真空泵，再通過(guò)排水溝排出場(chǎng)區(qū)；

s3.啟用真空泵持續(xù)一段時(shí)間后關(guān)閉真空泵，然后啟用注氣增壓設(shè)備向排水板內(nèi)注氣；

s4.重復(fù)執(zhí)行步驟s2～s3；

s5.通過(guò)步驟s2～s4的抽真空作用完成地基的初步固結(jié)，然后執(zhí)行步驟s6；

s6.開啟開關(guān)閥使鹽液儲(chǔ)存室接入注氣管，鹽液儲(chǔ)存室內(nèi)儲(chǔ)存有鹽液；

s7.啟用真空泵，利用真空泵的抽真空作用使得鹽液儲(chǔ)存室內(nèi)存儲(chǔ)的鹽液進(jìn)入排水板的中部管道內(nèi)，并通過(guò)管道之間的連通作用循環(huán)進(jìn)整個(gè)排水板中，利用滲析作用析出地基中的水分；此時(shí)通過(guò)真空泵的抽真空作用將排水板中的濃度降低后的鹽液抽取出來(lái)；

s8.重復(fù)執(zhí)行步驟s7，直至地基固結(jié)至設(shè)定的條件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)利用抽真空作用進(jìn)行初步的固結(jié)之后，再利用鹽液滲析的方法對(duì)污泥填埋地基、軟土地基進(jìn)行進(jìn)一步的固結(jié)，滲析壓力可達(dá)1-5mpa，進(jìn)一步降低污泥填埋地基、軟土地基的含水率，污泥填埋地基、軟土地基的含水率可降低至30％以下，使污泥填埋地基、軟土地基最終達(dá)到可塑，甚至達(dá)到硬塑。

2)增設(shè)注氣增壓設(shè)備，一方面使其在真空預(yù)壓過(guò)程中對(duì)排水板進(jìn)行注氣，板內(nèi)水分被擠出，然后再抽真空，此時(shí)排水板外地基土天然地下水水壓力大于排水板內(nèi)的負(fù)氣壓，形成排水板內(nèi)外遠(yuǎn)大于1個(gè)大氣壓壓差的有利現(xiàn)象，壓差倍數(shù)可達(dá)傳統(tǒng)真空預(yù)壓的m(m＝1+排水板打設(shè)深度/10)倍以上，土層(尤其是深部土層)中的水分更易更快排出；另一方面，當(dāng)抽真空效果不明顯時(shí)注氣不僅可以有效沖走堵塞在排水板濾膜上的土顆粒，避免排水板被堵塞，而且抽真空與注氣來(lái)回反復(fù)的進(jìn)行可使得排水板周圍的淤堵層脹縮而形成大量裂隙，從而可達(dá)到防淤堵效果，以保障后續(xù)的排水固結(jié)過(guò)程。

3)排水固結(jié)過(guò)程全部完成后，向排水板內(nèi)的管道中注入過(guò)篩的水泥漿，水泥漿填充整個(gè)排水板，凝固后形成排水板樁，封堵排水通道，防止工后荷載作用下地下水沿排水板通道的繼續(xù)滲出，達(dá)到降低工后沉降的效果，同時(shí)灌注進(jìn)排水板的水泥漿液凝固后還可形成排水板樁，可有效提高地基強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

圖1為系統(tǒng)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為排水板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為連接裝置的結(jié)構(gòu)及使用原理示意圖。

圖5為板套的結(jié)構(gòu)及使用原理示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專利的限制；

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1

如圖1、2、3所示，固結(jié)系統(tǒng)包括n個(gè)排水板1、真空管2和真空泵3，其中排水板1通過(guò)真空管2與真空泵3連接，所述排水固結(jié)系統(tǒng)還包括有鹽液儲(chǔ)存室4、鹽液池5、注氣增壓設(shè)備6、注氣管7、開關(guān)閥8和噴霧器9；其中所述排水板1與真空管2的一端、注氣管7的一端連接及連通，注氣管7的另一端與注氣增壓設(shè)備6連接及連通，鹽液儲(chǔ)存室4通過(guò)開關(guān)閥8與注氣管7連接及連通。其中n為大于1的整數(shù)；排水板1之間的間距可根據(jù)軟土地基的物理力學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)，如排水板1間距為1～2m。

其中如圖3所示，所述排水板包括有一體化設(shè)置的從左到右依次排列的若干條管道10，所述排水板內(nèi)的若干條管道10中，位于中部的管道10與注氣管7的一端連接及連通，其余的管道10與真空管2連接及連通；所述排水板的若干條管道10之間相互連通。排水板1的表面上依次覆蓋有一層滲析膜12和一層土工布濾膜13。

在具體的實(shí)施過(guò)程中，如圖4所示，所述排水板內(nèi)的管道10通過(guò)一連接裝置14與真空管2、注氣管7連接及連通，所述連接裝置14包括外管15和套取在外管內(nèi)的內(nèi)管18，外管15的底端與排水板位于中部的管道10的頂端連接及連通，內(nèi)管18的底端與排水板其余的管道10的頂端連接及連通，外管15的頂端與真空管2的一端連接及連通，內(nèi)管18的頂端與注氣管7的一端連接及連通。

在具體的實(shí)施過(guò)程中，如圖5所示，排水板內(nèi)的若干條管道之間通過(guò)設(shè)置在底端的板套16進(jìn)行連通；所述板套16呈上部開口的桶狀，其橫向剖面的形狀與排水板1的橫向剖面的形狀一致，板套16通過(guò)其上部的開口與排水板1的底端連接。其中所述板套16內(nèi)設(shè)置有若干短柱17，短柱17的兩端分別與板套16的前后兩側(cè)連接，起支撐作用。

實(shí)施例2

實(shí)施例1提供的固結(jié)系統(tǒng)固結(jié)污泥填埋地基、軟土地基的具體過(guò)程如下：

第一步、確定真空預(yù)壓場(chǎng)區(qū)后進(jìn)行排水板的打設(shè)，排水板之間的間距可根據(jù)污泥填埋地基、軟土地基的物理力學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)，如排水板間距為1～2m。打設(shè)排水板時(shí)，排水板底端插入板套內(nèi)，并用強(qiáng)力膠水粘結(jié)，確保加固過(guò)程中鹽液與氣體不會(huì)在連接處滲漏，板套長(zhǎng)度25～35cm，從底部10cm處翻折，利用插板機(jī)將排水板整體打設(shè)到預(yù)定深度。

第二步、將出露的排水板中的土工布濾膜、滲析膜及管道從端部剪掉5～8cm，保留排水板中部的管道，排水板中部的管道及其余的管道分別和連接裝置中內(nèi)管和外管連接，排水板端部的土工布濾膜和滲析膜和連接裝置連接，并分別用強(qiáng)力膠水粘牢，并保證密封性，見圖4。

第三步、鹽液儲(chǔ)存室中調(diào)配吸水鹽液，采用聚乙二醇固體作為溶質(zhì)，與水配合比1:10。打開開關(guān)閥，鹽液流入加固區(qū)場(chǎng)地的密封膜上部，形成鹽液池。開啟真空泵，對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行真空水載預(yù)壓。抽真空兩周后，關(guān)閉真空泵，啟動(dòng)注氣增壓設(shè)備，開始進(jìn)行連續(xù)注氣，直至將排水板中水排出，關(guān)閉注氣增壓設(shè)備，重新開啟真空泵，對(duì)場(chǎng)地再次進(jìn)行真空水載預(yù)壓，并重復(fù)上述過(guò)程。

第四步、待真空預(yù)壓場(chǎng)區(qū)排出的水量小且地基土固結(jié)變化不大后可停止真空階段。將開關(guān)閥打開，重新開啟真空泵，加固區(qū)場(chǎng)地的鹽液池中的鹽液通過(guò)鹽液儲(chǔ)存室流入排水板中，鹽液在排水板中緩慢流動(dòng)，滲析壓達(dá)5mpa，脫出土中大量水分，再通過(guò)噴霧裝置噴灑在場(chǎng)地內(nèi)，利用無(wú)雨天氣的蒸發(fā)作用(有雨天氣下鹽液全儲(chǔ)存在鹽液池中)，使鹽液濃度再次升高，重新抽進(jìn)鹽液池，形成循環(huán)系統(tǒng)。

第五步、鹽液循環(huán)滲析結(jié)束后，再次向排水板注氣擠出板內(nèi)鹽液，收集鹽液以備再利用，并向排水板內(nèi)的管道中注入過(guò)篩的水泥漿。水泥漿冷卻后形成水泥排水板樁，封堵排水通道，防止工后荷載作用下地下水沿排水板通道的繼續(xù)滲出，達(dá)到降低工后沉降的效果，同時(shí)增加加固區(qū)土體的強(qiáng)度。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。