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一種吹填淤泥造地施工工藝及其裝置的制作方法

文檔序號(hào):5406059閱讀:267來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種吹填淤泥造地施工工藝及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種吹填淤泥造地施工工藝及其裝置,屬于土木工程地基處 理施工技術(shù)領(lǐng)域。(二) 背景技術(shù)近年來(lái)在我國(guó)沿海、內(nèi)陸湖泊和河流谷地等地區(qū),大面積采用吹填淤泥 的方法造地,如天津?yàn)I海新區(qū)擬吹填淤泥填海造地?cái)?shù)百平方公里。目前的吹 填造地工藝主要是將泥漿吹填至圍堰堤壩內(nèi),形成單一淤泥層;然后在該淤 泥層上采用排水固結(jié)法進(jìn)行地基加固處理。該工藝存在以下兩方面的問(wèn)題 一方面,由于吹填淤泥的粘粒含量高、含水量大(最高達(dá)-400-500%)、透水 性差,須經(jīng)過(guò)數(shù)年的風(fēng)干與沉積,才能使地基具有承受后續(xù)施工荷載的承載 能力,如此長(zhǎng)的時(shí)間浪費(fèi)通常是不能容忍的;為了縮短后續(xù)施工的等待時(shí)間,不得不投入大量的資金進(jìn)行處理,目前采用的措施主要是采用含水量低的干 土等材料鋪設(shè)施工墊層等方法,但是這種工藝施工效率低、經(jīng)濟(jì)效益差、且 土源緊張。另一方面,排水固結(jié)法需要用大量排水性良好的砂在吹填淤泥層表面構(gòu)筑一定厚度的砂墊層作為水平排水系統(tǒng);但砂源稀缺、且運(yùn)距很大, 使成本聚增。(三) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有吹填造地工藝的基礎(chǔ)上,將高含水量淤泥吹填泥 漿中的砂性組分分離出來(lái),鋪設(shè)于吹填淤泥層的表面,形成一定厚度的砂性 土層,使現(xiàn)有工藝吹填形成的單一淤泥層轉(zhuǎn)變成下層為淤泥層、上層為砂層 的雙層地基。從而, 一方面可解決吹填造地中淤泥沉積慢、不能快速進(jìn)行后 續(xù)施工的問(wèn)題,另一方面可解決排水固結(jié)法施工中水平排水層砂源緊張問(wèn)題。本發(fā)明涉及一種吹填淤泥造地施工工藝及其裝置,采用特殊工藝將吹填 泥漿中的砂性組分分離,將原有工藝施工形成的粘性成分含量高、含水量大、 壓縮性高、透水性差的單層淤泥層改變成下層為淤泥層、上層為砂性土層的 雙層地基。具體包括在泵送的吹填淤泥泥槳到達(dá)指定吹填造地的區(qū)域后, 采用特殊工藝將粒徑大于0. Olmm的砂性組分分離出來(lái),將其鋪設(shè)在吹填淤泥 層表面,形成一定厚度、排水性良好的砂性土層??赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)改變 砂性土層中砂性組分的粒徑分布。 一方面,由于砂性土層的高滲透性,可快速沉積形成能夠承受后續(xù)排水固結(jié)法施工荷載的施工持力層;另一方面,形成了后續(xù)排水固結(jié)法施工的水平排水層。然后按設(shè)計(jì)要求將塑料排水板或袋 裝砂井等插入淤泥中,構(gòu)成豎向排水系統(tǒng),與水平排水系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的 排水系統(tǒng)。此后可以采用堆載法或真空預(yù)壓法等方法碌置加載系統(tǒng),進(jìn)行一 定時(shí)間的加壓和排水固結(jié)后,可使吹填淤泥構(gòu)成的雙層地基達(dá)到預(yù)定的承載 能力。如果在實(shí)行加壓排水一定時(shí)間、軟土達(dá)到一定固結(jié)度后,在上述地基 表面進(jìn)行強(qiáng)夯,可大大縮短地基達(dá)到預(yù)定承載力的時(shí)間。本發(fā)明一種吹填淤泥造地施工工藝裝置,包括泥砂分離工藝裝置A和雙 層地基處理裝置B。其中的泥砂分離工藝裝置A包括泵送裝置4、壓力控制裝置5、不同規(guī) 格的泥砂分流錐形主體裝置6、溢流裝置9、底流裝置7。泵送裝置4主要指 功率可控的泵,泵的功率可根據(jù)錐形主體裝置大小和淤泥進(jìn)入錐形主體裝置 速度確定,可將淤泥泥槳以一定的速度和壓力泵送至錐形主體裝置6;壓力 控制裝置5包括壓力控制表51和壓力調(diào)節(jié)器52,實(shí)現(xiàn)對(duì)泵送速度和壓力的 控制。錐形主體裝置6是上口內(nèi)徑75-300mm、下口內(nèi)徑10-25mm、高500-2000腿 的圓錐體。錐形主體裝置的上端連接溢流裝置9。溢流裝置9主要是一個(gè)內(nèi) 徑為10-50mm的排流管道,將溢流排出錐形體外流入指定區(qū)域內(nèi)的淤泥層或 排至外灘。錐形主體裝置6的下端連接底流裝置7,該底流裝置7是一個(gè)內(nèi) 徑為5-15ram、高40-120mm的排流管道,將底流排出錐形主體裝置6使其流 入指定區(qū)域內(nèi)淤泥層的表面,構(gòu)成一定厚度的砂性土層。'錐形主體裝置6的內(nèi)部工作情況如下當(dāng)淤泥泥漿經(jīng)泵送裝置4以一定 的壓力和速度沿錐形主體裝置6的切線方向進(jìn)入錐形主體裝置6后,由于泥 漿的切向速度而使錐形主體內(nèi)部形成離心區(qū)。錐形主體裝置6的頂部是密封 的,具有切向分速度的泥漿又受到頂部向下的推力,再加上重力的影響而使 泥漿獲得向下的軸向分速度。兩個(gè)分速度合成的結(jié)果使泥漿向下作螺旋運(yùn)動(dòng), 形成向下的旋流。在旋流截面上,中心的液體速度高,離心力大,壓力小, 因而外面的空氣由錐形主體裝置6底端通氣口高速流入錐形主體裝置6。所 以泥漿到達(dá)底流裝置7附近時(shí),液體部分夾帶著細(xì)小的粘性顆粒便改變方向, 和空氣一起向上作螺旋運(yùn)動(dòng),形成向上的旋流,并經(jīng)過(guò)溢流裝置9從上溢流 口溢出,而旋流液中較粗的砂性成分在離心力的作用下被甩向錐形主體裝置 內(nèi)壁,邊旋轉(zhuǎn)邊下落,由底流裝置7排出,這樣泥漿中的砂性成分被分流。 該泵送裝置4經(jīng)壓力控制裝置5可同時(shí)連接10-60個(gè)不同規(guī)格的錐形主體裝置6,提高泥沙分離速度。從底流裝置7排出的底流便可作為砂性土層8。雙層地基處理裝置B包括豎向排水裝置IO、表層加壓裝置ll。豎向排水 裝置10指塑料排水板或袋裝砂井等,構(gòu)成豎向排水系統(tǒng),與水平排水系統(tǒng)共 同構(gòu)成完整的排水系統(tǒng);淤泥中的水可沿著豎向排水系統(tǒng)進(jìn)入水平排水系統(tǒng), 進(jìn)而排出地基。表層加壓裝置11指采用堆載法或真空預(yù)壓法等方法設(shè)置的加 載系統(tǒng),可增加雙層地基的排水固結(jié)速度。如果工期要求的緊,在實(shí)行加壓 排水一定時(shí)間、使軟土達(dá)到一定固結(jié)度后,在上述地基表面加設(shè)強(qiáng)夯裝置, 可大大縮短地基達(dá)到預(yù)定承載力的時(shí)間。本發(fā)明中一種吹填淤泥造地施工工藝,其工藝流程如下 (1 )構(gòu)成下層淤泥層按照普通吹填工藝首先將淤泥吹填至指定區(qū)域內(nèi),同時(shí)采用泥砂分離技術(shù)將砂性成分分離出后剩余的粘性泥漿也吹填至指定區(qū)域內(nèi)構(gòu)成下層淤泥層并達(dá)到指定標(biāo)高; '(2) 構(gòu)成上層砂性土層吹填來(lái)的淤泥泥漿同時(shí)經(jīng)過(guò)泥砂分離工藝,將砂性成分鋪設(shè)于淤泥層表面,構(gòu)成上層一定厚度的砂性土層,該砂性土層可作為水平排水系統(tǒng);(3) 按設(shè)計(jì)要求將塑料排水板或袋裝砂井等插入淤泥中,構(gòu)成豎向排水 系統(tǒng),與水平排水系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的排水系統(tǒng);淤泥中的水可沿著豎向排 水系統(tǒng)進(jìn)入水平排水系統(tǒng),進(jìn)而排出水平排水系統(tǒng);(4) 此后可以采用堆載法或真空預(yù)壓法等方法設(shè)置加載系統(tǒng),在進(jìn)行一 定時(shí)間的加壓和排水固結(jié)后,可使吹填淤泥構(gòu)成的雙層地基達(dá)到預(yù)定的承載 能力。如果工期要求的緊,在實(shí)行加壓排水一定時(shí)間、使軟土達(dá)到一定固結(jié) 度后,在上述地基表面進(jìn)行強(qiáng)夯,可大大縮短地基達(dá)到預(yù)定承載力的時(shí)間。 施工流程框圖見圖1,施工工藝流程圖見圖2。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和功效表現(xiàn)在因目前吹填淤泥造地工藝主要是將泥漿吹填 于圍堰堤壩內(nèi),形成單一淤泥層,然后在淤泥層上采用排水固結(jié)法進(jìn)行地基 加固處理。該工藝存在兩方面問(wèn)題 一方面,由于淤泥沉積速度緩慢,導(dǎo)致 長(zhǎng)時(shí)間不能進(jìn)行后續(xù)施工;另一方面,排水固結(jié)法需要大量砂在淤泥層表面 構(gòu)筑水平排水系統(tǒng),但砂源稀缺、且運(yùn)距很大,使成本劇增。本發(fā)明的施工 工藝及裝置構(gòu)成下層為淤泥層、上層為砂層的雙層地基。上層的砂層, 一方 面經(jīng)短時(shí)間沉積即可作為后續(xù)施工持力層,另一方面可作為排水固結(jié)法施工 水平排水層。解決了現(xiàn)有吹填淤泥造地工藝存在的嚴(yán)重缺陷。同時(shí)本工藝具 有施工機(jī)械、工藝簡(jiǎn)單,施工速度快等特點(diǎn),并可取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效益。(四)


圖l本發(fā)明施工工藝流程框2本發(fā)明的施工工藝流程中標(biāo)號(hào)說(shuō)明如下 '1輸泥管; 2堤壩;3吹填淤泥層; 4泵送裝置;5壓力控制裝置; 51壓力控制表; 52壓力調(diào)節(jié)器;6不同規(guī)格的泥砂分流錐形主體裝置; 7底流裝置;8砂性土層;9溢流裝置底流裝置; 10豎向排水體;11加壓裝置;具體實(shí)施方式
如圖2所示,本發(fā)明一種吹填淤泥造地施工工藝裝置,包括泥砂分離工藝 裝置A和雙層地基處理裝置B。其中的泥砂分離工藝裝置A包括泵送裝置4、壓力控制裝置5、不同規(guī) 格的泥砂分流錐形主體裝置6、溢流裝置9、底流裝置7。泵送裝置4主要指 功率可控的泵,泵的功率可根據(jù)錐形主體裝置大小和淤泥進(jìn)入錐形主體裝置速度確定,可將淤泥泥漿以一定的速度和壓力泵送至錐形主體裝置6;壓力控制裝置5包括壓力控制表51和壓力調(diào)節(jié)器52,實(shí)現(xiàn)對(duì)泵送速度和壓力的 控制。錐形主體裝置6是上口內(nèi)徑200mm、下口內(nèi)徑15mm、高800mm的圓錐 體。錐形主體裝置6的上端連接溢流裝置9。溢流裝置9主要是一個(gè)內(nèi)徑為 15irai的排流管道,將溢流排出錐形體外流入指定區(qū)域內(nèi)的淤泥層或排至外灘。 錐形主體裝置6的下端連接底流裝置7。底流裝置7是一個(gè)內(nèi)徑為8mm、高 40mm的排流管道,將底流排出錐形主體裝置6使其流入指定區(qū)域內(nèi)淤泥層的 表面,構(gòu)成一定厚度的砂性土層。錐形主體裝置6的內(nèi)部工作情況如下當(dāng)淤泥泥漿經(jīng)泵送裝置4以一定 的壓力和速度沿錐形主體裝置6的切線方向進(jìn)入錐形主體裝置6后,由于泥 漿的切向速度而使錐形主體內(nèi)部形成離心區(qū)。錐形主體裝置6的頂部是密封 的,具有切向分速度的泥漿又受到頂部向下的推力,再加上重力的影響而使 泥漿獲得向下的軸向分速度。兩個(gè)分速度合成的結(jié)果使泥漿向下作螺旋運(yùn)動(dòng), 形成向下的旋流。在旋流截面上,中心的液體速度高,離心力大,壓力小, 因而外面的空氣由錐形主體裝置6底端通氣口高速流入錐形主體裝置6。所 以泥漿到達(dá)底流裝置7附近時(shí),液體部分夾帶著細(xì)小的粘性顆粒便改變方向,和空氣一起向上作螺旋運(yùn)動(dòng),形成向上的旋流,并經(jīng)過(guò)、溢流裝置9從上溢流 口溢出,而旋流液中較粗的砂性成分在離心力的作用下被甩向錐形主體裝置6內(nèi)壁,邊旋轉(zhuǎn)邊下落,由底流裝置7排出,這樣泥漿中的砂性成分被分流, 泵送裝置4經(jīng)壓力控制裝置5可同時(shí)連接10個(gè)不同規(guī)格的錐形主體裝置6, 提高泥沙分離速度。從底流裝置7排出的底流便可作為巧性土層8。雙層地基處理裝置B包括豎向排水裝置10、表層加莊裝置11。豎向排水 裝置10指塑料排水板或袋裝砂井等,構(gòu)成豎向排水系統(tǒng),與水平排水系統(tǒng)共 同構(gòu)成完整的排水系統(tǒng);淤泥中的水可沿著豎向排水系統(tǒng)進(jìn)入水平排水系統(tǒng), 進(jìn)而排出地基。表層加壓裝置11指采用堆載法或真空預(yù)壓法等方法設(shè)置的加 載系統(tǒng),可增加雙層地基的排水固結(jié)速度。如果工期要求的緊,在實(shí)行加壓 排水一定時(shí)間、使軟土達(dá)到一定固結(jié)度后,在上述地基表面加設(shè)強(qiáng)夯裝置, 可大大縮短地基達(dá)到預(yù)定承載力的時(shí)間。本發(fā)明中一種吹填淤泥造地施工工藝,其工藝流程如下(1) 構(gòu)成下層淤泥層按照普通吹填工藝首先將淤泥吹填至指定區(qū)域內(nèi), 同時(shí)采用泥砂分離技術(shù)將砂性成分分離出后剩余的粘性泥漿也吹填至指定區(qū) 域內(nèi)構(gòu)成下層淤泥層并達(dá)到指定標(biāo)高;(2) 構(gòu)成上層砂性土層吹填來(lái)的淤泥泥漿同時(shí)經(jīng)過(guò)泥砂分離工藝,將 砂性成分鋪設(shè)于淤泥層表面,構(gòu)成上層一定厚度的砂性土層,該砂性土層可 作為水平排水系統(tǒng);(3) 按設(shè)計(jì)要求將塑料排水板或袋裝砂井等插入淤泥中,構(gòu)成豎向排水 系統(tǒng),與水平排水系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的排水系統(tǒng);淤泥中的水可沿著豎向排 水系統(tǒng)進(jìn)入水平排水系統(tǒng),進(jìn)而排出水平排水系統(tǒng);(4) 此后可以采用堆載法或真空預(yù)壓法等方法設(shè)置加載系統(tǒng),在進(jìn)行一 定時(shí)間的加壓和排水固結(jié)后,可使吹填淤泥構(gòu)成的雙層地基達(dá)到預(yù)定的承載 能力。如果工期要求的緊,在實(shí)行加壓排水一定時(shí)間、使軟土達(dá)到一定固結(jié) 度后,在上述地基表面進(jìn)行強(qiáng)夯,可大大縮短地基達(dá)到預(yù)定承載力的時(shí)間。 施工流程框圖見圖1,施工工藝流程圖見圖2。本發(fā)明中一種吹填淤泥造地施工工藝,其工藝流程再次概括敘述如下 見圖2所示,泥漿進(jìn)入輸泥管, 一部分直接吹填至堤壩2內(nèi),作為雙層 地基的下層淤泥層3的組分部分。另一部分泥漿經(jīng)過(guò)泵送裝置4和壓力控制 裝置5的調(diào)控分別以0. 25Mpa的壓力進(jìn)入10個(gè)規(guī)格相同的錐形主體裝置6(圖 示中只標(biāo)出一個(gè))。錐形主體裝置6的規(guī)格是上口內(nèi)徑200mm、下口內(nèi)徑15mm、高800mm的圓錐體。泥漿在錐形主體裝置6中經(jīng)過(guò)分流,使泥漿中的粘性組 分和砂性組分分離。錐形主體裝置6的上端連接內(nèi)徑為15mm的溢流裝置9, 可使泥漿中的粘性成分經(jīng)由溢流裝置9排入堤壩內(nèi)下層淤泥層3中,和先前 吹填至堤壩內(nèi)的淤泥共同構(gòu)成雙層地基的下層淤泥層3,下層淤泥層高約 15m。錐形主體裝置6的下面連接內(nèi)徑為8mm、高40mm的底流裝置7。泥漿中 的砂性成分經(jīng)由底流裝置7排放在下層淤泥層3的上部,從而構(gòu)成雙層地基 的上層砂性土層8。淤泥層3和砂性土層8共同構(gòu)成了雙層地基。雙層地基構(gòu)筑完成后,可在淤泥層中插入長(zhǎng)8m的塑料排水板作為豎向排 水裝置10,同時(shí)在砂性土層表面真空預(yù)壓法加速排水,施加的真空度為 730mmHg。淤泥中的水經(jīng)由豎向排水裝置進(jìn)入砂性土層,砂性土層自身的排水 速率較快,又采用真空預(yù)壓法加快其排水,因此可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大面積的 吹填淤泥造地。
權(quán)利要求
1、一種吹填淤泥造地施工工藝裝置,包括泥砂分離工藝裝置和雙層地基處理裝置;其特征在于該泥砂分離工藝裝置包括泵送裝置、壓力控制裝置、不同規(guī)格的泥砂分流錐形主體裝置、溢流裝置和底流裝置;該功率可控的泵送裝置,其功率可根據(jù)錐形主體裝置大小和淤泥進(jìn)入錐形主體裝置速度確定,可將淤泥泥漿以一定的速度和壓力泵送至錐形主體裝置;其壓力控制裝置包括壓力控制表和壓力調(diào)節(jié)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)泵送速度和壓力的控制;該錐形主體裝置的上端連接溢流裝置,將溢流排出錐形體外,其下端連接底流裝置,將底流排出錐形主體裝置使其流入指定區(qū)域內(nèi)淤泥層的表面,構(gòu)成一定厚度的砂性土層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求一所述的吹填淤泥造地施工工藝裝置,其特征在于該 錐形主體裝置是上口內(nèi)徑75-300腿、下口內(nèi)徑10-25腿、高500-2000mm的圓 錐體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求一所述的吹填淤泥造地施工工藝裝置,其特征在于該溢流裝置是一個(gè)內(nèi)徑為10-50ram的排流管道。
4、 根據(jù)權(quán)利要求一所述的吹填淤泥造地施工工藝裝置,其特征在于該 底流裝置是一個(gè)內(nèi)徑為5-15mm、高40-120腿的排流管道。
5、 一種吹填淤泥造地施工工藝,其特征在于其工藝流程如下(1) 構(gòu)成下層淤泥層按照普通吹填工藝首先將淤泥吹填至指定區(qū)域內(nèi),同時(shí)采用泥砂分離技術(shù)將砂性成分分離出后剩余的粘性泥漿也吹填至指定區(qū)域內(nèi)構(gòu)成下層淤泥層并達(dá)到指定標(biāo)高;(2) 構(gòu)成上層砂性土層吹填來(lái)的淤泥泥漿同時(shí)經(jīng)過(guò)泥砂分離工藝,將砂性成分鋪設(shè)于淤泥層表面,構(gòu)成上層一定厚度的砂性土層,該砂性土層可作為水平排水系統(tǒng);(3) 按設(shè)計(jì)要求將塑料排水板或袋裝砂井等插入淤泥中,構(gòu)成豎向排水 系統(tǒng),與水平排水系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的排水系統(tǒng);淤泥中的水可沿著豎向排 水系統(tǒng)進(jìn)入水平排水系統(tǒng),進(jìn)而排出水平排水系統(tǒng);(4) 此后可以采用堆載法或真空預(yù)壓法等方法設(shè)置加載系統(tǒng),在進(jìn)行一 定時(shí)間的加壓和排水固結(jié)后,可使吹填淤泥構(gòu)成的雙層地基達(dá)到預(yù)定的承載 能力,如果工期要求的緊,在實(shí)行加壓排水一定時(shí)間、使軟土達(dá)到一定固結(jié) 度后,在上述地基表面進(jìn)行強(qiáng)夯,可大大縮短地基達(dá)到預(yù)定承載力的時(shí)間。
全文摘要
一種吹填淤泥造地施工工藝及其裝置,該裝置包括泥砂分離工藝裝置和雙層地基處理裝置;其工藝流程如下(1)按照普通吹填工藝首先將淤泥吹填至指定區(qū)域內(nèi),同時(shí)采用泥砂分離技術(shù)將砂性成分分離出后剩余的粘性泥漿也吹填至指定區(qū)域內(nèi)構(gòu)成下層淤泥層并達(dá)到指定標(biāo)高;(2)吹填來(lái)的淤泥泥漿經(jīng)過(guò)泥砂分離工藝,將砂性成分鋪設(shè)于淤泥層表面,構(gòu)成上層一定厚度的砂性土層,該砂性土層可作為水平排水系統(tǒng);(3)將塑料排水板或袋裝砂井等插入淤泥中,構(gòu)成豎向排水系統(tǒng),與水平排水系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的排水系統(tǒng);(4)采用堆載法或真空預(yù)壓法等方法設(shè)置加載系統(tǒng),在進(jìn)行一定時(shí)間的加壓和排水固結(jié)后,可使吹填淤泥構(gòu)成的雙層地基達(dá)到預(yù)定的承載能力。
文檔編號(hào)E02D3/00GK101235635SQ200810057708
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日
發(fā)明者張繼先, 李戰(zhàn)國(guó), 米忠路, 新 黃 申請(qǐng)人:北京光彩恒溢科技有限公司;黃 新
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