基於地下大通水量排水系統的排水通道防淤堵方法
2023-09-12 06:04:35
專利名稱：基於地下大通水量排水系統的排水通道防淤堵方法
技術領域：
本發明是一種基於地下大通水量排水管道體的排水通道防淤堵方法，適用於吹填土、疏浚淤泥及泥漿等超軟土的快速水土分離或固結排水預處理工程。
背景技術：
隨著我國灘涂圍墾建設事業的發展，尤其是在我國「十二五」規劃綱要提出推進海洋經濟發展後，對於臨海陸域面積及開發速度的要求必然提升，其中圍墾造地是主要措施之一。以浙江圍墾工程情況為例，「十一五」期間，圍墾總投入202億元，完成圍墾圈圍面積 63. 1萬畝，是「十五」的162%，同時計劃在「十二五」期間灘涂圍墾超100萬畝，其工程量是非常可觀的。其中海洋灘涂圍墾所用的大部分吹填土具有含水量高、強度低及滲透性差等特點，所以在圍墾陸域內進行基礎建設時必須做出相應的地基處理，但由於新近圍墾吹填土表層承載力難以滿足基建地基處理所需的人員、機械的要求，因此須待吹填土表層固結形成一定厚度及強度的硬殼層後，方可進行基建所需的地基處理。但吹填土表面自然沉積固結形成硬殼層的過程往往需要數月乃至數年時間方可完成。為滿足圍墾陸域的快速開發，加快圍墾投入資金的回收再利用，需對吹填土進行淺層預處理以期在短期時間內形成硬殼層，進而滿足基礎建設所需人員、機械的承載力要求。目前已有的吹填土淺層預處理技術是通過向吹填土表層加鋪宕渣形成硬殼層，或使用真空預壓聯合塑料排水板進行吹填土的淺層處理。其中，採用加鋪宕渣法可實現硬殼層的快速形成，但由於開採宕渣對周邊環境的破壞及宕渣的區域資源性，致使在部分圍墾區域內不適用加鋪宕渣法；採用真空預壓聯合豎向排水體法是目前最為常用的吹填土淺層處理方法，隨著細砂資源的短缺及土工織物技術的不斷發展，塑料排水板已漸漸代替砂井作為真空預壓所用的豎向排水體。由於部分吹填土含有大量粘性細顆粒，在真空預壓過程中隨水流遷移並在塑料排水板表層或芯板內富集導致塑料排水板的淤堵，致使處理區域內豎向排水通道不暢，影響施工工期及處理效果。目前塑料排水板(PVD)防淤堵方法的主要措施集中在對塑料排水板的板芯、濾膜及其粘合方式進行改進，以期推遲並緩解淤堵發生的時間及程度。但在塑料排水板抗拉強度要求下，其板芯及濾膜的改進也受到一定限制，未能很好解決處治排水板的淤堵問題；對於塑排板的成型及粘合方式的改進，在一定程度上解決了因其本身成型縫隙等因素造成的板芯內淤堵，但就粘性細顆粒含量較多的超軟土而言，此種改進對濾膜淤堵的影響較小。總體而言，傳統塑排板防淤堵方法是在地下預防淤堵情況，主要考慮的是排水通道的無縫成型、濾膜表層結構的合理調整以期減少板型淤堵及濾膜細顆粒的依附，其技術要求較為複雜且處理效果難以保證，不能滿總工程的實際要求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種基於地下大通水量排水體的排水通道防淤堵方法，藉助大通水量排水體，調整濾膜等效孔徑的，使部分粘性細顆粒經大通水量排水體的內徑輸運至地面，並經地面二次過濾設備過濾，從傳統的「地下防堵」轉變為「地下疏導地上過濾」， 從而解決排水固結過程中排水通道的淤堵問題。為了實現上述的目的，發明採用了以下技術方案
基於地下大通水量排水體的排水通道防淤堵方法，所述的地下大通水量排水體包括豎向排水體，在豎向排水體上部接口依次連接軟式透水管、排水分管及總管，地面沉積箱及排水泵，並且在豎向排水體的外壁設有濾孔，外圍設置濾膜；豎向排水體的底部為錐形，便於打設，且豎向排水體上可設置橫向排水體；排水體可為圓管、方管及多邊形管，排水體長度選取與處理泥漿的含水率及其排水壓縮特性有關，其材料選取採用鐵質、鋼質或塑料(PVC、 PE 或者 HDPE )。所述的沉積箱為長方體或圓柱形密封箱體，在箱體相對的兩側壁上設置進水口與出水口，進水口低於出水口 ；箱體內部水流橫截面方向設置濾板卡口，濾板經該卡口可拆卸式地安裝在箱體內，等效孔徑較小的濾膜，濾膜可採用普通塑排板外包濾膜；
箱體側壁開有觀察窗和活動門，觀察窗及活動門與箱體之間設置橡膠密封條； 所述的豎向排水體的材料為鐵質、鋼質或塑料，所述的塑料為PVC、PE或者HDPE ； 基於地下大通水量排水體的排水通道防淤堵方法，其特徵在於，包括以下的步驟
(1)人工或機械牽引下將大通水量排水體按設計要求放置在預定打設位置，採用人工靜壓法將其壓入待處理超軟土中直至設計深度或硬殼層，預留一段軟式透水管高於地面；
(2)待一定區域大通水量排水體集中打設完畢後，將軟式透水管與排水分管連接，並將排水分管統一連接至排水總管，然後將排水總管連接至沉積箱的進水口，出水後連接另一段排水總管後連接至泵，在打設區域鋪設密封膜及壓槽工作；
(3)開啟泵抽真空，開始抽水；隨固結排出水流產生遷移的部分粘性細顆粒，通過大通水量排水體外部的濾膜進入排水體內，並經其中空排水體的內腔及軟式透水管、排水分管及總管輸運至地面沉積箱，含細顆粒的渾濁泥水在沉積箱內經濾板過濾沉澱，經排水管排出；根據出水管出水量及沉積箱內濾膜前後區域的渾濁情況，定期更換沉積箱內的濾膜並進行衝洗；
(4)根據超軟土表面沉降速率及預計處理效果，選擇停止抽真空的時間。在大通水量排水體骨架結構外部通過人工綑紮或熱熔成型的方式使濾膜及濾布固定在排水體的骨架，在兩者連接處的縫隙通過化學粘合劑進行密封，以防大粒徑顆粒進入排水體骨架堵塞排水內腔。大通水量排水體上部結構與軟式透水管相連，軟式透水管與地面的排水分管及總管相連，形成排水通道系統；排水總管與沉積箱連接後，再與抽真空設備連接，形成真空預壓負壓傳遞系統。泥水在沉積箱內過濾沉積，實現二次過濾，並對地表沉降箱內的濾板進行拆卸衝洗，保證排水通道的長期暢通，同時保證真空設備的安全性。排水體可為單向豎向排水體或帶有橫向排水通道的豎向排水體，骨架結構的長度選取與處理泥漿的含水率及其排水壓縮特性有關，其材料選取採用鐵質、鋼質或塑料 (PVC, PE 或者 HDPE)。沉積箱箱體側面開有觀察窗，其材料可為鋼化玻璃或有機玻璃；在觀察窗後一定距離設置活動門，觀察窗及活動門周邊採用橡膠密封條進行處理。可通過減小箱內壓力的方式打開活動門打開，濾板可通過帶槽固定卡口取出。大通水量排水體因其自身骨架材料的抗拉強度大，不會發生類似塑排板因抗拉強度不足而造成的拉裂現象，故其濾膜強度及等效孔徑的選擇範圍有所擴大。可滿足對施工工期及排水固結處理后土體強度均勻性增強的要求，實現「細顆粒疏導」新思路下的防淤堵處治。
圖1單向豎向大通水量排水體正視圖及剖面圖； 圖2是圖1的俯視圖3帶有橫向排水通道的豎向排水體正視圖及剖面圖； 圖4是圖3的俯視圖； 圖5是沉積箱正視圖； 圖6是圖5的俯視圖； 圖7是圖5的左視圖8基於豎向單向大通水量排水體防淤堵系統施工方法的示意圖； 圖9是基於地下大通水量排水體的排水通道防淤堵布置示意圖。圖中1-上部接口、2-排水體骨架、3-排水體內腔、4-濾孔、5-濾膜、6_尖底、 7-豎向排水體、8-橫向排水體、、10-進水口、11-箱體側壁、12-濾板卡口、13-橡膠密封條、 14-出水口、15-濾板、16-觀察窗、17-活動門、18-沉積箱、19-軟式透水管、20-排水分管、 21-排水總管、22-真空泵、23-排水管。具體實施實例
圖1為單向豎向大通水量排水體正視圖及剖面圖、圖2是圖1的俯視圖、圖3帶有橫向排水通道的豎向排水體正視圖及剖面圖；圖4是圖3的俯視圖；參照圖1-4所示，基於地下大通水量排水體的排水通道防淤堵方法，其中所提及的地下大通水量排水體包括豎向排水體骨架2，排水體的骨架材料可選用鐵質、鋼質或塑料(如PVC、PE或者HDPE)，並將選定一定等效孔徑的濾布或濾膜通過人工綑紮或熱熔成型方式使其依附於排水體的骨架，形成豎向單向大通水量排水體7，在豎向排水體7上部接口 1連接軟式透水管19，然後將地下排水管道體人工或機械壓入待處理的高含水率超軟土中，然後將軟式透水管依次連接排水分管20 及排水總管21，沉積箱18及排水泵22形成排水通道防淤堵系統。並且在豎向排水體的外壁設有濾孔4，外圍設置濾膜5 ；豎向排水體7的底部設置錐形尖底6，便於打設，且豎向排水體上可設置橫向排水體8。圖5是沉積箱正視圖，圖6是圖5的俯視圖，圖7是圖5的左視圖，參照圖5、6、7 所示，沉積箱18為長方體或圓柱形密封箱體，可採用鋼質或鐵質材料，開口處可採用玻璃膠進行密封處理。在箱體相對的兩側壁上設置進水口 10與出水口 14，進水口 10低於出水口 14 ；箱體內部水流橫截面方向設置濾板卡口 12，濾板15經該卡口 12可拆卸式地安裝在箱體內，濾板15所含的濾膜可採用普通塑排板外包濾膜；沉積箱箱體側壁11開有觀察窗 16和活動門17，觀察窗16及活動門17與箱體之間設置橡膠密封條13。可透過觀察窗16 觀察箱內濾板15前後區域的泥漿稠密情況，並聯合抽水量的變化，適時減壓使得活動門17 打開，將箱內濾板15從濾板固定卡口 12中滑動抽出衝洗，同時對箱內沉降稀泥進行清理。圖8基於豎向單向大通水量排水體防淤堵系統施工方法的示意圖；圖9是基於地下大通水量排水體的排水通道防淤堵布置示意圖。參照圖8、9所示，基於豎向單向大通水量排水體防淤堵系統施工方法，包括以下的步驟，其中超軟土的處理深度為2. 5m。(1)根據排水體的相關設計參數，取長度1.5m、內徑50mm、圓管壁厚為5mm的PE 管。在PE管管壁上開直徑為3mm的濾孔，成梅花樁形式布孔，孔間距為60mm。採用土工布在PE管外進行人工包囊綑紮，形成豎向單向大通水量排水體7。(2)採用長為lm，直徑Φ 80mm軟式透水管19與大通水量排水體的上部接口 1相連，形成地下排水管道體。(3)將地下排水管體使用人工或機械的方式壓入超軟土中，使排水體尖底6嵌入下部硬殼層。(4)待設計數量的排水體打設完畢後，將軟式透水管與排水分管20及排水總管 21連接固定，在其上鋪設密封膜。其中排水分管與排水總管分別為直徑為50mm和80mm的 PVC 管。(5)將排水總管21與沉積箱進水口 10連接，進水口 10和出水口 14管口直徑 70mm。其中，沉降箱18由鐵板焊接而成，尺寸為anXlmXlm，壁厚3mm ；箱內濾板13採用雙層O95為0. 075mm的濾膜。(6)將沉積箱出水口 14與真空泵22連接，完畢後開啟真空泵進行抽水。(7)抽真空一段時間後，根據出水管出水量及沉積箱內濾膜前後區域渾濁情況， 對沉積箱內的濾板15進行拆卸清洗。根據超軟土表面沉降速率及預計處理效果，選擇停止抽真空的時間，完成高含水率超軟土的快速處理。
權利要求
1.基於地下大通水量排水系統的排水通道防淤堵方法，其特徵在於包括以下步驟(1)人工或機械牽引下將大通水量排水體按設計要求放置在預定打設位置，在排水體的上端開口連接軟式透水管，採用人工靜壓法將排水體壓入待處理超軟土中直至設計深度或硬殼層，預留一段軟式透水管高於地面；(2)待需打設區域大通水量排水體集中打設完畢後，將軟式透水管與排水分管連接，並將排水分管統一連接至排水總管，然後將排水總管連接至沉積箱的進水口，沉積箱的出水口連接另一段排水總管後連接至泵、排水管；並在打設排水體的區域鋪設密封膜、壓槽；(3)開啟泵抽真空，隨固結排出水流遷移的部分粘性細顆粒，經過大通水量排水體外部的濾膜、濾孔進入排水體內腔，並經軟式透水管、排水分管及排水總管輸運至地面沉積箱， 含細顆粒的渾濁泥水在沉積箱內經濾板過濾沉澱後，經排水管排出；根據出水管出水量及沉積箱內濾膜前後區域的渾濁情況，定期更換沉積箱內的濾膜並進行衝洗；(4)根據超軟土表面沉降速率及預計處理效果，選擇停止抽真空的時間。
2.根據權利要求1所述的基於地下大通水量排水系統的排水通道防淤堵方法，其特徵在於所述的大通水量排水體為豎向排水體或者設置橫向排水體的豎向排水體，且排水體的外壁設有濾孔，外圍設置濾膜；豎向排水體的底部為錐形。
3.根據權利要求1所述的基於地下大通水量排水系統的排水通道防淤堵方法，其特徵在於所述的沉積箱為長方體或圓柱形密封箱體，在箱體相對的兩側壁上設置進水口與出水口，進水口低於出水口 ；箱體內部水流橫截面方向設置濾板卡口，濾板經該卡口可拆卸式地安裝在箱體內，濾板中部設置的濾膜；箱體側壁開有觀察窗和活動門，觀察窗及活動門與箱體之間設置橡膠密封條。
4.根據權利要求1或2所述的基於地下大通水量排水系統的排水通道防淤堵方法，其特徵在於所述的排水體的材料為鐵質、鋼質或塑料；濾板中部設置的濾膜為普通塑排板外包濾膜。
全文摘要
基於地下大通水量排水系統的排水通道防淤堵方法，其特徵在於包括以下步驟將大通水量排水體上端開口連接軟式透水管後，壓入待處理超軟土中直至設計深度或硬殼層，預留一段軟式透水管高於地面；將軟式透水管與排水分管連接，並將排水分管統一連接至排水總管，然後將排水總管連接至沉積箱的進水口，沉積箱的出水口連接另一段排水總管後連接至泵、排水管；並在打設排水體的區域鋪設密封膜、壓槽；開啟泵抽真空；根據超軟土表面沉降速率及預計處理效果，選擇停止抽真空的時間。可滿足對施工工期及排水固結處理后土體強度均勻性增強的要求，實現「細顆粒疏導」新思路下的防淤堵處治。
文檔編號E02D3/10GK102561307SQ201210000630
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者劉漢龍, 張俊楠, 王新泉, 陳庚, 陳永輝 申請人:河海大學