[發明專利]真空預壓、增滲、固化聯合處理疏浚淤泥的設備與方法

在審

• 申請號: 202010364791.1
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111395309A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 宋丁豹;蒲訶夫;陳訓龍;鄭俊杰;邱金偉;楊鵬
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: E02D3/10
• 分類號: E02D3/10;E02D3/02;C02F11/143;C02F11/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于水利工程及巖土工程技術領域，公開了一種真空預壓、增滲、固化聯合處理疏浚淤泥的設備與方法，通過加入氧化鎂的絮凝效果和注氣增滲來提高真空預壓排水效率，提高處理效果，另外通過注入碳化氣體使得加入的氧化鎂發生固化反應，進一步提高土體強度，真空預壓排水、增滲以及碳化固化都可以通過水平排水板實現，即一板多用從而降低了施工成本，提高了處理效率。本發明中真空預壓排水、增滲和固化同時、間隔、連續進行的，且不需要多次施工，操作簡便易行，大大提高了處理效率，節約了施工成本；并且，由于注氣碳化施工是時間可控的，避免了真空預壓排水與固化同時進行導致的排水效率迅速降低問題。

技術領域

本發明屬于水利工程及巖土工程技術領域，尤其涉及一種真空預壓、增滲、固化聯合處理疏浚淤泥的設備與方法。

背景技術

目前，河湖水體治理工程、清淤工程、尾礦處理工程以及港灣擴容工程會產生大量的疏浚淤泥，這類工程淤泥具有超高含水率、高壓縮性、低滲透性、強度很低甚至沒有強度等特點，堆放此類淤泥常常需要長時間占用較大面積的工程場地，從而導致資源浪費。因此，如何快速處理上述淤泥對于工程場地規劃利用以及疏浚淤泥的資源化利用都具有重要意義。

在眾多軟土加固施工技術中，由于真空預壓法的高效率、易操作以及施工成本較低而得到廣泛應用。目前，經典的傳統預壓法得到了不同形式的改進，比如直排式真空預壓法、真空-堆載聯合預壓法、真空-電滲聯合預壓法以及真空劈裂預壓法等。但是，上述方法均采用的是豎向排水板。使用上述方法處理超高含水率疏浚淤泥過程中會遇到插板困難，大應變沉降導致的排水板彎折，深部土體加固效果不佳等問題。

另外，對于黏粒含量較高的淤泥，在真空預壓處理過程中，排水板常會發生淤堵，且靠近排水版的土體滲透性迅速下降，導致真空預壓排水效率迅速降低。

固化法是另外一種快速有效加固軟土的方法。但是，由于淤泥初始含水率對該方法處理效果影響顯著，尤其是對于超高含水率的淤泥，若想達到較好的加固效果，則需要提高固化劑的摻量。因此，在處理超高含水率疏浚淤泥工程中，該方法并未得到廣泛應用。

將真空預壓排水加固方法與固化法結合起來處理高含水率軟土是一種有效的提高土體強度的方法，工程中常常首先用真空預壓排水加固降低土體的含水率，然后再進行固化處理，這種方法需要二次施工處理，且很難對深部土體進行固化施工。如將真空預壓法與固化法同時使用，雖然可以在短時間內提高真空預壓排水效率，提高固化強度，但固化劑固化反應迅速，待固化反應進行后期，真空預壓排水效率將大大降低，對于不同工況和處理要求，很難把握固化劑的固化反應時間，可能會導致處理效果達不到工程需求。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：(1)目前真空預壓技術大多以豎向排水板作為排水通道，使用豎向排水板處理高含水率淤泥時，由于施工場地沒有強度，施工設備無法進場施工；較大的沉降量會引起排水板彎折，甚至導致排水能力喪失；真空荷載沿深度衰減，常會導致深部土體加固效果不佳。

(2)雖然采用水平排水板作為排水通道可以有效解決和緩解豎向排水板作為排水通道的問題及弊端。但是，土體滲透性會隨著真空預壓的進行而迅速降低，尤其是靠近排水板的地方，從而導致排水板排水效率降低，處理效率減慢，這種問題是真空預壓(無論是豎向排水板或者水平排水板)普遍存在的問題。

(3)固化法是可以快速加固土體的方法，但是，使用固化法處理初始含水率很高的淤泥時，想要達到預期的處理效果，必然要增大固化劑的摻量，從而大大提高了施工成本。另外，現在實際工程中最常用的固化劑是水泥，而水泥的生產會產生大量的溫室氣體，大量使用水泥會給環境造成一定程度的負面影響。

(4)固化法和其他方法相結合(例如真空預壓法)雖然在一定程度上可以提高處理效率和效果，但是由于固化劑的水化反應時間難以控制，從而導致固化法和其他方法相結合時很難做銜接結合。