一种加快吹填淤泥排水固结速度的排水装置及方法与流程

本发明涉及一种加快吹填淤泥排水固结速度的排水装置及方法。

背景技术：
随着经济社会的快速发展，城市规模的不断扩大，许多城市利用海湾潮间带填海造地，而所需的土石越来越少，将淤泥作为造地的填料便应运而生，将海底淤泥吹填至围埝内，并经过一定的处理后变成具有一定承载力的地基，这种以吹填淤泥造地法被运用的越来越广泛。中国国家知识产权局公布的一种吹填淤泥排水固结的方法(申请号：201110308999.2，公布号：102312416，公告日：2012.01.11)，该方法主要由吸泥、泵送、投加分离助剂、排水、预压固结与投加分离助剂的流程组成，先对吹填区域隔墙分块，再溶解稀释分离助剂，在吹填泥浆输送管上设置分离助剂投加点，依靠管道内输送泥浆的水力搅拌作用将分离助剂均匀混合，接着将混合泥浆喷入吹填区并尽量避免人为扰动，最后将吹填区的上层清水排干，并用预压法进一步排水固结形成地基。虽然通过碰撞、凝聚、絮凝和团聚等作用，增大吹填淤泥的颗粒粒径，但是整个基坑的吹填强度较低，稳定性较差，吹填淤泥排水固结的速度不明显，同时分离后的水和淤泥无法回收利用。

技术实现要素：
本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种加快吹填淤泥排水固结速度的排水装置及方法的技术方案，不仅简化了排水系统的布设方案，而且有效提高了吹填淤泥排水固结的速度，提高了整个基坑淤泥的强度和稳定性，延长了使用寿命，提高了工程的质量，同时可以将分离后的水和淤泥重新回收利用，节约了资源。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种加快吹填淤泥排水固结速度的排水装置，其特征在于：包括排水系统、负压装置和污水处理装置，排水系统通过回流管固定连接在负压装置的两侧，负压装置通过增压管连接污水处理装置，污水处理装置包括污水处理箱，污水处理箱的内部设置有分离腔和储存腔，两个储存腔分别位于分离腔的两侧，分离腔与储存腔之间设置有第一过滤网，分离腔内设置有搅拌机构，污水处理箱的两侧设置有出水管，污水处理箱的底部设置有沉淀池，沉淀池与分离腔之间设置有支撑杆，沉淀池的下方设置有出泥管，出泥管上设置有阀门；通过将排水系统与负压装置和污水处理装置进行连接，不仅可以提高淤泥排水固结的速度，而且可以有效地将含有淤泥的水进行净化分离，降低水中污泥的含量，便于直接灌溉，负压装置有效增大了排水系统中水的流动速度，同时通过增压管将水输送至污水处理箱，污水处理箱中的分离腔可以有效地对含有污泥的水进行处理，经第一过滤网过滤后通过储存腔可以进行存储，根据实际的需要将水进行输送，沉淀池可以将过滤下来的污泥进行统一收集，并通过出泥管排出，用于土壤的施肥。进一步，排水系统包括水平排水管和竖直排水管，水平排水管呈上下分布，竖直排水管垂直于水平排水管均匀分布，位于上方的水平排水管通过第一管道连接件固定连接竖直排水管，位于下方的水平排水管通过第二管道连接件固定连接竖直排水管，通过框架结构的水平排水管和竖直排水管的设计，不仅增大了淤泥中水的流动速度，而且加快了吹填淤泥排水固结的速度，位于竖直排水管一侧淤泥中的水可以直接进入竖直排水管内，并沿管壁经回流管流至负压装置，位于水平排水管一侧淤泥中的水可以经相邻两个竖直排水管之间的水位差进行流动，提高了水的流动速度，与排水板相比使用的材料便宜，但排水效果远远优于排水板，整个排水系统运行稳定可靠，同时可以对固结后的淤泥可以起到提高强度和稳定性的作用。进一步，竖直排水管的顶端设置有密封罩，密封罩上设置有标尺柱，竖直排水管的侧面上均匀设置有渗水孔，渗水孔内设置有过滤装置，当吹填淤泥时，密封罩可以有效防止淤泥直接进入竖直排水管内，进而影响排水系统的正常工作，标尺柱可以使操作人员直观的看到淤泥的沉降高度和位置，便于控制下一批淤泥吹填时的使用量，吹填后的淤泥中的水可以直接通过渗水孔进入竖直排水管内，而淤泥通过过滤装置可以直接阻挡在竖直排水管的外侧，防止造成堵塞。进一步，过滤装置包括定位环，定位环通过支撑轴转动连接在渗水孔内，定位环内设置有第二过滤网，定位环的上下两侧对称设置有限位凸块，当需要对排水系统进行清理时，通过推动定位环，可以使限位凸块与渗水孔分离，进而形成通槽，方便清理。进一步，负压装置包括箱体，箱体的外侧设置有安装座，箱体的内部设置有负压腔，负压腔的顶面上设置有第二电机，第二电机上转动连接有第二转轴，第二转轴上固定连接有螺旋负压杆，负压腔的两侧对称设置有进水管，进水管内均设置有单向导流板，在第二电机和第二转轴的作用下，带动螺旋负压杆转动，可以有效提高吸水的压力，进而提高排水管内水流的速度，加快吹填淤泥的固结速度，进水管内的单向导流板可以控制水流的压力。进一步，单向导流板与水平面之间的夹角为a，夹角a的范围为0゜～45゜，在此夹角范围内，可以有效对水流的压力和流量进行调节，能满足污水处理箱的处理范围。进一步，搅拌机构包括第一电机、第一转轴和搅拌杆，第一电机固定连接在支撑杆上，第一转轴转动连接第一电机，搅拌杆通过定位支架固定连接在第一转轴上，通过第一电机带动第一转轴转动，进而带动搅拌杆转动，可以有效地提高过滤的效率。使用如上述的一种加快吹填淤泥排水固结速度的排水装置的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)施工准备首先根据施工图纸的要求对施工位置进行清理，并对施工机具进行检查，做好安全技术交底工作，确保吹填淤泥排水施工的正常进行；(2)基坑测量首先通过水平仪和全站仪对基坑的深度、宽度和长度进行测量，并绘图进行计算，制定排水系统布设方案，同时对基坑的凹凸和低洼处分别进行夯实与填平处理，并按图纸的设计要求在基坑的底面上开设排水管安装槽，使排水管安装槽的宽度大于水平排水管的直径，沿基坑的底面边缘处开设通孔，方便回流管的安装；(3)排水系统布设a、首先在基坑的底层按设计要求铺设水平排水管，使水平排水管嵌入排水管安装槽中，同时用第二管道连接件将各个水平排水管的接口处进行连接，并进行密封处理，然后在水平排水管的上方按1m的间隔布设竖直排水管，使竖直排水管与水平排水管保持垂直，相邻的两个竖直排水管之间通过水平排水管进行连接，水平排水管与竖直排水管之间设置有第一管道连接件，位于基坑边缘的竖直排水管通过紧固件与墙体进行固定连接；b、在距离基坑3～5m的位置开设直径为1.5m、深度为4m的孔，然后将负压装置通过吊装机安装在孔内，使负压装置保持水平安装，接着从位于底层的水平排水管上引出两个回流管连接至负压装置上，并对水平排水管和竖直排水管的连接处进行检测，做好密封操作，并用粘土对孔进行填埋，然后压实；c、接着在距离负压装置7～10m的位置挖一个5m×5m×5m的坑，将污水处理箱安装在坑内，然后用增压管将负压装置与污水处理箱进行连接，并在连接处进行密封处理，然后在沉淀池底部的出泥管上连接外接管道，便于污泥的排出，在污水处理箱两边的出水管上连接外接水管，使水能从出水管处直接流出，加快吹填淤泥排水固结的速度；d、当整个排水系统布设结束后，在基坑的内部填充2/3的水，开始对排水装置进行试运行，并将排水管连接处出现泄漏的位置进行修补；(4)吹填施工当基坑内的水经排水装置试运行流完后，首先将吹填装置运送至基坑边缘，然后将输泥软管进行连接，并对基坑底部进行淤泥的试吹填，然后再进行连续的淤泥吹填，直至淤泥吹填的深度覆盖竖直排水管上的标尺柱，接着停止淤泥的吹填，同时启动排水系统，用夯实机对基坑内的淤泥进行夯实，并静置30～45min，待淤泥沉降后将夯实机撤出，继续进行淤泥吹填，直至淤泥吹填覆盖竖直排水管顶端的标尺柱，再用夯实机进行夯实，静置15～30min，循环上述步骤3～4次后，使淤泥在基坑内的深度达到设定的吹填高度；(5)顶层施工当淤泥吹填结束后，先将夯实机和吹填装置撤出施工现场，然后在淤泥的顶面上铺设一层土工布，在有竖直排水管的位置将土工布剪一个口，使竖直排水管穿出土工布，待整个基坑的顶面都覆盖土工布后，在基坑的边缘用锚固钉将土工布进行固定，同时铺上一层30～40cm厚度的碎石；(6)施工验收施工2天后对吹填位置的淤泥强度进行检测验收。本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：1、通过将排水系统与负压装置和污水处理装置进行连接，不仅可以提高淤泥排水固结的速度，而且可以有效地将含有淤泥的水进行净化分离，降低水中污泥的含量，便于直接灌溉；2、负压装置有效增大了排水系统中水的流动速度，同时通过增压管将水输送至污水处理箱，污水处理箱中的分离腔可以有效地对含有污泥的水进行处理，经第一过滤网过滤后通过储存腔可以进行存储，根据实际的需要将水进行输送，沉淀池可以将过滤下来的污泥进行统一收集，并通过出泥管排出，用于土壤的施肥；3、当吹填淤泥时，密封罩可以有效防止淤泥直接进入竖直排水管内，进而影响排水系统的正常工作，标尺柱可以使操作人员直观的看到淤泥的沉降高度和位置，便于控制下一批淤泥吹填时的使用量，吹填后的淤泥中的水可以直接通过渗水孔进入竖直排水管内，而淤泥通过过滤装置可以直接阻挡在竖直排水管的外侧，防止造成堵塞；4、本方法与现有技术中通过排水板提高吹填淤泥排水固结速度相比，不仅降低了施工成本，缩短了施工周期，而且具有更好的排水效果，使吹填淤泥排水固结的速度更快，同时提高了整个基坑淤泥的强度和稳定性，延长了使用寿命，提高了工程的质量。本发明结构简单，实用性强，不仅简化了排水系统的布设方案，而且有效提高了吹填淤泥排水固结的速度，提高了整个基坑淤泥的强度和稳定性，延长了使用寿命，提高了工程的质量，同时可以将分离后的水和淤泥重新回收利用，节约了资源。附图说明下面结合附图对本发明作进一步说明：图1为本发明一种加快吹填淤泥排水固结速度的排水装置及方法中排水装置的结构示意图；图2为本发明中竖直排水管的结构示意图；图3为本发明中过滤装置的结构示意图；图4为本发明中负压装置的结构示意图。图中：1-水平排水管；2-竖直排水管；3-第一管道连接件；4-第二管道连接件；5-负压装置；6-回流管；7-增压管；8-污水处理箱；9-分离腔；10-储存腔；11-第一过滤网；12-出水管；13-沉淀池；14-支撑杆；15-第一电机；16-第一转轴；17-定位支架；18-搅拌杆；19-出泥管；20-阀门；21-密封罩；22-标尺柱；23-渗水孔；24-过滤装置；25-定位环；26-支撑轴；27-第二过滤网；28-限位凸块；29-箱体；30-安装座；31-负压腔；32-第二电机；33-第二转轴；34-螺旋负压杆；35-进水管；36-单向导流板。具体实施方式如图1至图4所示，为本发明一种加快吹填淤泥排水固结速度的排水装置，包括排水系统、负压装置5和污水处理装置，排水系统通过回流管6固定连接在负压装置5的两侧，排水系统包括水平排水管1和竖直排水管2，水平排水管1呈上下分布，竖直排水管2垂直于水平排水管1均匀分布，位于上方的水平排水管1通过第一管道连接件3固定连接竖直排水管2，位于下方的水平排水管1通过第二管道连接件4固定连接竖直排水管2，通过框架结构的水平排水管1和竖直排水管2的设计，不仅增大了淤泥中水的流动速度，而且加快了吹填淤泥排水固结的速度，位于竖直排水管2一侧淤泥中的水可以直接进入竖直排水管2内，并沿管壁经回流管6流至负压装置5，位于水平排水管1一侧淤泥中的水可以经相邻两个竖直排水管2之间的水位差进行流动，提高了水的流动速度，与排水板相比使用的材料更便宜，但排水效果远远优于排水板，整个排水系统运行稳定可靠，同时可以对固结后的淤泥可以起到提高强度和稳定性的作用，竖直排水管2的顶端设置有密封罩21，密封罩21上设置有标尺柱22，竖直排水管2的侧面上均匀设置有渗水孔23，渗水孔23内设置有过滤装置24，当吹填淤泥时，密封罩21可以有效防止淤泥直接进入竖直排水管2内，进而影响排水系统的正常工作，标尺柱22可以使操作人员直观的看到淤泥的沉降高度和位置，便于控制下一批淤泥吹填时的使用量，吹填后的淤泥中的水可以直接通过渗水孔23进入竖直排水管2内，而淤泥通过过滤装置24可以直接阻挡在竖直排水管2的外侧，防止造成堵塞，过滤装置24包括定位环25，定位环25通过支撑轴26转动连接在渗水孔23内，定位环25内设置有第二过滤网27，定位环25的上下两侧对称设置有限位凸块28，当需要对排水系统进行清理时，通过推动定位环25，可以使限位凸块28与渗水孔23分离，进而形成通槽，方便清理。负压装置5包括箱体29，箱体29的外侧设置有安装座30，箱体29的内部设置有负压腔31，负压腔31的顶面上设置有第二电机32，第二电机32上转动连接有第二转轴33，第二转轴33上固定连接有螺旋负压杆34，负压腔31的两侧对称设置有进水管35，进水管35内均设置有单向导流板36，在第二电机32和第二转轴33的作用下，带动螺旋负压杆34转动，可以有效提高吸水的压力，进而提高排水管内水流的速度，加快吹填淤泥的固结速度，进水管35内的单向导流板36可以控制水流的压力，单向导流板36与水平面之间的夹角为a，夹角a的范围为0゜～45゜，在此夹角范围内，可以有效对水流的压力和流量进行调节，能满足污水处理箱8的处理范围，负压装置5通过增压管7连接污水处理装置。污水处理装置包括污水处理箱8，污水处理箱8的内部设置有分离腔9和储存腔10，两个储存腔10分别位于分离腔9的两侧，分离腔9与储存腔10之间设置有第一过滤网11，分离腔9内设置有搅拌机构，搅拌机构包括第一电机15、第一转轴16和搅拌杆18，第一电机15固定连接在支撑杆14上，第一转轴16转动连接第一电机15，搅拌杆18通过定位支架17固定连接在第一转轴16上，通过第一电机15带动第一转轴16转动，进而带动搅拌杆18转动，可以有效地提高过滤的效率，污水处理箱8的两侧设置有出水管12，污水处理箱8的底部设置有沉淀池13，沉淀池13与分离腔9之间设置有支撑杆14，沉淀池13的下方设置有出泥管19，出泥管19上设置有阀门20；通过将排水系统与负压装置5和污水处理装置进行连接，不仅可以提高淤泥排水固结的速度，而且可以有效地将含有淤泥的水进行净化分离，降低水中污泥的含量，便于直接灌溉，负压装置5有效增大了排水系统中水的流动速度，同时通过增压管7将水输送至污水处理箱8，污水处理箱8中的分离腔9可以有效地对含有污泥的水进行处理，经第一过滤网11过滤后通过储存腔10可以进行存储，根据实际的需要将水进行输送，沉淀池13可以将过滤下来的污泥进行统一收集，并通过出泥管19排出，用于土壤的施肥。使用如上述的一种加快吹填淤泥排水固结速度的排水装置的方法，包括如下步骤：(1)施工准备首先根据施工图纸的要求对施工位置进行清理，并对施工机具进行检查，做好安全技术交底工作，确保吹填淤泥排水施工的正常进行；(2)基坑测量首先通过水平仪和全站仪对基坑的深度、宽度和长度进行测量，并绘图进行计算，制定排水系统布设方案，同时对基坑的凹凸和低洼处分别进行夯实与填平处理，并按图纸的设计要求在基坑的底面上开设排水管安装槽，使排水管安装槽的宽度大于水平排水管1的直径，沿基坑的底面边缘处开设通孔，方便回流管6的安装；(3)排水系统布设a、首先在基坑的底层按设计要求铺设水平排水管1，使水平排水管1嵌入排水管安装槽中，同时用第二管道连接件4将各个水平排水管1的接口处进行连接，并进行密封处理，然后在水平排水管1的上方按1m的间隔布设竖直排水管2，使竖直排水管2与水平排水管1保持垂直，相邻的两个竖直排水管2之间通过水平排水管1进行连接，水平排水管1与竖直排水管2之间设置有第一管道连接件3，位于基坑边缘的竖直排水管2通过紧固件与墙体进行固定连接；b、在距离基坑3～5m的位置开设直径为1.5m、深度为4m的孔，然后将负压装置5通过吊装机安装在孔内，使负压装置5保持水平安装，接着从位于底层的水平排水管1上引出两个回流管6连接至负压装置5上，并对水平排水管1和竖直排水管2的连接处进行检测，做好密封操作，并用粘土对孔进行填埋，然后压实；c、接着在距离负压装置57～10m的位置挖一个5m×5m×5m的坑，将污水处理箱8安装在坑内，然后用增压管7将负压装置5与污水处理箱8进行连接，并在连接处进行密封处理，然后在沉淀池13底部的出泥管19上连接外接管道，便于污泥的排出，在污水处理箱8两边的出水管12上连接外接水管，使水能从出水管12处直接流出，加快吹填淤泥排水固结的速度，排水系统与排水板对吹填淤泥排水固结速度的影响如表1所示；表1排水系统与排水板对吹填淤泥排水固结速度的影响d、当整个排水系统布设结束后，在基坑的内部填充2/3的水，开始对排水装置进行试运行，并将排水管连接处出现泄漏的位置进行修补；(4)吹填施工当基坑内的水经排水装置试运行流完后，首先将吹填装置运送至基坑边缘，然后将输泥软管进行连接，并对基坑底部进行淤泥的试吹填，然后再进行连续的淤泥吹填，直至淤泥吹填的深度覆盖竖直排水管2上的标尺柱22，接着停止淤泥的吹填，同时启动排水系统，用夯实机对基坑内的淤泥进行夯实，并静置30～45min，为了减小夯实机对其结构造成破坏，开始时应使用较小的夯击能，控制夯击能量在150～200kN·m，使得淤泥排水固结强度提高后，再分级加大夯击能量，使动能向深层传递，在夯实位置的土体不出现明显的隆起，同时保证夯实位置附近的土体不能有过大的侧向位移，同时观察土体的沉降量，待淤泥沉降后将夯实机撤出，继续进行淤泥吹填，直至淤泥吹填覆盖竖直排水管2顶端的标尺柱22，再用夯实机进行夯实，静置15～30min，循环上述步骤3～4次后，使淤泥在基坑内的深度达到设定的吹填高度；(5)顶层施工当淤泥吹填结束后，先将夯实机和吹填装置撤出施工现场，然后在淤泥的顶面上铺设一层土工布，在有竖直排水管2的位置将土工布剪一个口，使竖直排水管2穿出土工布，待整个基坑的顶面都覆盖土工布后，在基坑的边缘用锚固钉将土工布进行固定，同时铺上一层30～40cm厚度的碎石；(6)施工验收施工2天后对吹填位置的淤泥强度进行检测验收。以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。