一种人工吹填过湿性超软土排水装置的制作方法

本发明涉及环境岩土处理领域，尤其涉及一种人工吹填过湿性超软土排水装置。

背景技术：

人工吹填土是指人为性将破碎土体经水力管道运输后吹填至特定地点堆储，被广泛用于填海造地、滩涂清淤、固体废弃物处理等方面。这些土体经湿法运输，含水率极高，土体长期处于过饱和状态，加上缺乏排水通道，土体排水固结缓慢。人工吹填土的土体结构完全被破坏，难以在短时间内形成足够的强度，人员机械均无法进场，故用传统的软土处理手段进行施工作业难度很大。

尾矿泥是典型的人工吹填过湿性超软土，矿石经研磨选洗后将所剩尾矿经水力输送吹填入尾矿库中湿法贮存。尾矿泥浆具有低渗透性、高孔隙比、高含水率的特点，最高含水率可达300%以上；同时，库内尾矿堆积体由于缺乏有效的排水通道，大量的库内积水无法及时排出，造成库内积水严重，尤其是大型尾矿库，即使尾矿库停用，尾矿泥仍要经过相当长的时间才会完成固结。库内尾矿浸润线过高使得尾矿坝极易由于渗透破坏发生溃坝、坍塌等安全事故，岩溶区尾矿库还会引发底部尾矿泥浆泄漏事故，对下游环境造成严重污染。

人工吹填土颗粒粒径较小，土颗粒在浑水渗流过程中会随着水一起流动，极易造成排水体淤堵降低排水效率甚至完全失效，如何将人工吹填过湿性超软土进行泥水分离成为了一大难题，一种自重轻、施工方便，且能将人工吹填过湿性软土进行泥水分离的设备成为迫切需求。

技术实现要素：

针对以上不足，本发明提供一种人工吹填过湿性超软土排水装置，能将积水从超软土中分离从而利于将积水排出。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种人工吹填过湿性超软土排水装置，包括有连接杆，所述连接杆为中空管状结构，底端封口，顶端开口，还包括有张拉杆、固定杆、牵引套筒和固定管；所述固定管为三个以上，均匀分布于所述连接杆的外管壁上，所述固定管内部中空，且与所述连接杆的内部连通，所述固定管底部连接于所述连接杆，顶部设置有顶端开口的连接头；所述牵引套筒套设于所述连接杆上，且位于所述固定管上方，所述牵引套筒内径大于所述连接杆外径；所述固定杆的数量等于所述固定管的数量，所述固定杆为中空管状结构，上端封口，下端通过旋转头与所述连接头相连接，所述旋转头底端开口，位于所述连接头内部并可在所述连接头内部旋转，所述固定杆内部连通所述固定管内部，所述固定杆管壁上设置有透水孔，所述透水孔与所述固定杆内部相连通，所述固定杆管壁外包裹有一层透水滤布；所述张拉杆数量等于所述固定杆的数量，所述张拉杆一端与所述牵引套筒铰接，另一端与所述固定杆铰接。

本发明公开的人工吹填过湿性超软土排水装置，固定杆一端与固定管相连接，并可绕固定管上的连接头旋转，张拉杆一端与牵引套筒铰接，另一端与固定杆铰接，当牵引套筒沿连接杆轴向方向运动时，可实现固定杆的收缩与张开，具体为当张拉杆处于垂直连接杆的位置时，固定杆实现最大张开，当张拉杆从处于垂直连接杆的位置向靠近固定管或远离固定管方向运动时，固定杆逐渐收缩，并在张拉杆达到极限位置时（指无法再继续运动），固定杆实现最大收缩。固定杆上设置有多个透水孔，固定杆管壁外包裹有一层透水滤布，透水滤布由只透水不透泥的材料制成，因此人工吹填过湿性超软土中的积水可以透过透水滤布进入透水孔，再从透水孔进入固定杆内部，由于固定杆与固定管连通，固定管与连接杆连通，因此积水可以从固定杆进入连接杆的内部，从而实现人工吹填过湿性超软土中积水与淤泥的分离。

在上述技术方案的基础上，本发明还有进一步的优化和改进。

优选的是，所述连接头为开口的球状中空结构，所述旋转头为开口的球状中空结构，所述旋转头位于所述连接头的内部，所述旋转头与所述连接头间隙配合。间隙配合的两个类球体结构能够实现旋转头在连接头内部旋转，从而实现固定杆以旋转头为支点的旋转，最终达到固定杆的张开或收缩的目的。

进一步地，所述固定杆的管壁外侧还设置有集水槽，所述透水孔位于所述集水槽内。单个透水孔的面积相对较小，因此积水直接透过透水滤布进入透水孔然后进入固定杆的效率有限，在固定杆的管壁外侧设置有集水槽，积水透过透水滤布后可以先进入集水槽，再从集水槽进入透水孔，增大了过水面积，提高了积水的收集效率，进而提高了整个装置的工作效率。

进一步地，所述旋转头开口处还设置有透水滤布，所述固定杆内部填充有中粗砂，所述中粗砂的粒径为0.5~4mm，渗透系数为1×10^-2~1×10^-1cm/s。如果使用用粒径大于4mm的砾石，则会因孔隙过大无法起到过滤浑水细颗粒的效果；而选择粒径小于0.5mm的粉细砂，则会由于过度密实而降低渗透系数，影响排水效率，并极易造成淤堵。

优选的是，所述透水滤布由涤纶短纤、涤纶长纤、仿粘、维纶和丙纶中的至少一种制成，所述透水滤布的抗拉强度达40~60kN/m，渗透系数为1×10^-2~1×10^-1cm/s，有效孔径为0.06~0.12mm。透水滤布为由涤纶短纤、涤纶长纤、仿粘、维纶和丙纶中的至少一种制成的复合无纺织物，复合强度高、剥离强度大、抗穿刺强度高、排水能力强、摩擦系数大、线胀系数小、比重较小、延伸性较强、适应变形能力高、耐腐蚀、耐低温，能够满足使用需求; 透水滤布的抗拉强度为40~60kN/m，渗透系数为1×10^-2~1×10^-1cm/s，有效孔径为0.06~0.12mm，即达到了强度要求，也保证了渗透效率。

进一步地，人工吹填过湿性超软土排水装置还包括定位套筒，所述定位套筒套设于所述连接杆外面，底端连接于所述牵引套筒的顶端。定位套筒的内径大于连接杆的外径。定位套筒能够定位住牵引套筒，用于辅助张开或收缩人工吹填过湿性超软土排水装置。牵引套筒位于最远离固定管的位置时，人工吹填过湿性超软土排水装置处于收缩状态，当需要张开人工吹填过湿性超软土排水装置时，通过定位套筒定位住牵引套筒，然后将连接杆向上拉起特定距离（特定距离指当人工吹填过湿性超软土排水装置从上述收缩状态到最大张开状态过程中，连接杆所拉起的距离），即可实现人工吹填过湿性超软土排水装置的张开；当需要收缩人工吹填过湿性超软土排水装置时，通过定位套筒定位住牵引套筒，然后将连接杆向下伸进，即可实现人工吹填过湿性超软土排水装置收缩。

进一步地，人工吹填过湿性超软土排水装置还包括引水腔，所述引水腔包括透水隔泥层和隔水隔泥层，所述透水隔泥层和隔水隔泥层由可折叠材料制成，所述透水隔泥层和隔水隔泥层形成一个腔体，所述透水隔泥层位于所述隔水隔泥层上方，且所述固定杆部分或全部包裹于所述引水腔内。引水腔包括透水隔泥层和隔水隔泥层，透水隔泥层只透水不透泥，即积水可以透过而淤泥不可透过，为一种选择透过性层，隔水隔泥层不透水不透泥，即积水和淤泥均不可透过。透水隔泥层和隔水隔泥层由可折叠材料制成，形成一个腔体，且透水隔泥层位于隔水隔泥层上方，这种设置能够使得上方的人工吹填过湿性超软土中的积水透过透水隔泥层进入腔体内，而下方的隔水隔泥层不透水不透泥，则积水无法出去，将暂时储存在腔体内部，从而实现积水与人工吹填过湿性超软土的分离，然后积水再通过透水孔进入固定杆内部。透水隔泥层为一种面状结构，其集水效率要明显优于孔状的透水孔或者槽状的集水槽。固定杆部分或全部包裹于所述引水腔内，当人工吹填过湿性超软土排水装置收缩或张开时，引水腔也会跟着收缩与张开，既不阻碍人工吹填过湿性超软土排水装置深入人工吹填过湿性超软土，又能实现大面积地引导积水进入引水腔。

优选的是，所述透水隔泥层由涤纶短纤、涤纶长纤、仿粘、维纶和丙纶中的至少一种制成，所述透水隔泥层的抗拉强度达40~60kN/m，渗透系数为1×10^-2~1×10^-1cm/s，有效孔径为0.06~0.12mm；所述隔水隔泥层由不透水的土工膜制成。透水隔泥层透水不透泥，优选由涤纶短纤、涤纶长纤仿粘、维纶和丙纶等制成，复合强度高、剥离强度大、抗穿刺强度高、排水能力强、摩擦系数大、线胀系数小、比重较小、延伸性较强、适应变形能力高、耐腐蚀、耐低温，能够满足使用需求; 透水隔泥层的抗拉强度40~60kN/m，渗透系数为1×10^-2~1×10^-1cm/s，有效孔径为0.06~0.12mm，即达到了强度要求，也保证了渗透效率。土工膜不透水不透泥，优选由聚氯乙烯和聚乙烯制成，摩擦系数大、线胀系数小、比重较小、延伸性较强、适应变形能力高、耐腐蚀、耐低温，能够满足使用需求。

优选的是，所述连接杆底端设置有锥形头。锥形头的设置利于人工吹填过湿性超软土排水装置深入人工吹填过湿性超软土，减少前进阻力。

进一步地，所述透水隔泥层和隔水隔泥层组成的引水腔内设置有支撑件。工作时，人工吹填过湿性超软土排水装置处于张开状态，人工吹填过湿性超软土及其中的积水对引水腔有一个挤压的作用，使得引水腔会变小，甚至会使得透水隔泥层和隔水隔泥层完全贴合导致无法将积水引入固定杆而导致无法达到使用目的。支撑件的设置能够撑开透水隔泥层和隔水隔泥层，保证积水顺利进入引水腔和连接杆内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了一种人工吹填过湿性超软土排水装置，通过人工吹填过湿性超软土排水装置的收缩和张开以实现装置深入人工吹填过湿性超软土和在人工吹填过湿性超软土中将装置张开，当人工吹填过湿性超软土排水装置处于张开状态时，固定杆能够涉及到的人工吹填过湿性超软土范围会很广，从而能够实现大范围的人工吹填过湿性超软土中的积水与淤泥分离，继而有利于积水的排出以及人工吹填过湿性超软土的固结。本发明结构简单，实现方式巧妙，解决了人工吹填过湿性超软土排水固结中积水与淤泥难以分离从而不利于人工吹填过湿性超软土中的积水排出而不利于人工吹填过湿性超软土固结的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为实施例1中人工吹填过湿性超软土排水装置的结构示意图；

图2为实施例1中人工吹填过湿性超软土排水装置处于最大张开状态时的结构示意图；

图3为实施例1中连接杆、固定管和固定杆的连接示意图（剖面图）；

图4为实施例1中固定杆的结构示意图（剖面图）；

图5为实施例2中人工吹填过湿性超软土排水装置处于最大张开状态时的结构示意图；

图6为实施例2中引水腔的局部示意图（剖面图）。

其中，图中所示标记为：1：连接杆；2：张拉杆；3：固定杆；31：旋转头；32：透水孔；33：透水滤布；34：集水槽；35：中粗砂；4：牵引套筒；5：固定管；51：连接头；6：定位套筒；71：透水隔泥层；72：隔水隔泥层；73：支撑件；8：锥形头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参照图1、图2、图3和图4，本实施例提供一种人工吹填过湿性超软土排水装置。

人工吹填过湿性超软土排水装置，包括有连接杆1，连接杆1为中空管状结构，底端封口，顶端开口, 连接杆1底端焊接有锥形头8以减少人工吹填过湿性超软土排水装置深入人工吹填过湿性超软土中的阻力；固定管5为四个，通过焊接的连接方式均匀分布于连接杆1的外管壁上，固定管5内部中空，且与连接杆1的内部连通，固定管5底部连接于连接杆1，顶部设置有顶端开口的连接头51, 连接头51为开口的球状中空结构；牵引套筒4套设于连接杆1上，且位于固定管5上方，牵引套筒4内径大于连接杆1外径，保证牵引套筒4能够沿连接杆1轴向方向活动；牵引套筒4的顶端通过焊接方式连接有定位套筒6，定位套筒6套设于连接杆1外面，定位套筒6的内径大于连接杆1的外径；固定杆3的数量等于固定管5的数量，固定杆3为中空管状结构，内径为100mm，上端封口，下端通过旋转头31与连接头51相连接，旋转头31底端开口，为开口的球状中空结构，位于连接头51内部并可在连接头51内部旋转，固定杆3内部连通固定管5内部；固定杆3管壁上设置有横截面呈圆形、直径为10mm的透水孔32，透水孔32与固定杆3内部相连通，固定杆3的管壁外侧还设置有集水槽34，集水槽34沿固定杆3的轴向方向延伸，集水槽34的横截面的宽度为20mm，透水孔32位于集水槽34内；固定杆3管壁外包裹有一层透水滤布33，透水滤布33为由涤纶短纤制成的复合无纺织物，透水滤布33的抗拉强度为50kN/m，渗透系数为5×10^-2cm/s，有效孔径为0.08mm，既能够满足强度要求，又能够满足透水隔泥的使用需求；旋转头31开口处还设置有透水滤布33，固定杆3内部填充有中粗砂35，中粗砂35的粒径为2mm，渗透系数为5×10^-2cm/s，中粗砂35作为反滤层，能够截留和吸附细颗粒，避免细颗粒进入连接杆1，同时中粗砂35也不会过于密实而影响渗透速率；透水滤布33与中粗砂35可作为双重反滤层，有效过滤过湿土中的细颗粒；张拉杆2数量等于固定杆3的数量，张拉杆2一端与牵引套筒4铰接，另一端与固定杆3铰接。

本实施例中，连接杆1、张拉杆2、固定杆3、旋转头31、透水孔32、牵引套筒4、固定管5；连接头51、定位套筒52和锥形头8由不锈钢材料制成。

本发明公开的人工吹填过湿性超软土排水装置，固定杆3一端与固定管5相连接，并可绕固定管5上的连接头51旋转，张拉杆2一端与牵引套筒4铰接，另一端与固定杆3铰接，当牵引套筒4沿连接杆1轴向方向运动时，可实现固定杆3的收缩与张开，具体为当张拉杆2处于垂直连接杆1的位置时，固定杆3实现最大张开，当张拉杆2从处于垂直连接杆1的位置向远离固定管5方向运动时，固定杆3逐渐收缩，并在张拉杆2达到极限位置时（指无法再继续运动），固定杆3实现最大收缩。在人工吹填过湿性超软土排水装置深入人工吹填过湿性超软土的过程中，人工吹填过湿性超软土排水装置处于收缩状态，当达到预定目标范围后，向上提起连接杆1，张拉杆2和固定杆3在人工吹填过湿性超软土和其中的积水的作用下，受到一个向下的作用力，可慢慢张开，并逐渐达到最大张开状态；定位套筒6能够定位住牵引套筒4，能够用于辅助张开或收缩人工吹填过湿性超软土排水装置，人工吹填过湿性超软土排水装置处于收缩状态时，通过定位套筒6定位住牵引套筒4，然后将连接杆2向上拉起特定距离（特定距离指当人工吹填过湿性超软土排水装置从收缩状态到最大张开状态过程中，连接杆1所拉起的距离），即可实现人工吹填过湿性超软土排水装置的张开；固定杆3上设置有多个透水孔32，透水孔32位于集水槽34内，固定杆3管壁外包裹有一层透水滤布33，透水滤布33由只透水不透泥的材料制成，因此人工吹填过湿性超软土中的积水可以透过透水滤布33进入集水槽34再进入透水孔32，再从透水孔32进入固定杆3内部，由于固定杆3与固定管5连通，固定管5与连接杆1连通，因此积水可以从固定杆3进入连接杆1的内部，从而实现人工吹填过湿性超软土中积水与淤泥的分离。当需要将积水从连接杆1内部抽出时，可通过外部的水泵、导管等装置将积水从连接杆1内部抽出。

人工吹填过湿性超软土排水装置，通过人工吹填过湿性超软土排水装置的收缩和张开以实现装置深入人工吹填过湿性超软土和在人工吹填过湿性超软土中将装置张开，当人工吹填过湿性超软土排水装置处于张开状态时，固定杆3能够涉及到的人工吹填过湿性超软土范围会很广，从而能够实现大范围的人工吹填过湿性超软土中的积水与淤泥分离，继而有利于积水的排出以及人工吹填过湿性超软土的固结。本发明结构简单，实现方式巧妙，解决了人工吹填过湿性超软土排水固结中积水与淤泥难以分离从而不利于人工吹填过湿性超软土中的积水排出而不利于人工吹填过湿性超软土固结的问题。

实施例2

请参照图5和图6，本实施例提供一种人工吹填过湿性超软土排水装置。

与实施例1不同的是，本实施例提供的人工吹填过湿性超软土排水装置中还包括引水腔，引水腔包括透水隔泥层71和隔水隔泥层72，透水隔泥层71由涤纶长纤制成，透水隔泥层71的抗拉强度为50kN/m，渗透系数为5×10^-2cm/s，有效孔径为0.08mm，隔水隔泥层72由聚乙烯制成的土工膜，透水隔泥层71和隔水隔泥层72形成一个腔体，透水隔泥层71位于隔水隔泥层72上方，且固定杆3全部包裹于引水腔7内。

引水腔包括透水隔泥层71和隔水隔泥层72，透水隔泥层71只透水不透泥，即积水可以透过而淤泥不可透过，为一种选择透过性层，隔水隔泥层72不透水不透泥，即积水和淤泥均不可透过。透水隔泥层71和隔水隔泥层72由可折叠材料制成，形成一个腔体，且透水隔泥层71位于隔水隔泥层72上方，这种设置能够使得上方的人工吹填过湿性超软土中的积水透过透水隔泥层71进入腔体内，而下方的隔水隔泥层72不透水不透泥，则积水无法出去，将暂时储存在引水腔内部，从而实现积水与人工吹填过湿性超软土的分离，然后积水再通过透水孔32进入固定杆3内部。透水隔泥层71为一种面状结构，其集水效率要明显优于孔状的透水孔32或者槽状的集水槽34。固定杆3全部包裹于所述引水腔内，当人工吹填过湿性超软土排水装置收缩或张开时，引水腔也会跟着收缩与张开，既不阻碍人工吹填过湿性超软土排水装置深入人工吹填过湿性超软土，又能实现大面积地引导积水进入引水腔。且呈面状的透水隔泥层71能够在连接杆1的上拉过程中，增大人工吹填过湿性超软土排水装置所受人工吹填过湿性超软土和积水的阻力，利于人工吹填过湿性超软土排水装置的张开。

透水隔泥层71和隔水隔泥层72形成的引水腔为双层腔体结构，由于透水隔泥层71和隔水隔泥层72为柔性的可折叠材料，因此为了避免引水腔因人工吹填过湿性超软土及积水的挤压作用所带来的变形导致透水隔泥层71和隔水隔泥层72完全贴合导致无法将积水引入连接杆内部，透水隔泥层71和隔水隔泥层72形成的腔体内固定设置有由不锈钢材料制成的支撑件73，支撑件73呈方体，且六面镂空。支撑件73的设置能够撑开透水隔泥层71和隔水隔泥层72，保证积水顺利进入引水腔和连接杆1的内部。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。