本发明涉及一种吹填土浅层物理固化的处理方法，属于吹填土处理领域。
背景技术：
：随着经济、社会的迅猛发展，沿海地区建设规模迅速扩大，土地作为一种有限的宝贵资源与建设用地供需矛盾日益突出，填海造陆与围海造陆是解决这个矛盾的一个重要出路，对于大规模的“围海造陆”一直是我国扩大用地的重大措施。围海造陆是一项系统工程，涉及到多方面技术应用，对施工设备、施工工艺、工程材料等都有较高的要求，经过多年的积累和发展，我国也基本形成了具有中国特色的围海造陆工程技术，适应了目前我国经济建设快速发展的需要。围海造陆是人类利用海洋空间最古老的方式，也是人类拓展生存空间及伸长空间的重要手段，围海造陆工程主要是在拟建海域修建围堤、围埝等，并采用吹填淤泥、填筑建筑土石料等手段再经过地基处理形成可用陆地。围堰工程后，吹填泥浆再进行处理是一种“造陆”普遍采取的方法，而泥浆的含水率在70％以上，泥浆静置沉淀根据吹填深度往往需要3个月或更长的时间，如果向泥浆添加化学絮凝剂，虽然会加速泥浆絮凝，但对环境的污染也很大，所以需要一种加速吹填土浅层排水的物理处理方法。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是针对现有“围海造陆”工程中存在的不足，提供一种吹填土浅层物理固化的处理方法，该方法是一种安全环保的处理方法，通过向吹填泥浆中喷入植物纤维，例如亚麻绳废料、椰子皮、甘蔗渣、秸秆等通过一定的加工配比，可以明显改善泥浆颗粒与纤维之间接触特征和微观力学作用，加速泥浆快速沉淀分层，提高泥浆的渗透系数，再将上层水排出后进行后续处理。由于植物纤维有很好的降解性，不污染环境，且可就地取材，实现资源再利用，是一种经济环保的吹填土处理方法。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种吹填土浅层物理固化的处理方法，流程图如图1所示，包括以下步骤：(1)预处理：收集植物废料，剔除石块、垃圾等杂质后将植物废料进行粉碎，制成粒径不超过3mm的颗粒物，颗粒物即为植物纤维，待用。(2)吹填：将步骤(1)得到的植物纤维、吹喷装置、排管移至需要处理的吹填土的泥浆入口处；将排管的一端插入吹填土的泥浆中，另一端与吹喷装置的吹风口相连接；然后将植物纤维送至吹喷装置的吸风口处，利用吹喷装置、排管将植物纤维吹喷入泥浆的内部；泥浆入口处吹喷植物纤维完毕后，将植物纤维、吹喷装置通过船或水上挖掘机(如图2所示)移送到远离泥浆入口处的地方继续进行吹喷，直至到达围堤处。(3)后处理：步骤(2)中的植物纤维吹喷入泥浆的内部后，静置15天～30天，然后将泥浆表层的水抽出；抽出后向泥浆中插入排水板，排水板设置完成后覆膜抽真空，即完成对整个吹填土区域的处理工作。上述技术方案中，步骤(1)中，所述的植物纤维，粒径不超过3mm，优选为1-3mm。上述技术方案中，步骤(1)中，所述的植物纤维为粗纤维和细纤维的混合物，二者的重量比为1:1。上述技术方案中，所述的细纤维，为油麻、椰子皮以任意比例混合而成的混合物，细纤维的粒径不超过2mm；油麻、椰子皮具有来源广泛，废料利用的优点。上述技术方案中，所述的粗纤维为甘蔗渣、稻草秸秆以任意比例混合而成的混合物，粗纤维的粒径大于2mm；甘蔗渣、稻草秸秆具有来源广泛，废料利用的优点。上述技术方案中，步骤(2)中，吹喷装置吹喷植物纤维时，植物纤维的掺量不超过泥浆重量的1％；实验室证明当植物纤维超过1％后，植物纤维饱和且易聚团。对本领域技术人员而言，在岩土工程中，工期紧张，地质环境复杂，在工程运用中，要考虑实际的操作中事半功倍，而不能事倍功半：一般通过换算法可以知晓整个吹填土的泥浆重量，通过换算可以知晓这样一处吹填土所需要的植物纤维的重量，分区、分片的去吹填植物纤维就可以了；整个吹填土的面积都不是很大(一般围堤至地面的距离为1～3公里)，流速也很缓慢，采用泥浆口喷与水上挖机补喷的形式进行混入植物纤维，基本可以保证整块吹填土区域都能喷上植物纤维，而且吹喷还具有一定的混匀效果。上述技术方案中，步骤(2)中，吹喷装置吹喷植物纤维时，植物纤维按照表1所述的掺量、速度定量的进行进料：表1：纤维掺量、纤维速度与吹填土泥浆流速和含水率的关系一般围堤至地面的距离为1～3公里，流速、湿度变化不大，基本测量几个点后就可以知晓整块吹填土的流速、含水率，不需要每个操作点都重新测量。上述技术方案中，步骤(2)中，所述吹喷装置为鼓风机，优选为吹吸两用鼓风机，设有吹风口和吸风口。上述技术方案中，所述的吹喷装置进一步优选为可变频调节的吹吸两用鼓风机，电机功率不小于50kw，当其转速降低到原额定转速的一半时，对应工况点的流量、压力、轴功率各下降到原来的1/2、1/4、1/8，这种变频调节方式可以大幅度节电。上述技术方案中，步骤(2)中，所述的排管，插入吹填土的泥浆的深度为1m。上述技术方案中，步骤(2)中，所述的排管为pvc软管，孔径与吹喷装置的吹风口匹配且不小于10cm，插入吹填土的泥浆的一端设置有单向阀(如图3所示)；单向阀为金属简易单向阀，防止泥浆流入堵塞管口。上述技术方案中，步骤(3)中，所述的排水板，按照岩土工程中的常规方法进行布设，优选为：按照正方型布置、间距为1m，插入深度至吹填泥浆下2m、端部0.5m的长度弯折(优选为弯折90°)。上述技术方案中，步骤(3)中，所述的覆膜抽真空，按照岩土工程中常规的真空预压法进行操作。上述技术方案中，步骤(3)中的水上挖掘机除了运输作用外，还可以经过改良后具有旋转功能：水上挖掘机的铲斗是可拆卸的，将原来的铲斗拆卸下来制造成类似电风扇的结构就可以形成旋转挖头，旋转挖头(如图4所示)类似电风扇结构，外壳呈漏斗型，材质铝合金，排管至于漏斗中心处；可边喷边旋转，使植物纤维与泥浆混合更均匀。本发明技术方案的优点在于。(1)泥浆的渗透系数明显增大，不仅加快泥浆沉淀期的沉淀速度，还加快泥浆处理期的土体排水，缩短工期。(2)显著提高泥浆含水率降低后的土体力学强度，由于众多纤维组成了特殊的柔性结构，使土体处理后具有明显的加筋效果。(3)植物纤维经济环保，本发明所采用的植物纤维包括甘蔗渣、椰子皮、油麻、稻草秸秆具有经济环保的特点，且可因地制宜，在泥浆中具有很好的降解性能，不污染环境，资源再利用。(4)本发明一种吹填土浅层物理固化的处理方法施工简单，成本极低，具有很好的推广应用前景。附图说明图1为本发明方法的流程示意图；图2为利用水上挖掘机在吹填土纵深处操作的示意图；图3为排管上单向阀的示意图；图4为改良后的旋转挖头的示意图；其中：1为植物纤维，2为吹喷装置，3为排管，4为围堤，5为吹填土，6为水上挖掘机，7旋转挖头，8单向阀。具体实施方式以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：以下各实施例中，设备均为市售常规设备：①吹喷装置2为吹吸两用鼓风机，型号为gdf系列鼓风机，功率50kw；设有吹风口和吸风口，吹风口的接口孔径为10cm；②排管3为pvc软管，孔径与鼓风机的吹风口匹配且不小于10cm；③排管插入泥浆那一端设有金属的单向阀8，防止泥浆流入堵塞管口；④水上挖掘机6，型号为215型或215-9型。⑤排水板，为岩土工程中常规的施工用品，型号为spb-b或spb-c。实施例1：一种吹填土浅层物理固化的处理方法，以某围海项目，面积1平方公里，海岸线距围堤4的距离约1公里，吹填土5的厚度平均5m，包括以下步骤：(1)预处理：收集甘蔗渣、椰子皮、油麻、稻草秸秆，剔除其中的石块、垃圾等杂质，将油麻破碎为粒径为1-2mm的颗粒物、将椰子皮破碎为粒径为1-2mm的颗粒物、将甘蔗渣破碎为粒径为2.1-3mm的颗粒物、将稻草秸秆破碎为粒径为2.1-3mm的颗粒物；将油麻和椰子皮的颗粒物按照1：1的重量比(也可以根据收集废弃物的情况任意配比)配制成细纤维，将甘蔗渣、稻草秸秆的颗粒物按照1：1的重量比(也可以根据收集废弃物的情况任意配比)配制成粗纤维；将细纤维和粗纤维按照1：1的重量比配制成植物纤维1，待用；(2)吹填：将步骤(1)得到的植物纤维、吹吸两用鼓风机、排管3移至需要处理的吹填土5的泥浆入口处；将排管的一端插入吹填土的泥浆中、深度为1m，另一端与吹吸两用鼓风机的吹风口相连接；对吹填土的泥浆的流速、含水率进行测定，按下表进行植物纤维掺量匹配：吹填土泥浆流速m3/min吹填土泥浆含水率w(％)纤维掺量纤维速度kg/min0～10100～1100.5％0.070～10110～1200.4％0.060～10120～1400.3％0.0410～15100～1100.7％0.1510～15110～1200.6％0.1310～15120～1400.5％0.1115～20100～1100.8％0.2315～20110～1200.7％0.215～20120～1400.6％0.17测得泥浆的流速为17m3/min、含水率为113％，与之匹配的纤维掺量为0.7％，纤维速度为0.2kg/min；将植物纤维定量的放在料斗中，将吹吸两用鼓风机的吸风口处的管道放入料斗中；开启吹吸两用鼓风机，吹吸两用鼓风机通电运作，利用鼓风机、排管将植物纤维吹喷入泥浆的内部，泥浆入口处吹喷植物纤维完毕后，将植物纤维、吹喷装置水上挖掘机6(215型)移送到远离泥浆入口处的地方继续进行吹喷，直至到达围堤4处。对水上挖掘机6的挖机头部进行改进后形成旋转挖头7，挖机的铲斗是可拆卸的，更换为改良的旋转挖头，旋转挖头类似电风扇结构，外壳呈漏斗型，材质铝合金，排管至于漏斗中心处；可边喷边旋转，使植物纤维与泥浆混合更均匀，特别是用在泥浆流速很低的情况下。(3)后处理：步骤(2)中的植物纤维吹喷入泥浆的内部后，静置15天～30天，然后将泥浆表层的水抽出；抽出后向泥浆中插入排水板(spb-b)，排水板正方形布置，深度至吹填泥浆下2m、间距1m、端部0.5m的长度需90°弯折；排水板设置完成后采用岩土工程中常规的真空预压法进行覆膜抽真空(真空预压是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空(真空度在600mmhg以上)，使膜内外形成气压差，使土层产生固结压力；即是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法)，即完成对整个吹填土区域的处理工作。本实施例中：(1)泥浆的渗透系数为10-7，基本不透水，经过处理后增大两个量级，变为10-5。增幅达到102倍，不仅加快泥浆沉淀期的沉淀速度，增幅达到70％；还加快泥浆处理期的土体排水，缩短工期，原静置期3个月，现在缩短至1个月。(2)显著提高泥浆含水率降低后的土体力学强度，原只有40kpa，现增强至66kpa，增强65％，由于众多纤维组成了特殊的柔性结构，使土体处理后具有明显的加筋效果。(3)植物纤维经济环保，本发明所采用的植物纤维包括甘蔗渣、椰子皮、油麻、稻草秸秆具有经济环保的特点，且可因地制宜，在泥浆中具有很好的降解性能，不污染环境，资源再利用。(4)本发明一种吹填土浅层物理固化的处理方法施工简单，成本极低，具有很好的推广应用前景。实施例2：一种吹填土浅层物理固化的处理方法，以某围海项目，面积1.5平方公里，海岸线距围堤4的距离约1.5公里，吹填土5的厚度平均6m，包括以下步骤：(1)预处理：收集甘蔗渣、椰子皮、油麻、稻草秸秆，剔除其中的石块、垃圾等杂质，将油麻破碎为粒径为1-2mm的颗粒物、将椰子皮破碎为粒径为1-2mm的颗粒物、将甘蔗渣破碎为粒径为2.1-3mm的颗粒物、将稻草秸秆破碎为粒径为2.1-3mm的颗粒物；将油麻和椰子皮的颗粒物按照2：1的重量比(也可以根据收集废弃物的情况任意配比)配制成细纤维，将甘蔗渣、稻草秸秆的颗粒物按照1：1.5的重量比(也可以根据收集废弃物的情况任意配比)配制成粗纤维；将细纤维和粗纤维按照1：1的重量比配制成植物纤维1，待用；(2)吹填：将步骤(1)得到的植物纤维、吹吸两用鼓风机、排管3移至需要处理的吹填土5的泥浆入口处；将排管的一端插入吹填土的泥浆中、深度为1m，另一端与吹吸两用鼓风机的吹风口相连接；对吹填土的泥浆的流速、含水率进行测定，按下表进行植物纤维掺量匹配：吹填土泥浆流速m3/min吹填土泥浆含水率w(％)纤维掺量纤维速度kg/min0～10100～1100.5％0.070～10110～1200.4％0.060～10120～1400.3％0.0410～15100～1100.7％0.1510～15110～1200.6％0.1310～15120～1400.5％0.1115～20100～1100.8％0.2315～20110～1200.7％0.215～20120～1400.6％0.17测得泥浆的流速为13m3/min、含水率为106％，与之匹配的纤维掺量为0.7％，纤维速度为0.15kg/min；将植物纤维定量的放在料斗中，将吹吸两用鼓风机的吸风口处的管道放入料斗中；开启吹吸两用鼓风机，吹吸两用鼓风机通电运作，利用鼓风机、排管将植物纤维吹喷入泥浆的内部，泥浆入口处吹喷植物纤维完毕后，将植物纤维、吹喷装置水上挖掘机6(215-9型)移送到远离泥浆入口处的地方继续进行吹喷，直至到达围堤4处；其中水上挖机只作为运输设备材料用，植物纤维、吹喷装置在水上挖机上边移动边喷。(3)后处理：步骤(2)中的植物纤维吹喷入泥浆的内部后，静置15天～30天，然后将泥浆表层的水抽出；抽出后向泥浆中插入排水板(spb-c)，排水板正方形布置，深度至吹填泥浆下2m、间距1m、端部0.5m的长度需90°弯折；排水板设置完成后采用岩土工程中常规的真空预压法进行覆膜抽真空(真空预压是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空(真空度在600mmhg以上)，使膜内外形成气压差，使土层产生固结压力；即是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法)，即完成对整个吹填土区域的处理工作。本实施例中：(1)泥浆的渗透系数为10-7，基本不透水，经过处理后增大两个量级，变为10-5。增幅达到102倍，不仅加快泥浆沉淀期的沉淀速度，增幅达到70％；还加快泥浆处理期的土体排水，缩短工期，原静置期3个月，现在缩短至1个月。(2)显著提高泥浆含水率降低后的土体力学强度，原只有45kpa，现增强至72kpa，增强60％，由于众多纤维组成了特殊的柔性结构，使土体处理后具有明显的加筋效果。(3)植物纤维经济环保，本发明所采用的植物纤维包括甘蔗渣、椰子皮、油麻、稻草秸秆具有经济环保的特点，且可因地制宜，在泥浆中具有很好的降解性能，不污染环境，资源再利用。(4)本发明一种吹填土浅层物理固化的处理方法施工简单，成本极低，具有很好的推广应用前景。上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12