填泥免膜真空预压结构及预压方法与流程

本发明涉及减小填泥体积、提高填泥强度的方法，具体涉及一种填泥免膜真空预压结构及预压方法。
背景技术：
目前在填淤泥、矿渣泥、污泥、工程排放泥浆等填泥的处理中，常采用真空预压方法，如图1(a)所示，围堰1在原地面8上形成一块空间，该空间内填入填泥9，填泥完成后在泥面顶部竖向打设排水板5，设置排水支管3(图示小圆圈)和排水总管2，铺设密封膜10，最后采用真空泵6对排水总管2抽真空进行真空预压。该方法存在以下几个问题：(1)必须设置不透气的密封膜10隔离排水通道与大气，工序繁琐，提高材料和施工成本，同时密封膜易污染环境；(2)泥在真空预压处理中下沉量大，造成排水板弯折，大大阻碍了真空度的传递，使得处理效果大打折扣，如图1(b)、1(c)所示，为了便于看出排水板弯折后的形状，图1(c)中用线条描绘了弯折后排水板的轮廓。技术实现要素：发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够高效率排水的填泥免膜真空预压结构；本发明的第二目的是提供基于该填泥免膜真空预压结构的预压方法。技术方案：本发明的填泥免膜真空预压结构，包括填泥和围堰，填泥内横向或与横向略微偏移的方向布置排水板，围堰靠泥侧设有与该排水板连通的透水连接体，该透水连接体依次与排水管和真空泵连接，填泥泥面上方设有注水管，真空泵与注水管连接；填泥中的水依次经过排水板、透水连接体、排水管和注水管注入泥面上方，形成隔气的水层。本发明利用初填饱和泥、泥上水层的闭气作用，无需设置密封膜，即免膜真空预压；填泥中维持较高的真空度，形成真空预压功能，起到减少泥的体积、提高泥的强度的效果。值得说明的是，本发明所指的填泥是指填筑、吹填的泥，而不是指腻子，特此说明。优选的，本发明的排水板可以分层设置，层间距为1.2～2m。进一步地，同一层填泥中并排布置若干排水板，其中排水板的间距为0.8～1.5m，间距越小，排水越快，材料用量越大，成本越高，因此间距优选为一个合理的范围，层间距大一些主要是考虑填泥竖向会产生压缩，压缩后的间距与横向的间距相当，同时，每排排水板与相应的透水连接体一一对应。本发明的排水板侧向竖直或略微倾斜插入填泥中，抗弯能力强，最高层排水板距离填泥的泥面为正常层间距。透水连接体为防弯折的软土固结用排水通道、加粗棉线或塑料盲沟；透水连接体的直径为3～8cm，直径小于3cm会导致通量不足、流水太慢，直径大于8cm会浪费材料。本发明中，真空泵的高程不超过排水管。具体来说，排水管包括位于围堰靠泥侧底部的排水支管和位于围堰底部的排水总管，透水连接体依次连接排水支管、排水总管和真空泵，且排水总管和真空泵的高程不高于排水支管。本发明利用填泥免膜真空预压结构的填泥压密方法，包括以下步骤：筑设围堰，布设透水连接体和注水管并将其与真空泵相连，填泥的同时布设排水管，开启真空泵，泥中的水依次经过排水板、透水连接体、排水管和注水管注入泥面上方，形成隔气的水层。优选的填泥方式为逐层填泥，从每层泥的泥面向泥内布设排水板并与透水连接体相连，再填下一层泥，直至填完。有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：(1)利用新填饱和泥、泥上水层的闭气功能，免设真空膜，大大提高施工便易性，节约成本，保护环境；(2)排水板横向或与横向略微偏移的方向设置，解决了现有技术中的排水板弯折问题，真空压力传递效果更好，水排出的方向是水平或向下的，重力有利于水的排出；(3)泥上水层的重量可以起到类似于堆载的作用，达到真空覆水联合预压效果；(4)本发明处理方法的沉降量可以达到处理土层厚度的30～50％，沉降量非常大，选用防弯折的软土固结用排水通道、粗棉线、塑料盲沟作为透水连接体，即便在大沉降量作用下也可保持通畅，而常规真空预压的管道不具备这种承受能力。附图说明图1(a)为现有填泥真空预压结构的示意图；图1(b)、1(c)分别为现有技术中排水板弯折后的照片；图2为本发明填泥免膜真空预压结构的示意图；图3为本发明排水板的布置示意图；图4为图2沿i-i方向的剖视图。具体实施方式下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。如图2所示，本发明的填泥压密装置包括围堰1，围堰1在原地面8上形成一块空间，该空间内填填泥9，填泥9内横向布置排水板5，这里的横向是指水平方向，当然排水板5也可以与横向略微偏移的方向布置，例如与水平方向成±15°以内。图2和图4中所示的排水板5分层设置，层间距为1.2～2.0m，经过研究表明，层间距越小，排水越快，相应的材料用量和施工量均会增加，导致成本越高，因此，层间距优选为一个合理的范围为1.2～1.6m，实现竖向沉降率达到30～50％。图3中在同一层填泥9中并排布置若干排水板5，排水板5的间距为0.8～1.5m，可使所有填泥9中的水都能就近排出，优选间距为0.8～1.5m。从图3可以看出，排水板5侧向竖直插入填泥9中，这里的侧向是沿排水板5的宽度方向，或与侧向略微倾斜的方向插入填泥9中，其中，倾斜角度可以为±10°以内，这样有利于防止排水板弯曲。如图2所示，最高一层的排水板5距填泥9的顶面7为层间距。如图2所示，围堰1靠泥侧设有透水连接体4，该透水连接体4与排水板5的一侧连通，透水连接体4连接排水管，排水管连接真空泵6，填泥9中的水在真空环境下依次经过排水板5、透水连接体4和排水管排出，此时要满足真空泵6的高程不超过排水管。排水管可以分为排水支管3和排水总管2，其中，排水支管3位于围堰靠泥侧底部，与透水连接体4连通，用于收集透水连接体中的水分，排水支管3连接排水总管2将水分汇集到排水总管2中，排水总管2与真空泵6连接，此时要满足且排水总管2和真空泵的高程不高于排水支管3。高程设置的原则是水向下流，在真空预压阶段，水流方向与重力方向一致，能促进水的流出。其中，排水支管3可以是塑料管、钢管或沙沟；当采用塑料管、钢管时，应预留大小适宜的孔洞，透水连接体插入孔洞进行连接；当采用沙沟时，直接埋入沙沟中即可。排水总管2可以为两端开口的密闭钢管，两端开口处分别与排水支管、真空泵相连；当排水支管采用沙沟时，排水总管与排水支管连接端应包裹纱布、纱网，纱布纱网的孔径应小于沙的粒径。排水板5与透水连接体4连接时，先绕透水连接体4一周，然后用钢丝穿孔绑扎或者用订书机订，可以实现排水板5和透水连接体4无缝对接、排水通畅。其中，透水连接体4可以是防弯折的软土固结用排水通道、加粗棉线或塑料盲沟。透水连接体4的直径为3～8cm，直径小于3cm会导致通量不足、流水太慢，直径大于8cm会浪费材料。如图2所示，填泥9上方设注水管11，用于向填泥9上方注水，填泥9中的水在真空环境下依次经过排水板5、透水连接体4和排水管排出，再通过注水管11注入填泥9上方，形成隔气的泥上水层12，图2中显示了水层的水面10。填泥压密方法包括以下步骤：(1)筑围；(2)布设排水管和透水连接体；(3)逐层填泥，在每层泥的泥顶面和泥中布设排水板并与透水连接体相连，再填下一层泥，直至填完；(4)将真空泵与排水管、注水管相连，开启真空泵。现有的填泥真空预压技术是将排水板通过插板机竖直打入泥中，使得排水板最长的边垂直于地面，之后在泥土的顶部汇集水分后排出，而本发明是在填泥中分层布设的排水板，两者的压密效果对比如表1所示，土体正方形布置间距均为1m*1m，即排水板的层间距为1m，同一层中，相邻排水板的间距为1m。表1填泥压密效果对比由表1可知，在相同的排水板间距下，通过对比现有技术与本发明技术方案的压密后的土体孔隙率，本发明的孔隙率更低，泥土更密实；通过对比现有技术与本发明技术方案的压密后的土体体积压缩率，压密91天时，本发明的土体体积压缩率比现有技术的土体体积压缩率大9.3％，也就是说，在10米厚的土层在100kpa的压力下，本发明处理方法的压缩量比现有方法多0.93m。当水平排水板间距为1m*1m，处理时间为90天时，通过对比现有技术与本发明技术方案压密后的压缩率和十字板剪切强度，结果如表2所示。表2压缩率和十字板剪切强度效果对比本发明现有技术水平排水板间距1m*1m1m*1m处理时间90d90d压缩率36％23％十字板剪切强度15kpa8kpa当前第1页12