一种加快粉煤灰排渗固结的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃煤发电厂应用领域，具体地说涉及一种加快湿式贮灰场粉煤灰排渗固结的方法。
【背景技术】
[0002]贮灰场是燃煤发电厂的主要生产设施之一，用来存放燃煤发电厂排出的粉煤灰和炉渣。灰坝是贮灰场的重要构筑物之一，随着贮灰场的建设规模越来越大，灰坝的等级也越来越高。一般情况下，灰坝是燃煤发电厂的重大危险源之一，一旦失事，不仅危及贮灰场下游生命、财产的安全，而且影响燃煤发电厂的正常运行，从而造成重大损失。
[0003]在灰坝建设过程中，不但要做到安全适用、技术先进、经济合理，而且要满足国家的产业政策。灰坝的设计理论经历了不透水坝、透水坝、设排渗体的不透水坝三个时期，经过几代工程技术人员的不懈努力，灰坝的设计理论已日趋完善。对灰坝，渗流稳定和抗滑稳定至关重要。从大量的灰坝、尾矿坝事故调查报告可以看出，灰坝、尾矿坝失事大多是由于渗流破坏或边坡失稳造成的。
[0004]目前，为了降低初期投资，减少前期购地，贮灰场大多采用分期、分块建设方式；灰坝大多采用分期筑坝模式，即先在贮灰场下游修建一定高度的初期坝，然后待坝前沉积的粉煤灰达到一定高度后，在坝前灰面上，用土、石料或粉煤灰逐级对灰坝进行加高。按填筑时间顺序，可将灰坝坝体分为初期坝和后期子坝二部分。初期坝一般采用土坝、土石混合坝、堆石坝、浆砌石坝等，以土坝、土石混合坝居多；后期子坝可采用粉煤灰、碎石土、砂土、粉土、粘性土等材料进行填筑。随着灰渣筑坝技术日益成熟，用粉煤灰填筑后期子坝的工程实例越来越多。
[0005]对湿式贮灰场，由于自然沉积的粉煤灰很不均匀，且具有互层现象，因而呈现出各向异性的特征。在渗透性方面，自然沉积粉煤灰的各向异性特征尤其明显，水平渗透系数与垂直渗透系数的差距很大。一般情况下，自然沉积粉煤灰的水平渗透系数为3X 10_4?1XlO-Ws ;垂直渗透系数为1Χ1(Γ4?4Xl(T4cm/s，水平渗透系数为垂直渗透系数的2?5倍。影响粉煤灰渗透性的因素很多，主要为粉煤灰的颗粒级配、胶结物质含量、沉积密实度等。
[0006]对湿式贮灰场，当采用分期筑坝时，如何采取有效的工程措施，来加快坝前粉煤灰的排渗固结，提高坝前粉煤灰的抗剪强度，增强灰坝后期的稳定性，是工程设计人员必须解决的问题。加快粉煤灰排渗固结的传统方法主要有:排渗棱体、排渗铺盖、排渗管等。
[0007]I)排渗棱体
排渗棱体位于灰坝上游坝趾处，用块石填筑而成。排渗棱体与坝体和坝基之间需设置反滤层。排渗棱体顶部高程应通过渗流计算进行确定；内坡坡度为1:1.25?1:2.5，外坡坡度为1:1.5?1:2.5 ;顶部宽度应根据施工条件及运行需要确定，但不得小于1.0m。渗入排渗棱体的灰水通过埋设于排渗棱体内的集水管排至灰坝下游。排渗棱体能够加快粉煤灰的排渗固结，具有降低坝体浸润线和增强坝体稳定性的作用。排渗棱体的主要缺点为:石料用量较大，费用较高；无法解决各向异性对粉煤灰排渗固结所产生的影响；容易淤堵；无法维护、检修；必须与初期坝同步施工；无法用于灰坝加高工程。
[0008]2)排渗铺盖
排渗铺盖设置于灰坝上游，且平行于坝轴线，其下游侧位于灰坝上游坝趾处，上游侧位于灰场库区内。排渗铺盖用块石填筑而成，厚度为0.6?1.0m。排渗铺盖宽度(上游侧与下游侧之间的距离)应根据渗流计算进行确定。渗入排渗铺盖的灰水通过埋设于排渗铺盖内的集水管排至灰坝下游。排渗铺盖能够加快粉煤灰的排渗固结，具有降低坝体浸润线和增强坝体稳定性的作用。排渗铺盖主要缺点为:无法解决各向异性对粉煤灰排渗固结所产生的影响；当坝基产生不均匀沉陷时，铺盖排水层将发生断裂，从而导致其排渗能力降低，甚至丧失；容易淤堵；无法维护、检修；必须与初期坝同步施工；无法用于灰坝加高工程。
[0009]3)排渗管
排渗管由集水管和排水管两部分组成。集水管位于灰坝上游，且平行于坝轴线，可根据排渗要求布置若干排。集水管至灰坝上游坝趾处的距离应根据渗流计算进行确定。集水管可采用带孔的陶瓦管、混凝土管或钢筋混凝土管，也可用碎石填筑而成。集水管用于收集粉煤灰中的灰水。排水管垂直于坝轴线布置，间距为20?30m，排水管可将集水管收集的灰水排至灰坝下游。排渗管能够加快粉煤灰的排渗固结，能够用于灰坝加高工程。排渗管主要缺点为:无法解决各向异性对粉煤灰排渗固结所产生的影响；排渗能力低，排渗效果差；当地基产生不均匀沉陷时，排渗管将发生断裂，从而导致其排渗能力降低，甚至丧失；容易淤堵；维护、检修比较困难。
[0010]综上所述，传统方法主要存在以下问题:(1)无法解决各向异性对粉煤灰排渗固结所产生的影响。(2)在灰坝运行初期，排渗效果较好，但随着使用年限的增加，粉煤灰中的细颗粒和化学物质对排渗体产生淤堵，使排渗体的排渗能力逐渐减弱，直至丧失。(3)维护、检修比较困难，有的排渗体根本无法维护、检修。(4)灵活性、适应性较差，有的排渗体必须与初期坝同步施工；有的排渗体无法用于灰坝加高工程。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种能够解决传统方法存在的问题，可用于湿式贮灰场灰坝加高工程，具有适应性强、淤堵速度慢、造价低廉、易于施工、便于维护等特点，能够加快灰坝前粉煤灰排渗固结的方法。
[0012]本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种加快粉煤灰排渗固结的方法，在灰坝上设置至少一个排渗单元，所述排渗单元包括排渗褥垫、至少一排砂井、和导水钢管；所述排渗褥垫布置在灰坝上游粉煤灰中，数量与排渗单元数量一致；所述砂井布置在排渗褥垫上游侧；排渗褥垫内设至少一根集水钢管与至少一根排渗管，集水钢管与排渗管连通；所述导水钢管布置在排渗褥垫下游侧，由排渗褥垫引至灰坝下游，每个排渗褥垫至少配置I根，导水钢管与集水钢管连接。
[0013]所述排渗单元根据灰坝的建设规模和排渗要求进行布置，不受灰坝平面布置和断面尺寸的限制；所述各排渗单元自成体系，或者串联在一起共同作用。
[0014]所述排渗褥垫长度、宽度、顶部标高和厚度的确定需综合考虑排渗能力、造价、施工、维护因素，长度为20.0?200.0m ;宽度为5.0?50.0m ;顶部标高为低于实际灰面标高0.2?0.5m ;厚度为0.3?3.0m ;排渗褥垫下游侧至初期坝坝轴线的距离不但要满足本期灰坝加高的要求，而且要兼顾灰坝后期加高；在排渗褥垫顶面铺设一层粉煤灰，厚度为0.2 ?0.5mο
[0015]所述排渗褥垫采用中粗砂填筑，外表面先包裹一层土工布，再包裹一层土工格栅；在排渗褥垫中部应铺设集水钢管和排渗管；集水钢管沿排渗褥垫长度方向等距布置，其规格和根数的确定需考虑过流能力、施工、腐蚀因素；排渗管沿排渗褥垫宽度方向等距布置，其直径、根数和间距通过渗流计算进行确定，间距为0.5?5.0m ;
所述排渗管采用软式透水管；排渗管与集水钢管连接，其接头采用四通钢管，并用铅丝进行绑扎。
[0016]所述砂井采用圆形断面，其顶部标高与子坝贮灰限制标高一致；砂井间距、底部标高和直径通过渗流计算进行确定，直径为0.4?0.Sm ;根据排渗能力、施工干扰、灰坝后期加高因素，下游侧砂井中心与排渗褥垫上游侧的距离为0.5?2.0m ;砂井回填材料采用中粗砂。
[0017]所述砂井以实际灰面为界，将其分成上、下两段；砂井下段采用置换成孔、连续回填滤料施工方案；砂井上段用至少I个外侧用土工布包裹的圆形土工格栅护笼进行分层加高，并随着坝前灰面逐渐升高，分层向护笼内填筑中粗砂；下层护笼底部与砂井下段顶部连接在一起，下层护笼底部进入砂井下段的深度不小于0.2m。
[0018]所述中粗砂中颗粒粒径大于0.5mm的颗粒含量大于30%，粒径大于0.25mm的颗粒含量大于60%。
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