一种疏浚淤泥固化材料以及管道固化吹填方法与流程

本发明涉及一种快速吹填固化方法，具体涉及一种疏浚淤泥固化材料以及管道固化吹填方法。

背景技术：

1、随着我国沿海地区的经济迅猛发展，土地需求日益增加，土地资源相对紧缺成了沿海城市不可忽视的问题。为了解决沿海地区土地资源紧缺的情况，满足沿海地区快速造陆，当地获得大量的土石方比较困难，远距离开采运输又不经济，海洋疏浚淤泥已成为沿海地区建设重要的回填材料。

2、海洋疏浚淤泥主要是由海上疏浚船从海洋底部绞吸得到，并采用管道吹填到沿海围堰区域内，通过自然降水、强夯法、真空预压法、真空堆载预压法或真空动力固结加固法使土体含水率降低，以满足工程建设需要，形成良好地基基础。但这种海洋疏浚淤泥主要是由海底细小颗粒长时间缓慢沉积而成，因此疏浚淤泥土具有颗粒粒径极小、黏度大（塑性指数大）、含水率高（普遍高于200%）、孔隙比大、承载力差等特点，常规处理方式效率慢，严重影响施工周期，如果能对这些疏浚淤泥土直接固化，不断能加快地基建造进度，对于解决疏浚泥占地堆放、以及对海洋环境产生严重污染等生态问题，符合建筑行业的可持续发展。

3、对于疏浚淤泥土直接固化的方式一般采用管道固化，是采用管道输送疏浚高含水率淤泥的过程中添加固化材料，通过管道静态混合实现对淤泥的快速固化，但这种方式存在以下几个问题：

4、（1）常规管道混合输送搅拌动力为管道输送中注入的压缩空气，在恰当的压力气流的驱动下，疏浚淤泥与固化材料在输送管中呈漩涡状并翻滚前行完成搅拌，但由于疏浚淤泥土本身黏度大，这种方式很难使固化材料在管道内部混合均匀，造成固化材料与疏浚淤泥土混合离散型大，影响最终固化强度；

5、（2）因为固化疏浚淤泥土黏度大，有时夹杂一些疏浚未分散均匀的淤泥块，添加固化剂后，黏度进一步提高，易在管道内部堵管，影响施工的连续性；

6、（3）因为疏浚淤泥含水率极高，淤泥密度普遍小于1.3g/cm3，单位体积内有效土颗粒含量少，常规掺量常规材料固化难度高，形成的固化结构少，后期沉降大；

7、（4）海水中腐蚀性离子（硫酸根离子、氯离子、碳酸氢根离子等）浓度高，易溶盐含量大，会对后期固化土结构的耐久性产生影响。

8、因此，针对常规管道固化方法、设备和材料亟需进一步改进和提高，以满足围海工程建设需要。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种疏浚淤泥固化材料以及管道固化吹填方法。

2、本发明所采用的技术方案有：

3、一种疏浚淤泥固化材料，所述固化材料由海砂、减阻材料、抗侵蚀水硬胶凝材料、分散材料、早强材料和降水材料组成，其中海砂、减阻材料和抗侵蚀水硬胶凝材料按照重量比分别为疏浚淤泥质量的5-18%、0.02-0.08%和4-8%，分散材料、早强材料和降水材料分别为抗侵蚀水硬胶凝材料质量的1-4%、0.5-2%和5-12%。

4、进一步地，所述抗侵蚀水硬胶凝材料为水泥与矿物掺合料组成，所述水泥为矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥中的一种或多种，质量占比≤30%，强度等级为42.5及以上；

5、矿物掺合料为ⅱ级粉煤灰、煅烧700℃火山灰、活性玻璃粉、硅灰、钙质消石灰、高岭土、矿粉和活性脱硫灰中的一种或多种。

6、进一步地，所述抗侵蚀水硬胶凝材料中mgo含量小于3%，细度不少于380m2/kg，c3a含量小于20%，so3含量小于1%，抗蚀系数k值≥1.0。

7、进一步地，所述海砂的细度模数为1.5-3.5；

8、减阻材料为铁铬木质素磺酸盐、硬脂酸钡和硬脂酸钙按照质量比1:1:2混合而成；

9、分散材料为cmc、聚磷酸盐和蜜胺减水剂按照质量比2:1:6配置成浓度为15-20%溶液；

10、早强材料为碳酸钠、氟硅酸钠、月桂酸、硬脂酸中的一种或多种；

11、降水材料为沸石、钙基膨润土、海泡石、硅藻土中的一种或多种。

12、本发明还公开一种管道固化吹填方法，疏浚船和施工船分别驶至作业区域和围堰区域，疏浚船上的绞吸泵抽取海床上的疏浚淤泥并用管道连续输送，输送过程中的疏浚淤泥经过螺旋搅拌机，并向螺旋搅拌机内通入海砂和减阻材料，使海砂、减阻材料和疏浚淤泥在输送过程中实现动态混合均匀并形成流通淤泥；

13、混合后的流通淤泥通过管道送至施工船上的搅拌混料机，同时向所述搅拌混料机内通入抗侵蚀水硬胶凝材料、分散材料、早强材料和降水材料，所有材料与流通淤泥先被搅拌混料机内的搅拌桨搅拌，然后通过搅拌混料机内的螺旋片输送至吹填管，搅拌均匀后得到固化淤泥，通过施工船的泥浆泵浇筑到围堰区域内。

14、进一步地，所述施工船在围堰区域浇筑固化淤泥时，先在靠近岸边3-8m位置处持续浇筑，在浇筑过程中，固化淤泥朝着岸边方向以及堤坝方向自然流淌，固化淤泥浇筑在最高点高于水面后，施工船朝着堤坝方向移动，在移动过程中，吹填管保持朝着漏出水面的固化淤泥进行移动浇筑。

15、进一步地，所述流通淤泥的流动扩展度为40-70cm，固化淤泥的流动扩展度为25-40cm，固化淤泥3d养护强度不少于100kpa，28d养护强度不少于250kpa，硫酸根离子浸泡强度损失率≤2%。

16、进一步地，所述螺旋搅拌机设于疏浚船上或者岸上，包括第一搅拌桶、第二搅拌桶、送料筒和螺旋轴，所述螺旋轴转动设于送料筒内，在送料筒上设有进泥口和出泥口，第一搅拌桶与第二搅拌桶分别与进泥口和出泥口相连通，第一搅拌桶通过管道与绞吸泵相连通，第二搅拌桶通过管道与搅拌混料机相连通；所述送料筒上设有若干用于输送海砂和减阻材料的第一输送管。

17、进一步地，所述第一输送管与送料筒的管径比为：1:8-12；

18、第二搅拌桶出泥口的管道直径大于第一搅拌桶进泥口的管道直径10-20%，

19、搅拌混料机出泥口的管道直径大于第二搅拌桶出泥口的管道直径5%-12%。

20、进一步地，所述第一搅拌桶与绞吸泵之间连接有增压泵，在搅拌混料机的出泥口处设有泥浆泵；在第一搅拌桶的进泥口、出泥口以及第一输送管上均设有流量计。

21、进一步地，所述搅拌混料机包括混料筒体和搅拌轴，所述搅拌轴转动设于混料筒体内，包括具有搅拌桨的搅拌部和具有螺旋片的输送部，在混料筒体上连接有第二输送管，混料筒体的进泥口以及第二输送管的出泥口均朝向所述搅拌部；在混料筒体的出泥口处设有泥浆泵，在混料筒体的进泥口、出泥口以及第二输送管上均设有流量计。

22、进一步地，所述搅拌轴中用于固定搅拌桨的部位为矩形轴，用于固定螺旋片的部位为圆轴，在矩形轴外固定两个角钢，所有的搅拌桨固定在两角钢上。

23、进一步地，所述搅拌部的长度占搅拌混料机中搅拌轴长度的2/3以上，且所述搅拌轴的长度不少于4m。

24、本发明具有如下有益效果：

25、1）通过在疏浚淤泥管道输送过程中设置螺旋搅拌机、搅拌桶和搅拌混料机等强力搅拌设备，确保各种固化材料与疏浚淤泥搅拌均匀性，提高固化材料对于疏浚淤泥的固化效果，减少了传统压缩空气机的使用，以及由此产生的压缩空气造成固化材料与疏浚淤泥的混合均匀性差的问题；同时降低了因为搅拌不均匀产生大泥团堵管情况，保证了疏浚淤泥连续输送和吹填进程。

26、2）通过在疏浚淤泥管道输送过程中添加海砂大颗粒废弃材料，改善了疏浚淤泥的颗粒级配，提高了淤泥的密度，为后期固化反应提供稳定的骨架支撑，提高了固化强度和后期的地基沉降，同时也提高了对于高黏性疏浚淤泥的分散效果。

27、3）疏浚淤泥来源于海洋环境，硫酸根等腐蚀性离子含量高，通过在的管道输送过程中添加抗侵蚀水硬胶凝材料和降水材料，提高了疏浚淤泥固化后的抗侵蚀性能，降低固化后基础土体的开裂和膨胀，结构稳定性高，耐久性强。

28、4）在疏浚淤泥的过程中对淤泥的流通性能进行动态调控，通过添加减阻材料和分散材料，保证流动性的前提下，降低疏浚淤泥与固化材料在管道混合后的流通阻力，减少管疏浚淤泥流通过程中对于管道的吸附，提高了管道混合固化的连续性和稳定性。

29、5）通过对固化淤泥的科学浇筑，减少固化淤泥与水的直接基础，减少因为固化淤泥具有的初始流速对于水的冲击分散，提高浇筑效果和浇筑方量。

30、6）疏浚淤泥通过在管道输送过程中添加固化材料，吹填固化后直接形成良好基础，减少真空预压或堆载预压等传统降水工艺，极大缩短吹填工程的施工周期。

31、7）通过设置流量计实时监控输送流量，通过实时流量动态调整输送流量，智能监控施工过程，防止过程中堵管，提高施工的连续化，施工效率高。