高黏粒含量河湖疏浚底泥的快速排水固結(jié)裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種河湖疏浚底泥的快速排水固結(jié)裝置，尤其是一種高黏粒含量河湖疏浚底泥的快速排水固結(jié)裝置，屬于水利、航道工程技術領域。
【背景技術】
[0002]我國河湖水體污染嚴重，每年需要進行大規(guī)模的河湖底泥清淤，不可避免產(chǎn)生大量的河湖疏浚底泥需要處理。根據(jù)《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》(2008年)，僅東太湖綜合整治工程需要疏浚底泥高達1800萬m3，另外江蘇省太湖地區(qū)河網(wǎng)清淤的河道多達1000條、3574公里，清淤總量達到6000萬m3。由此可見，在未來我國產(chǎn)生的河湖疏浚底泥十分可觀，迫切需要有效的底泥處理技術作為支撐，為我國河湖生態(tài)整治提供技術保障，因而疏浚河湖底泥處置有著廣闊的應用前景。充泥管袋排水技術是70年代在國外發(fā)展起來的一種疏浚泥處理技術，90年代逐漸在我國疏浚工程中應用，該技術的特點是，將疏浚底泥水力充填到具有濾水不濾土功能的土工管袋中，疏浚底泥在自身重力的作用下發(fā)生排水，水通過反濾土工布滲出管袋，疏浚底泥留在管袋中，管袋高度降低后再向管袋中繼續(xù)充填疏浚底泥，再靜置讓其自重排水，這樣反復多次充填，直至充填高度達到設計值。充泥管袋技術由于具有施工方便、能夠充分利用當?shù)厥杩５啄嘧鳛楣こ滩牧?、?jié)省工程費用等優(yōu)點，該技術國內(nèi)外的圍海造地、圍堤工程以及深水港航道治理工程中已有較為廣泛的應用。但是該技術的應用有其一定的局限性，目前只能處理含砂量較大的疏浚底泥，對于黏粒含量高、滲透性差的疏浚底泥，黏粒粒徑(小于0.002mm)遠遠小于傳統(tǒng)充泥管袋的有效孔徑，傳統(tǒng)充泥管袋保土性能差，細顆粒流失嚴重，排出的尾水難以達到工程處理要求和環(huán)境排放要求;同時，黏粒含量高、滲透性差造成采用傳統(tǒng)充泥管袋處理疏浚底泥的固結(jié)速度慢、處理效率低、處理效果差等。故對于黏粒含量高、滲透性差的疏浚底泥，傳統(tǒng)充泥管袋排水技術已經(jīng)不再適用。
[0003]經(jīng)對現(xiàn)有的技術文獻檢索發(fā)現(xiàn)，為了利用疏浚淤泥填筑堤壩，中交上海航道勘察設計研究院有限充公司提出了《充填泥袋結(jié)合真空預壓填筑堤壩的方法》(申請?zhí)?201210008852.6)，該方法通過在地表和管袋之間設置排水層，在管袋完成淤泥充填后，在管袋上覆蓋密封膜，再利用真空抽水加速管袋淤泥固結(jié)。應該指出，在地表或管袋之間設置排水層再利用真空抽水，并沒有改變影響管袋淤泥排水速率的關鍵條件一一縮短排水距離(根據(jù)土力學太沙基原理，土體的排水速率和排水距離的平方成反比，即若排水距離縮短一半，排水速率可以提高4倍)，淤泥中的水分仍然需要從管袋內(nèi)部向管袋表面排出，管袋內(nèi)淤泥最大排水距離仍然為管道半徑長度。該法本質(zhì)上是在管袋自重荷載基礎上，又在相同荷載作用方向增加了真空荷載的作用，通過大幅增加荷載的疊加作用實現(xiàn)快速排水，但是已有研究表明，對于黏粒含量高、滲透性差的疏浚泥，過大的荷載作用往往會帶來淤堵問題(周源等.透氣真空快速泥水分離技術室內(nèi)模型試驗研究[J]，真空科學與技術學報，2010，30(2): 215-220;鄧東升等.低濃度疏浚淤泥透氣真空泥水分離模型試驗研究[J].巖土工程學報，2009,31(2):250-253;)，因此，該方法在實際應用時會受到一定的局限，在遇到細顆粒含量高、滲透性差的疏浚泥時，容易因淤堵問題導致達不到預期的加固效果。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，將傳統(tǒng)充泥管袋技術和真空固結(jié)技術進行創(chuàng)新性地優(yōu)化融合，改變傳統(tǒng)管袋的排水結(jié)構，大幅縮短管袋淤泥的排水距離，提出高黏粒含量河湖疏浚底泥的快速排水固結(jié)裝置及方法，解決高黏粒含量河湖疏浚底泥排水固結(jié)緩慢的問題，縮短施工工期，提高施工效率，強化固結(jié)排水效果，提升尾水排放水平。
[0005]本實用新型通過以下技術方案解決技術問題:高黏粒含量河湖疏浚底泥的快速排水固結(jié)裝置，包括充泥管袋，所述充泥管袋為雙層結(jié)構，其表面設有充泥口，其內(nèi)部安置至少兩個排水板，所述排水板表面包覆濾膜，所述濾膜的等效孔徑095 < 0.01mm，滲透系數(shù)I
0.0Olcm/s，所述排水板的兩端均設有連接頭，每端的連接頭經(jīng)管道并聯(lián)，所述管道的一端封閉、另一端伸出充泥管袋與真空裝置連接。通過采用多層的充泥管袋替代傳統(tǒng)的單層為主的濾布結(jié)構，以減少疏浚底泥細顆粒的流失，提升尾水排放水平，同時提高管袋的濾水性能;通過在管袋內(nèi)部設置排水板，可以大幅度減少管袋內(nèi)淤泥的排水距離，即管袋內(nèi)淤泥可以通過管袋表面排水，也可以通過管袋內(nèi)的排水板排水，管袋內(nèi)淤泥最大排水距離縮短了一半，理論上排水速率可以提高4倍；同時真空排水方向和管袋表面排水方向相反，不會產(chǎn)生荷載疊加效應，導致淤堵的發(fā)生。利用真空排水系統(tǒng)和管袋的共同排水作用，加速管袋內(nèi)土體的固結(jié)排水，縮短施工工期，提高施工效率，強化固結(jié)排水效果。
[0006]其中，所述充泥管袋為雙層結(jié)構，外層是縱向抗拉強度270kN/m2，橫向抗拉強度> 95kN/m2，等效孔徑095 < 0.5mm的高強編織布；內(nèi)層是單位面積質(zhì)量2 150g/m2，等效孔徑095 < 0.005mm，垂直滲透系數(shù)2 0.001 cm/s的短纖針刺土工布。外層高強編織布保證內(nèi)層短纖針刺土工布空隙結(jié)構的穩(wěn)定，所述管道另一端與真空裝置之間設有閥門，該閥門用于預留連接真空裝置。
[0007]排水板的設置并不局限于一種，可以是呈直線型橫向均布于充泥管袋中，排水板的空間位置控制在距離充泥管袋下幅、位于設計充填高度的1/4-1/2處;也可以是呈波浪型橫向均布于充泥管袋中，排水板的波峰和波谷與管袋頂部和底部的距離大于等于1/4個設計充填高度。此外，所述排水板設置間距< 1.0m且須保證排水板距離袋體大于等于0.5m。
[0008]本實用新型在對傳統(tǒng)充泥管袋技術進行改進的同時創(chuàng)新性的聯(lián)合了真空排水固結(jié)技術，改變傳統(tǒng)管袋的排水結(jié)構，大幅縮短管袋淤泥的排水距離，提出了高黏粒含量河湖疏浚底泥真空聯(lián)合充泥管袋快速排水固結(jié)技術，克服了傳統(tǒng)充泥管袋技術處理黏粒含量高、滲透性差的疏浚底泥保土性能差，細顆粒流失嚴重，排出的尾水難以達到工程處理要求和環(huán)境排放要求，處理效率低小、效果差等工程難題。該技術兼具傳統(tǒng)充泥管袋排水技術和真空排水固結(jié)技術兩者的優(yōu)點，可發(fā)揮兩套技術的排水功能，對于黏粒含量高、滲透性差的疏浚底泥，保土濾水性能好，可減少細顆粒流失，提高尾水的排放水平，有效降低尾水濁度，避免二次污染;又可提高施工效率、固結(jié)效果，縮短工期，高效環(huán)保，經(jīng)濟實用。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的布設平面式真空排水系統(tǒng)的充泥管袋的立體結(jié)構示意圖。
[0010]圖2是圖1的主視圖。
[0011]圖3是圖2的俯視圖。
[0012]圖4是圖2的側(cè)視圖。
[0013]圖5是本實用新型的布設立體式真空排水系統(tǒng)的充泥管袋的立體結(jié)構示意圖。
[0014]圖6是圖5的主視圖。
[0015]圖7是圖6的俯視圖。
[0016]圖8是圖6的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
[0018]本實施例的高黏粒含量河湖疏浚底泥真空聯(lián)合充泥管袋快速排水固結(jié)技術在某河道環(huán)保疏浚及疏浚底泥處置工程上實施，該河道底泥黏粒含量約為15%，采用平面式排水系統(tǒng)，如圖1-圖4所示，其結(jié)構包括表面設有充泥口 I的充泥管袋8，充泥管袋8內(nèi)部安置六塊沿袋體長度方向并聯(lián)的排水板2，排水板的表面包覆濾膜，濾膜的等效孔徑095 <
0.005_，滲透系數(shù)I 0.001cm/s，排水板2的兩端均設有連接頭3，每端的連接頭3經(jīng)管道(加筋軟管)4并聯(lián)，管道(加筋軟管)4的一端封閉、另一端伸出充泥管袋8與外設的真空裝置連接。排水板2呈直線型橫向均布于充泥管袋8中，排水板的空間位置控制在距離充泥管袋8下幅、位于設計充填高度的1/4-1/2處。充泥管袋8為雙層結(jié)構，外層是縱向抗拉強度2 70kN/m，橫向抗拉強度2 95kN/m，等效孔徑095 < 0.5mm的高強編織布5;內(nèi)層是單位面積質(zhì)量2150g/m2，等效孔徑095 < 0.005mm，垂直滲透系數(shù)2 0.001 cm/s的短纖針刺土工布6。排水板2的間距< 1.0m，排水板2與袋體內(nèi)層距離20.5m。管道(加筋軟管)4另一端與真空裝置之間設有閥門7。
[0019]具體實施步驟如下: