真空抽吸系统处理某建筑废弃泥浆池试验研究

2019-07-11

采用3种不同排水系统的真空预压方法对泥浆池的处理开展了试验研究。分析了气管、滤管、气管+滤管等3种不同的真空预压抽吸方法,对泥浆池的表面沉降、孔隙水压力等监测数据的影响。真空卸载后,通过原位十字板试验和平板载荷试验对地基承载力进行了检测,并对处理前后的土体物理力学特性变化进行了分析。结果表明,3个区块(场地)的地基承载力均有显著提高,其中以气管+滤管结合的真空抽吸系统排水方法效果最优。

       基本建设工程施工往往会产生一定数量的建筑泥浆,如桥台、高层建筑基础桩基工程所用的施工泥浆。这些泥浆主要起确保孔壁稳定,作为输送介质携带钻渣出孔的作用,使用完成后废弃,基本上采用管道输送或车运方式集中倾倒堆放到空地贮存,按沉淀池方式处理。建筑泥浆的排放不仅占用土地,而且会带来诸多环境问题。随着城市基础设施建设的日益推进,建筑废弃泥浆的处理日益引起了人们的关注。目前常用的方法有化学固化处理法[1] 、化学絮凝固液分离处理法[2-4] 和土地耕作处理法 [5] 等。这类泥浆由于形成时间短,通过室内试验了解到其工程特性表现为高含水率、高孔隙比、高压缩性,以及低强度、低渗透性,自重条件下未完成固结,属欠固结土,具有不稳定性和一定的流动性,称为超软土。基于建筑泥浆的这些性质,本文提出采用就地真空吸水水土分离方式处理废弃泥浆的新方法。通过在泥浆中插设排水通道,铺设密封膜,接入真空泵,在泥浆中产生负压,抽吸泥浆中的水分,利用大气压外荷产生挤压作用,形成排水、密实同步叠加效能,最大限度降低泥浆含水率,并形成一定的结构强度。试验表明:该方法能够就地解决泥浆处理问题,泥浆经这样处理后其承载力可达到40~50 kPa,可以作为建筑填料在一般公共场地使用,这样既处理了废弃污染物,又获取了有用的建筑土料,达到综合处理建筑泥浆的目的。

1 场地概况

本试验选定一面积约3000m2的泥浆池作为现场试验区。通过对试验场区泥浆池浅层开挖初步踏勘,可见分布全区植物根系,表面长满小手指粗细的芦苇等灌木植物,植物平均高度达2 m 左右。泥浆沉积土为灰黄—灰黑色,饱和,地下水位约为地表下0.5 m。试验区泥浆深度约为2 ~2.5 m,虽经长期晾晒,表面失水,但场地硬壳层厚度只有100 mm,不能满足人员及机械的施工承载力需求。其天然含水率大于液限,由现场十字板剪切试验得到的不排水强度极低,泥浆范围内均小于4 kPa。颗粒分析试验结

果表明该泥浆土所有粒组的粒径小于0.075 mm的黏粒含量为87.8%,其中粒径小于0.005 mm 的黏粒含量为26.5%。基本的物理力学指标见图1、表1。

从常规土工试验结果来看,试验区泥浆土与附近海底吹填淤泥的颗粒级配、液塑限、渗透性等物理性质均相近。而吹填淤泥采用真空抽吸水土分离方法处理取得了成功[6] ,因此对经济开发区内的泥浆土也可以采用类似方法进行处理。泥浆土与淤泥物理性质对比见表2。

2 试验方案设计

就地真空吸水抽吸水土分离是通过在泥浆中插设塑料排水板作为竖向排水通道,然后地表布置水平向滤管或者气管与排水板相连,铺设密封膜封闭后接入真空抽吸装置(射流泵),形成负压,负压沿塑料排水板向下传递,进而向土中传递。在负压作用下,孔隙水渗流到排水通道排出,降低了泥浆含水率,使泥浆土得到排水固结[7-8] 。泥浆经这样处理后其承载力预计可以达到40~50 kPa,可以作为图2 真空抽吸水土分离剖面图建筑地基或填料,从而达到综合处理建筑泥浆的目的。真空抽吸水土分离方法见图2。

将泥浆池分为3个区块,每个区块1000m2 ,采用3种不同排水系统的真空抽吸方法进行处理,探索建筑泥浆技术可行、经济快速、环境污染最小的处理技术方法。具体试验分区实施方案如下:

分区A:滤管+排水板+覆膜,简称滤管区。B型排水板间距0.8 m,正方形布置。该区的滤管布设方法与常规真空预压施工方法一致[9] 。分区B:气管+排水板+覆膜,简称气管区。B型排水板间距 0.8 m,正方形布置。该区气管采用前期研究的气管直吸方法布设[10] ,在排水板顶部插入带有出水口的塑料板帽。板帽为敞口内收间距形式,便于排水板插入。板帽通过PE专用快速气动接头和PU专用气管相连,气管内径8 mm。每排气管用主管串联后连接到真空泵,开启真空泵可以直接抽吸泥浆中孔隙水。该连接方法我们称为气管直吸法,连接效果见图3。


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