水下及淤泥中施工與地基處理

本書匯集楊光煦同志30余年來從事水利水電、供水工程，以及海堤、碼頭、機場工程設(shè)計與研究工作中有關(guān)水下及淤泥中施工與地基處理方面的論文共39篇.內(nèi)容涉及水下及淤泥中施工原理，水下工程爆破，水下灌筑瀝青混凝土，新奧法施工，淤泥中開挖與填筑工程，淤泥、粉細砂、砂礫及巖石地基處理，深基坑支護，及大江大河截流工程。

第一篇水下及淤泥中施工與地基處理原理研究................................................(1)

滲流流網(wǎng)及其滲流要素計算..... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....(1)

氣液兩相流的工程應(yīng)用研究................................................................ ....(19)

淤泥在重力及外部荷載作用下的流動與變形研究..........................................(27)

擠淤...................................................................................................(36)

壓載擠淤研究.......................................................................................(42)

強夯擠淤的原理、方法及工程實踐............................................................(47)

軟土地基上的過渡層..............................................................................(55)

夯擊法填筑.................................. ...... ............................................. . . . . . (61)

混凝土防滲墻( 地下連續(xù)墻) 造孔期槽壁穩(wěn)定分析.......................................(71)

土工網(wǎng)格的工程特性及其在地基處理中的界面效應(yīng)研究.................................(84)

第二篇水下施工結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)............................................................. . . . . . (95)

常用工業(yè)炸藥在水下工程爆破中的應(yīng)用......................................................(95)

常用起爆材料在水下工程爆破中的應(yīng)用......................................................(101)

水下定向爆破方法及計算........................................................................(105)

采用水下徑裂爆破增加供水井出水量.................................. ......................(114)

氣泡帷幕防震設(shè)計與計算........................................................................(117)

新奧法處理禹門口提水工程水下倒懸?guī)r體...................................................(122)

水下灌筑瀝青砂漿或瀝青混凝土的方法和計算.............................................(128)

在流水中直接建造溢流式混凝土拱圍堰......................................................(136)

從葛洲壩、萬安水電工程的截流實踐談立堵截流施工中的幾個間題. ..................(145)

三峽大江深水截流工程的關(guān)鍵技術(shù)探討......................................................(159)

三峽二期圍堰深水拋投風(fēng)化砂施工期穩(wěn)定分析及拋投技術(shù)..............................(166)

第三篇淤泥中施工技術(shù)與淤泥工程...............................................................(175)

在淤泥中開挖與填筑路堤的方法...............................................................(175)

淤泥地基基坑開挖中的新型擋土支護方法...................................................(183)

攔淤堤................................................................................................(192)

在透水地基上采用淤泥鋪蓋防滲方法.........................................................(198)

深圳國際機場飛行區(qū)土面處理措施............................................................(205)

在珠海機場應(yīng)用高強度塑料網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計...................................................(215)

第四篇淤泥、砂礫及巖石地基處理...............................................................(219)

擠淤置換地基.......................................................................................(219)

深圳機場攔淤堤封閉式換填地基設(shè)計與施工實況..........................................(224)

深層攪拌樁復(fù)合地基的過渡層與過渡段......................................................(229)

強夯消除粉細砂液化與強夯擠淤...............................................................(234)

珠海國際機場站坪復(fù)雜地基的綜合處理措施................................................(239)

三峽一期土石圍堰深厚粉細砂地基的防護結(jié)構(gòu)與施工措施..............................(247)

板樁灌注墻及施工參數(shù)的計算..................................................................(255)

萬安水電站低水土石圍堰鋼板樁防滲帷幕設(shè)計與施工....................................(264)

水下拋土鋪蓋防滲原理及其工程性質(zhì).........................................................(271)

礫質(zhì)土的防滲性能及其設(shè)計.....................................................................(282)

水下及飽和土爆炸法處理軟土地基.............................................................(292)

基巖保護層一次爆破機理及工程措施.........................................................(298) 2100433B

圖1為《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》所述淤泥固化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》所述管道攪拌機的結(jié)構(gòu)示意圖。

《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》涉及一種淤泥固化劑及其在淤泥固化處理中的應(yīng)用，屬于污水處理領(lǐng)域。

淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝專利目的

截至2014年6月10日，淤泥的處理方式主要有農(nóng)業(yè)焚燒和填埋，還有很大量的淤泥沒有經(jīng)過任何處理，隨意丟棄。由于淤泥的含水率高，土力學(xué)性能差，污染物含量高，現(xiàn)在的處理方式都存在環(huán)境污染，處理成本過高的技術(shù)不足，同時也容易引起填埋場工程地質(zhì)災(zāi)害。淤泥能否填埋取決于淤泥或者淤泥與其它添加劑形成的混合體的巖土力學(xué)性能，淤泥填埋時要求十字板抗剪強度≥25kpa，無側(cè)限抗壓強度≥50kpa。淤泥經(jīng)過常規(guī)脫水后，含水率80%以上，字板抗剪強度<10kpa，不能滿足填埋的最低的要求。為此，需要提高淤泥的力學(xué)性質(zhì)，降低含水率。傳統(tǒng)的方式是添加水泥和石灰等固化劑，也使用礦化垃圾作為添加混合料，這些方式需要添加大量的材料，添加量<30%，增加了垃圾量，如果再遇水，將轉(zhuǎn)變成淤泥。采用添加化學(xué)藥劑的方式固化淤泥，可以使淤泥迅速達到填埋要求的強度和含水率，其在淤泥處理的實踐中也越來越被接受。

《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》的技術(shù)目的是針對現(xiàn)實情況淤泥處理中存在的技術(shù)不足，提供一種成本低、固化效果好的淤泥固化劑，其可直接用于高含水量泥漿的固化，如來自污水處理廠、工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的污泥或淤泥，來自河道、湖泊等產(chǎn)生的淤泥，并同樣適用于水泥漿的固化，具有廣闊的應(yīng)用前景。

淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝技術(shù)方案

一種淤泥固化劑，其包括以下重量配比的組分：25～45份的粉煤灰、20～30份的膨脹樹脂，15～20份的水泥，7～9份的水玻璃，10～12份的硅藻土，10～12份的生石灰，6～9份氫氧化鈉，3～8份的硫酸鋁，8～10份的聚丙烯酰胺，6～8份的高氯酸鎂，5～15份的石英砂。

《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》上述所述的淤泥固化劑中，水泥的作用是增加淤泥的膠黏性，使淤泥粘合在一起，并使淤泥硬化。

粉煤灰包括很多密實顆粒，其粒徑非常小，會發(fā)生水化作用，除此以為還存在多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)。粉煤灰內(nèi)含一些金屬氧化物可以與水發(fā)生反應(yīng)，因此，其可以吸水。粉煤灰可以很好的填充膨脹石墨中孔隙中，由于其內(nèi)也存在多孔結(jié)構(gòu)，其可以作為更小顆粒的二級寄生載體。粉煤灰在膨脹石墨的孔隙中吸收水份的水份的時候存在物理吸水和化學(xué)吸水兩種方式。由于粉煤灰是用于寄生在膨脹石墨中的，因此，其用量不宜多，應(yīng)少于膨脹石墨的用量。

生石灰，其主要是用于吸水，并產(chǎn)生大量熱量，使淤泥處于一個溫度較高的環(huán)境中，溫度較高有利于提高微粒之間的化學(xué)反應(yīng)速度和效果，以及也可以加速水份的蒸發(fā)。其還用于調(diào)節(jié)淤泥的酸度，使環(huán)境呈堿性。當(dāng)生石灰顆粒存在于膨脹石墨的孔隙中的時候，其可以吸收由膨脹石墨表面擴散過來的水份，并與之反應(yīng)產(chǎn)生熱量，熱能蒸發(fā)周圍的水份，這個過程能夠加速水份在膨脹石墨的孔隙中的擴散速度，有利于其它吸水物質(zhì)吸收水份。

膨脹樹脂用于吸收淤泥中對于固化劑其它成份來說不能吸收的過量的水。由于可膨脹石墨主要是用于作為其它吸水物質(zhì)的寄生載體，其吸水能力有限。對于含水量不同的淤泥，并不完全適用。為了適應(yīng)更寬含水量范圍的淤泥，加入一定量的膨脹樹脂作為對可膨脹石墨的補充顯得尤為必要。但是膨脹樹脂吸水后柔軟松散，其會減弱淤泥的硬度，即抵消膨脹石墨對淤泥產(chǎn)生的硬度影響。為了加強淤泥的硬度，因此，加入水玻璃作為淤泥的硬度調(diào)節(jié)。水玻璃同時可以吸收一部分的水。

發(fā)明人根據(jù)上述淤泥固花的處理效果，對淤泥固化劑進行進一步優(yōu)選，所述的淤泥固化劑包括以下重量配比的組分：35份的粉煤灰、25份的膨脹樹脂，18份的水泥，8份的水玻璃，11份的硅藻土，11份的生石灰，8份氫氧化鈉，6份的硫酸鋁，9份的聚丙烯酰胺，7份的高氯酸鎂，10份的石英砂，淤泥的固化效果更好。

《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》上述所述的淤泥固化劑可應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中所公開的淤泥處理系統(tǒng)，均能取得滿意的淤泥固化效果。發(fā)明人經(jīng)過大量實踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》淤泥固化劑使用下述所述的淤泥固化系統(tǒng)處理時，其對淤泥的固化處理效果更佳，該淤泥固化處理系統(tǒng)包括貯泥池（1）、砼泵（2）、螺旋攪拌機（3）、粉料供給機（5）、固化劑儲存罐（10）和恒壓恒流泵（8），其中貯泥池（1）通過第一輸料裝置（4）與砼泵（2）連接并可將淤泥送入砼泵（2），砼泵（2）通過管路（6）與螺旋攪拌機（3）連接，螺旋攪拌機（3）還與粉料供給機（5）和恒壓恒流泵（8）連接，并有一出口（7）；螺旋攪拌機（3）的出口（7）正對著第二輸料裝置（9）的入料口，第二輸料裝置（9）連接卸料裝置（11）。所述的固化劑儲存罐（10）通過管路（12）與粉料供給機（5）連接用以將粉料加入供給機中。

上述所述的淤泥固化處理方法中，所述的螺旋攪拌機（3）優(yōu)選為單軸螺旋攪拌機。所述的第一輸料裝置（4）為挖掘機、皮帶輸送機或螺旋輸送機。所述的第二輸料裝置（9）為砼泵車或皮帶輸送機。

《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》還公開一種利用《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》所述淤泥固化劑的淤泥固化處理的方法，其使用上述所述的淤泥固化系統(tǒng)，其包括以下步驟：

a.將含水70%-90%的淤泥通過淤泥泵從進料口送至預(yù)處理格柵進行清除雜物的預(yù)處理后再送入貯泥池（1）；

b.將淤泥通過第一輸料裝置（4）將貯泥池（1）中的淤泥送至砼泵（2），再通過管路（6）送至螺旋攪拌機（3），同時將粉體固化劑通過粉料供應(yīng)機將粉體固化劑及恒壓恒流泵將《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》所述的固化劑一并通過固化劑添加入口（18）加入螺旋攪拌機（3）中進行攪拌；

c.通過第二輸料裝置（9）將固化后的泥漿送至堆填場。

其中，所述的螺旋攪拌機（3）包括一臺電機（13），用以驅(qū)動攪拌軸（14）在攪拌桶（15）內(nèi)轉(zhuǎn)動；一個入料口（16）、一個出料口（17）及一個固化劑添加入口（18），攪拌軸（14）上靠近入料口（16）處為螺旋葉片（19），攪拌軸（14）上靠近出料口（17）處為攪拌葉片（20）。

該淤泥固化系統(tǒng)及淤泥固化工藝，其優(yōu)點如下：其能夠?qū)⒕目闪鲃拥挠倌嗤ㄟ^管道攪拌機的攪拌使之與固化劑充分拌合，讓固化劑能夠發(fā)揮高效作用而達到固化淤泥的目的；其能連續(xù)作業(yè)，自動化程度比較高，主體設(shè)備之間的連接是管道連接，容易實現(xiàn)半自動化施工；系統(tǒng)所述攪拌機采用單軸螺旋，設(shè)備的前半部分為螺旋推進，后部分為攪拌，同時將推進和攪拌功能結(jié)合在一起，減少了占地面積，提高了功效；與管道攪拌機配套的主要設(shè)備粉料供應(yīng)機的供料系統(tǒng)是連續(xù)計量供料的，能保證整個系統(tǒng)可連續(xù)作業(yè)的要求；通過泵與管道配合輸送，最大限度的降低了淤泥運輸對道路的要求，能提高淤泥的輸送效率。

有鑒于此，《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》還請求保護一種上述淤泥固化劑的應(yīng)用，即所述的淤泥固化劑在淤泥固化處理中的應(yīng)用。

淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝改善效果

1、《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》所述的淤泥固化劑的組成簡單，所述的組分廉價易得，其用于淤泥固化處理時不僅工藝簡單，而且處理成本大大降低，適合應(yīng)用到水利上淤泥固化處理單元。

2、《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》所述的淤泥固化劑中含有多種固化組分，如吸水劑生石灰，水玻璃、酸堿調(diào)節(jié)劑、金屬鹽類以及樹脂等，其對于淤泥的處理通過多種方式發(fā)揮作用從而起到固化效果，因此其對于淤泥特別是城市淤泥的固化處理效果較好。

3、《淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝》所述的淤泥固化劑處理后的淤泥不僅無限抗壓強度和滲透系數(shù)能夠滿足填埋要求，而且無限抗壓強度隨時間延長迅速增大，淤泥固化產(chǎn)品的力學(xué)性能基本趨向穩(wěn)定。其中當(dāng)淤泥固化劑包括以下重量配比的組分：35份的粉煤灰、25份的膨脹樹脂，18份的水泥，8份的水玻璃，11份的硅藻土，11份的生石灰，8份氫氧化鈉，6份的硫酸鋁，9份的聚丙烯酰胺，7份的高氯酸鎂，10份的石英砂，淤泥的固化效果更好。