淤泥固化技术在河道清淤疏浚工程中的应用

淤泥固化技术在河道清淤疏浚工程中的应用
摘要:随着科学技术的发展,我国的淤泥固化技术有了很大进展,并在河道清淤疏浚工程中得到了广泛的应用。河道清淤疏浚工程不断增加,相应的淤泥处理量越来越大,本文首先分析了疏浚原则,其次探讨了固化剂种类对固化淤泥强度的影响,最后就淤泥固化技术工程中的应用进行研究,以供参考。
关键词:淤泥固化技术;河道;清淤疏浚;应用要点
引言
河道淤泥是一种天然含水量大于液限、天然孔隙比≥1.5的黏性土。其主要由细粒土组成,富含有机质并含有部分污染物,具有含水率高、压缩性大、承载力低、渗透性差等特点,因此河道淤泥若在工程中应用必须经过固化处理。目前,常用的河道淤泥固化方法有物理固化、化学固化和微生物固化等。
木板削削削模拟温度传感器1疏浚原则
河道疏浚首先满足河道行洪要求,同时兼顾生态功能。因势利导,顺应现有河流的流势,尽量沿现有主泓线布置;河槽尽量顺直,但应遵循河流走势的自然规律,保持必要的弯道,不裁弯取直;现状的河道比降及两岸的地面坡降;做到和河道有关的各专项规划合理衔接,如采砂规划;上下游河段的衔接,包括与已治理河段河底高程、关键拦河建筑底部高程结合。
2固化剂种类对固化淤泥强度的影响
(1)当水泥掺量不变时,随粉煤灰掺量的增加,固化淤泥的无侧限抗压强度不断提高。对于养护龄期1d和7d的固化淤泥,无侧限抗压强度虽有提高,但变化幅度不大,而对于养护龄期28d的固化淤泥,当粉煤灰掺量为5%时,其无侧限抗压强度为749.0kPa,随着粉煤灰掺量逐步增加至10%、15%、20%、30%,试样的无侧限抗压强度分别提高了36.7%、41.5%、55.1%、82.3%。这表明粉煤灰掺量的增加对于固化淤泥的无侧限抗压强度提升具有显著的促进作用。采用水泥、粉煤灰等无机胶凝材料对淤泥进行固化时,其主要发生的是胶凝材料的水化反应,胶凝材料生成的水化产物可以对土壤颗粒起到胶结作用,并且填补原始淤泥中的部分孔隙,从而提高了强度,当粉煤灰掺量为10%~15%时,水化反应的程
度基本相同,所以生成的水化产物数量以及对应固化土的无侧限抗压强度也基本相同。当粉煤灰掺量增加至20%~30%时,水化反应又会进一步发生,水化产物生成量增加,使土颗粒之间的粘结作用更强,从而提高强度。(2)采用水泥-高炉矿粉对淤泥进行固化,随着高炉矿粉掺量的增加,固化淤泥的无侧限抗压强度不断提高,28d龄期时,掺30%高炉矿粉的固化淤泥无侧限抗压强度较掺5%高炉矿粉的固化淤泥提高了1.23倍。
3淤泥固化技术工程中的应用
3.1纵断面设计
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河道纵坡设计和河道中心线的设计皆为河道整治规划设计的重中之重,其设计的原则是:①规划的河道纵坡要和原河道纵坡基本一致,可以在局部地段进行调整,使河道纵坡变化趋小,纵坡趋于更合理。②河道纵坡设计要兼顾上下游,尽可能使河道纵坡变化小一些,较陡和较缓的坡段要给予适当的调整,以利水流平稳过渡,避免出现流态发生大的不均匀性,以利于河床的相对稳定。③考虑到河道多数是淤积,而不是下切的情况,在设计纵坡时,尽可能不要填方。根据以上原则,考虑与上、下游衔接,结合实际勘测成果和水文推算需要,确定设计比降为1/1800。
3.2内、外业安全质量工作检查
河道清淤工程岸坡稳定性和加固处理过程中,安全是极为关键的。本研究通过对大梅沙河采取的排水固结法清淤工程内、外业安全质量进行检测,避免可能出现的危险性事件。首先,大梅沙河和不同河段(K0+028.48、K0+041.66、K0+043.00岸坡结构、淤泥堆积量、河床深度、区域环境和坡体建筑物等均不相同,如在K0+043.00处,其淤泥堆积量、岸坡接触面均为最小,因此,在进行内外业工作处理中,针对淤泥与岸坡接触面较大区域集中处理,其余接触面低区域按照比例实现清淤工作,合理划分即降低了清淤工作量,同时降低了高危区域的安全事故概率。同时,不同河道在设计断面过程中,不仅要考虑到河道清淤工程超挖情况,而且对河道、岸坡稳定性和超宽要进行标定校正,如K0+028.48,其清淤量大,标定后便于工作开展。在外业工作中,需选取合理的施工方法,以防止安全事故产生。如严禁超挖、深挖、超采等;在施工过程中深入考核工程区域现状,设计制定施工措施和预警方案,对工程地质环境脆弱区域,控制施工速度,调配施工顺序等,以保障河道岸坡和加固施工操作时的安全管理。
3.3机械脱水固结一体化处理方法
将淤泥输送至脱水站内,经脱水处理后输出干泥。脱水站组成包括:砂水分离设备、垃圾分拣设备、淤泥脱水设备、加药设备、泥水处理设备以及干淤泥输送设备。绞吸船将淤泥通过管道运输到指定储泥池,经过脱水站将砂石、垃圾等分离,脱水后干泥通过皮带输送机送入运泥车,并送至指定地点展开后续处理。淤泥脱水过程中分离的水,经处理达排放标准后回收利用。
3.4固化淤泥的水稳定性
标准养护7d的固化淤泥完全浸水24h后形态没有任何破损,表面并未观察到气泡产生、明显的破坏崩解现象,以及文中所提的崩解破坏和散沙状分布。粉煤灰和高炉矿粉对固化淤泥水稳定性的改善作用主要是由于水泥和粉煤灰、高炉矿粉等反应生成的胶凝材料,将分散的土颗粒粘聚在一起,形成具有整体性的空间结构骨架,并在一定程度上填补了原有固化淤泥的孔隙,从而提高了固化淤泥的水稳定性。标养7d后浸水24h,试样的无侧限抗压强度明显提高。对于水泥固化的淤泥而言,粉煤灰和高炉矿粉的掺入有助于提高水泥固化淤泥的耐水性能,与现有的研究,水泥作为碱性激发剂,激发粉煤灰潜在的火山灰特性,从而改善淤泥的强度耐久性的结论一致。掺入5%粉煤灰和高炉矿粉,标养7d后浸水24h使氢气炉
得固化淤泥的无侧限抗压强度提高至514.6、1008.9kPa,提高幅度分别为46.4%、125.0%;掺入30%粉煤灰和高炉矿粉,标养7d后浸水24h使得固化淤泥试样的无侧限抗压强度分别提高至825.5、2063.7kPa,提高幅度分别达到了51.4%、237.5%。以上分析证明,粉煤灰和高炉矿粉的掺入可明显改善水泥固化淤泥的水稳定性,并且可以使得复合固化淤泥的无侧限抗压强度得到显著提高。一方面,粉煤灰和高炉矿粉的掺入填补了的水泥固化淤泥残存的孔隙,进而提高了土体的密实度,从而提高强度;另一方面,粉煤灰和高炉矿粉的掺入显著增加了水化产物的数量,粘结更多的土颗粒,从而达到增强的效果。
结语
综上所述,水泥-粉煤灰及水泥-高炉矿粉的加入,对于不同龄期的固化淤泥均有增强作用。随着粉煤灰和高炉矿粉掺量的增加,在30%掺量范围内均有良好的增强作用。当水泥掺量相同时,粉煤灰、高炉矿粉2种固化剂相比,早期粉煤灰固化淤泥的强度增长较快,而后随着龄期延长,高炉矿粉固化淤泥的强度会逐步反超同掺量的粉煤灰固化淤泥,养护龄期为28d时,高炉矿粉固化淤泥强度远高于粉煤灰固化淤泥。粉煤灰和高炉矿粉的掺入有效改善了水泥固化淤泥的水稳定性,使得固化淤泥的无侧限抗压强度得以显著提高。
参考文献
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燃烧炉
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