[发明专利]一种水化放热致水汽化的吹填淤泥地基处理方法

说明书

本发明提供了一种水化放热致水汽化的吹填淤泥地基处理方法，工艺流程包括吹填淤泥周边场地整平、铺设砂垫层、测量放样、布设热交换管孔位、插打热交换管、装填反应放热材料干粉、插打透气纤维微管和热交换管同步注水；本发明基于水化放热致土中水汽化并通过土热膨胀微裂向上运移排出的方法从而达到吹填淤泥排水固结处置的目的，具有快速有效、处置均匀、经济环保的特点。

技术领域

本发明属于岩土工程中的软土地基处理技术领域，尤其涉及一种热能作用下土中(液态)水相变为水汽排出地基的吹填淤泥地基处理方法。

背景技术

随着我国“海洋强国”战略的持续实施，沿海地区大中城市获得了快速发展，在市政、海港和码头改、扩或新建过程中出现了土地资源紧张问题，这严重制约着沿海地区大中城市的可持续发展。目前，“海涂围垦，吹填造陆”成为缓解沿海城市土地资源严重短缺问题的重要技术手段。我国滨海地区大多利用吹填淤泥来拓展陆地面积。新近吹填淤泥含水率高，工程性能差，必须予以处理后才能在其上开展工程建设。

吹填淤泥地基处理的关键是排出土中水分。当前，常用排水固结法(尤其真空预压法)处理吹填淤泥。真空预压法可处理大面积软土地基，而且处理效果较为均匀。然而，真空预压法存在工时长、能耗大、深部真空压力不足以及塑料排水板易淤堵等固有缺陷，这严重降低了真空预压法的工作效率。此外，亦可通过石灰桩的膨胀挤密、吸水反应、放热使水汽化和复合地基作用处理饱和软土地基。然而，石灰桩只适用于地下水位以下饱和软黏土，需严格控制土的含水率，桩身强度相对较低，以及水化反应形成的碱性物质(例如Ca(OH)₂)易使土壤盐碱化。

为加速吹填淤泥固结过程，本发明采用物质水化放热致吹填淤泥中水汽化蒸发的热交换及相态转化原理，研发形成了合理、高效且经济的吹填淤泥地基处置新技术新工艺，可使吹填淤泥从流塑状态的泥浆快速转变为硬塑状态的土体，适用于天然软土地基处理、吹填淤泥地基处理及疏浚淤泥堆场快速干化处置等类似工程施工。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种水化放热致水汽化的吹填淤泥地基处理方法，可有效解决围海造陆工程中吹填淤泥地基快速排水固结这一工程问题。

本发明水化放热致水汽化的吹填淤泥地基处理施工参照软土地基处理中的排水固结法执行。施工工艺流程包括吹填淤泥周边场地整平、铺设砂垫层、测量放样、布设热交换管孔位、插打热交换管、装填反应放热材料干粉、插打透气纤维微管和热交换管同步注水。其中关键技术包括放热反应材料配制、热交换管和透气纤维管及其布设，以及相关施工方法。

本发明的技术方案如下：

一种水化放热致水汽化的吹填淤泥地基处理方法，所述方法包括如下步骤：

(1)施工前处理

对吹填淤泥周边区域进行整平形成作业场地，随后在淤泥土层上部铺设砂垫层；

(2)插打热交换管

在砂垫层表面，测量放样布孔，采用钻机开孔并插打热交换管，插打顺序为先中间后周边，插打深度至吹填淤泥层底以下(0.2～1m处)；

所述热交换管采用壁厚d＝2～5mm，内径的热轧无缝钢管，其材质为热传导性能优良的不锈钢，底部封闭，顶部对称焊接4个耳状拉环，便于用完后拔出并重复使用；

依据生石灰水化温度关于距离的衰减规律，在水平面上，管间间距≤3～4倍管内径(即：0.75～1.20m或1.00～1.60m)；

采用矩形或梅花形布设热交换管，可保持离管最远处土中温度接近水的沸点，如此可最为有效地使土中水快速汽化蒸发并向上排出地表；

(3)装填反应放热材料干粉