應(yīng)用棉花秸稈固結(jié)和固化疏浚淤泥、新吹填土的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用棉花秸桿固結(jié)和固化疏浚淤泥、新吹填土的方法，屬于水利、航道工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著沿海大開發(fā)的快速推進(jìn)，圍海吹填造地已成為沿海地區(qū)解決土地資源緊缺的重要途徑，大規(guī)模圍海吹填造地此起彼伏，連云港、鹽城、天津、溫州、廈門、廣州南沙港以及深圳等地區(qū)，數(shù)百萬平方公里的吹填造地區(qū)域已列入發(fā)展規(guī)劃中。
[0003]新近吹填土多為浮泥?流泥狀超軟土，承載力幾乎為0，人員和機械設(shè)備無法進(jìn)場。面對如此超軟土地基，常采用淺層加固后再深層處理的方法。淺層加固常采用自然晾曬法、化學(xué)固化法、真空預(yù)壓法等，后期深層處理常采用打粧或深層攪拌法。
[0004]在這些加固方法中，自然晾曬法需要尋找大面積的晾曬場地，面臨場地征用和來回土方運輸問題，且翻曬受天氣影響大，耗時較長，需I?2年，甚至更長時間，且形成硬殼層的厚度小，難以支撐加固下臥軟土的機械設(shè)備荷載?；瘜W(xué)固化法成本極高(約需200元/m2)，且水泥固化材料可致嚴(yán)重環(huán)境污染。真空預(yù)壓法雖然成本低、施工便利，在吹填土加固工中得到廣泛應(yīng)用，但是隨著公路建設(shè)、港口建設(shè)、圍海造地等各種工程建設(shè)的日益增多，砂資源已日益成為緊缺資源，其水平砂墊層及豎向砂井的使用必然導(dǎo)致真空預(yù)壓法成本的增加。另外，要想獲得更高承載力，真空預(yù)壓處理完畢后，還需進(jìn)行再次的深層處理，比如深層攪拌法或打粧，所消耗的人力物力較大。
[0005]另一方面，農(nóng)作物秸桿是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要廢棄物之一，目前全世界每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的秸桿為1000億?2000億噸，中國每年有近6億噸秸桿，而被利用的不足2000萬噸，約97%的秸桿被焚燒、堆積和遺棄，這對環(huán)境造成了極大的破壞。
[0006]秸桿排水在近年已有應(yīng)用，比如，采用摻入麥秸桿的灰土制作簡易的泄水槽用于公路路基排水；將進(jìn)行過防腐處理的秸桿段放入無紡布袋中進(jìn)行扎實，并將此作為排水體用于農(nóng)田排水中等。
[0007]秸桿加筋在近年也有應(yīng)用。比如，麥秸桿被應(yīng)用于加筋粘性土和砂土 ；稻秸桿被應(yīng)用于Kuttanad黏土加固改良；以防腐處理后的麥秸桿作加筋材料固化濱海鹽漬土。但現(xiàn)有的相關(guān)理論研宄多為定性成果，且現(xiàn)有的理論成果也多是人造纖維、土工格柵、土工織物等其他土工合成材料等。
[0008]到目前為止，利用秸桿自身筋材特性灌漿固化成粧的理論研宄及工程應(yīng)用成果很少，但也出現(xiàn)了少量有益成果報道，比如將切碎的細(xì)小麥秸桿應(yīng)用于鋼筋水泥土攪拌粧；將棉花秸桿粉與輕質(zhì)碳酸鈣、膨潤土、硅灰等混合、稻秸桿粉與石灰粉、石英砂、粉煤灰、秋團(tuán)土等混合、秸桿、煤矸石碳化粉細(xì)小顆粒與水泥或石灰和防水膠等混合制成墻體等。但這些方法一般都使用非環(huán)保固化劑(如水泥等)，而非環(huán)保固化劑的生產(chǎn)和使用均會對環(huán)境造成巨大的破壞作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決技術(shù)問題是:針對真空預(yù)壓固結(jié)處理后的淤泥或新吹填土強度較低的缺點，提供一種應(yīng)用棉花秸桿固結(jié)和固化疏浚淤泥、新吹填土的方法，能夠使前期的真空預(yù)壓排水固結(jié)與后期的灌漿固化兩種功能合二為一，該方法不但節(jié)能環(huán)保，而且可以降低施工成本并提高其施工效率，大幅縮短施工周期。
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是:一種應(yīng)用棉花秸桿對疏浚淤泥、新吹填土進(jìn)行固化的方法，順序執(zhí)行以下步驟:
1)將棉花秸桿制成棉花秸桿捆，所述棉花秸桿捆的底面和頂面相應(yīng)位置分別制有對應(yīng)的凸塊和凹坑；
2)將多個棉花秸桿捆通過凸塊和凹坑配合定位形成棉花秸桿柱體，將所述棉花秸桿柱體的外圍包裹一層土工布，然后插入到待處理的淤泥或新吹填土中作為豎向排水體；
3)在待處理的淤泥或新吹填土的表面鋪設(shè)橫向排水體后覆蓋一層密封膜，然后將密封膜與抽真空裝置進(jìn)行連接，使用該抽真空裝置對淤泥進(jìn)行真空預(yù)壓排水固結(jié)處理；
4)在真空預(yù)壓固結(jié)處理后，往棉花秸桿柱體內(nèi)灌入固化劑和緩凝劑使之成為加固淤泥或新吹填土用的棉花秸桿粧，從而完成對疏浚淤泥或新吹填土的固化。
[0011]所述固化劑優(yōu)選脫硫石膏和礦渣。所述緩凝劑優(yōu)選淤泥和石灰的混合漿液、氫氧化鈉和/或復(fù)合激發(fā)劑CSN。
[0012]所述棉花秸桿可以選用田里直接收割后去除根部的棉花秸桿，所述棉花秸桿捆的直徑為300?600mmo
[0013]本發(fā)明中所述的固化和固結(jié)均是本領(lǐng)域的常用技術(shù)術(shù)語，通常固化是指向淤泥中加入水泥、石灰等固化材料，通過固化材料與土顆粒等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鈣等膠結(jié)材料，將土顆粒膠結(jié)，達(dá)到處理目的；而固結(jié)是指通過對土體施加外力，如加載、真空負(fù)壓等，將土體壓密，水被擠出，達(dá)到加固目的。前者屬于化學(xué)處理方法，后者屬于物理處理方法。
[0014]本發(fā)明直接選用田里直接收割后去除根部的棉花秸桿制成棉花秸桿柱體，并在棉花秸桿柱體的外圍包裹了一層土工布，這樣棉花秸桿柱體在真空預(yù)壓固結(jié)時，可以利用其自身所具備的一定強度剛度以及天然鏤空的良排水特性，盡好排水體功能。在真空預(yù)壓固結(jié)處理后，往棉花秸桿柱體內(nèi)灌入固化劑和緩凝劑等添加劑，使棉花秸桿柱體形成棉花秸桿粧，起到深層加固的作用。因此，本發(fā)明可以充分利用棉花秸桿的枝蔓作良好筋材與骨架，灌以煅燒后的石膏(脫硫石膏)和礦渣等漿液來制備粧體，不僅耐磨蝕，而且施工效率與施工成本優(yōu)勢顯著。
[0015]綜上所述，本發(fā)明還具有以下優(yōu)益效果:
(I)本發(fā)明利用棉花秸桿將疏浚淤泥、新吹填土的前期排水固結(jié)和后期灌漿固化結(jié)合在一起，將棉花秸桿制成棉花秸桿柱體，前期作為排水體、后期作為固化粧，不僅可大大減輕棉花秸桿焚燒或造紙所引起的空氣和水污染，社會效益顯著，而且充分利用棉花秸桿柱體的優(yōu)異排水功能，并結(jié)合環(huán)境友好成本低廉的固化劑，從而大為降低高含水率淤泥與吹填土傳統(tǒng)用砂井或排水帶固結(jié)排水與常規(guī)水泥固化處理的施工成本、大幅提高其施工效率，經(jīng)濟(jì)效益巨大。
[0016](2)申請人經(jīng)長期的科研發(fā)現(xiàn)，將棉花秸桿制成棉花秸桿柱體在排水固結(jié)方法中用作排水體，可以達(dá)到很好的排水效果，而且吸納消化大量農(nóng)產(chǎn)品廢棄物秸桿，將廢棄的可再生棉花秸桿資源應(yīng)用于高含水率淤泥或新吹填土的固結(jié)排水，從而大大減輕棉花秸桿焚燒或造紙所引起的空氣和水污染。
[0017]本發(fā)明直接使用收割后去除根部的棉花秸桿，相較于現(xiàn)有技術(shù)中使用的其他如稻麥秸桿等需要進(jìn)行切碎等處理，本發(fā)明的棉花秸桿不需要進(jìn)行二次加工，即可在真空預(yù)壓排水固結(jié)階段，充分利用棉花秸桿自身所具備的一定強度剛度以及天然鏤空的良排水特性，盡好排水體功能。
[0018](3)本發(fā)明在固化階段，可以充分利用棉花秸桿的枝蔓作良好筋材與骨架，灌以煅燒后的石膏(脫硫石膏)等漿液來制備粧體。與現(xiàn)有技術(shù)中對淺層疏浚淤泥、新吹填土加固固結(jié)完成后，在需要作為建筑地基或路基時，需要對固結(jié)后的疏浚淤泥、新吹填土進(jìn)行深層攪拌或打粧，本發(fā)明只需在棉花秸桿柱體中灌入固化劑和緩凝劑，不需要進(jìn)行其他的深層處理。
[0019](4)本發(fā)明使用的固化劑采用脫硫石膏和礦渣，即使用無毒性的脫硫石膏配合礦渣作為固化劑，與麥秸桿、稻秸桿以及棉花秸桿纖維、棉花秸桿粉混合水泥制成的固化粧體相比，本發(fā)明的固化劑對環(huán)境污染可大大減小，對環(huán)境更友好。
[0020](5)棉花秸桿本身就具有較好的耐腐蝕性，因此本實發(fā)明中棉花秸桿腐爛速度及同等時間下的腐爛程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于麥秸桿、稻秸桿等其他種類秸桿，且將棉花秸桿打成棉花秸桿捆，更進(jìn)一步提高了其耐腐蝕性。因此本發(fā)明中僅使用石灰漿液對棉花秸桿起防腐作用，防腐劑的使用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于麥秸桿、稻秸桿以及棉花秸桿纖維、棉花秸桿粉等，且施工環(huán)節(jié)也少了將棉花秸桿加工成短碎纖維、粉、顆粒等環(huán)節(jié)。
[0021]本