新型PVC砂井结合药剂真空处理工程废浆的应用研究

卢立海

(温州浙南地质工程有限公司, 浙江 温州 325006)

新型PVC砂井结合药剂真空处理工程废浆的应用研究

卢立海

(温州浙南地质工程有限公司, 浙江 温州 325006)

针对温州某工程高含水量废弃泥浆，通过新型PVC砂井固结法，进行了废浆真空排水固液分离试验，试验中对颗粒组成、 真空度、排水量、排水速率及含水量进行了测试。研究表明，新型PVC砂井可以减缓“泥皮”形成，提高排水速率，减缓淤堵。

PVC砂井；废弃泥浆；药剂；真空预压

1 引 言

随着城市建设的发展，钻孔灌注桩施工过程中会产生大量的高含水量废弃泥浆，若不经处理直接排放会对河道或海洋环境造成污染，因此必须对其进行适当的处理。

砂井固结作为一项原始的排水方式，在塑料排水板出现前，曾广泛运用于地基处理。近年来，国内外众多学者将真空预压法应用于高含水率河道疏浚淤泥、吹填土和工程废浆的排水固结。对于高含水量淤泥(土)、废浆，其在排水固结过程中，在普通排水板附近容易形成“泥皮”。这种“泥皮”含水率低，颗粒间排列紧密，且距排水板越近，排列越紧密。形成这种“泥皮”的原因主要有两种，一是细小颗粒占比高，造成颗粒间空隙小。其次，普通排水板较薄，作用半径较小，泥皮形成较快，很容易将排水板包裹。

2 模型试验

2.1 试验器材及步骤

图1 排水通道示意图

试验仪器主要包括真空泵、试验桶、气液分离器、排水板、排水管、分压器等。排水板在模型桶中间，排水管与锥形量瓶侧面排水口连接，锥形瓶顶部与真空设备连接，用于传导负压，并安置真空表，实时监控排水系统的密封性和真空度。真空设备开启后，负压经以上设备传入试验模型桶，从而进行排水。水经由排水板、排水管流入锥形瓶中计量，并完成气液分离。将泥浆与药剂搅拌均匀后放置入试验桶中，静置48 h。在真空排水之前抽去上清液。在抽真空过程中对真空度、排水量进行测试。 图1为排水装置模型图。如图1所示，PVC砂井由三部分组成，分别是PVC管、土工膜、管内砂井，其中PVC管表面按梅花布置排水孔，管外安置土工膜，以起到固液分离的作用，同时在排水结束后，PVC管可以回收重复利用，经济可行。与传统砂井固结不同的是，在排水过程中，管内砂井仅仅起到排水介质的作用，而不再作为固液分离工作面。

2.2 废浆与试验药剂

本试验泥浆取自温州某钻孔灌注桩工地，含水率180.8%，图2为颗粒粒径累计曲线，可见粘粒含量大于20%。本文所采用的药剂为生石灰，表1为试验参数，列出了排水板类型和上清液体积，两个试验中仅仅排水通道不同。

图2 粒径累计曲线

表1 试验参数

2.3 试验结果分析

试验结果主要从真空度、排水量变化、含水率等方面定量分析不同排水板类型对泥浆排水效果的影响。

图3为总真空度和土中真空度，其中土中真空度为距中心20 cm真空度。由图3可知，在20 cm处，使用PVC砂井的试验桶真空度为使用普通排水板的试验桶真空度的8倍以上，前者的真空度传达要比后者更好。图4为普通排水板与新型PVC砂井不同的真空度传递方式。

图3 真空度随时间的变化

图4 真空度传递示意图

图5为排水量随时间的变化曲线，其中0时刻纵坐标为上清液体积。从中可以看出，使用PVC砂井的试验桶总排水量要比使用普通排水板的实验桶出水量多30 L左右。

图6为排水速率变化曲线，从中可以看出，在真空排水过程中，在前10 h，使用PVC砂井的试验桶的排水速率远高于使用普通排水板的实验桶的排水速率，最高达3倍以上。

图5 排水量变化曲线

图6 排水速率变化曲线

图7为土样的实测含水率。对于使用普通排水板的土样来说，土体含水率随着距中心的距离而出现大幅的增加，距中心10 cm以外的含水率即高于80%；对于使用PVC砂井的试验桶来说，土样含水率随着距中心的距离而增加，但增幅远低于使用普通排水板的试验桶，且在距中心20 cm以外的含水率才高于80%。据此，可以初步判断，普通排水板的“作用半径”小于10 cm，局限在排水板附近，而PVC砂井的“作用半径”在20 cm左右。

图7 实测含水率

3 结 语

使用普通排水板的试验桶排水较慢，且真空度传达范围较小，作用半径局限在排水板附近。使用新型PVC砂井的试验桶排水较多，在实验前期排水速率大幅提高，且真空度传达范围较大，作用半径可以提高为原来的2倍以上，处理后土样含水率较低。该新型PVC砂井可回收重复利用，经济可行，值得推广。PVC砂井可以有效提高排水速率，减缓淤堵。

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Application of Vacuum preloading with PVC Sand Drain in Waste Slurry Treatment

LU Li-hai

(Wenzhou zhenan geology engineering Co., LTD, Wenzhou 325006, China)

In Wenzhou, a high water content waste mud engineering, through the new PVC sand drain consolidation method, the waste slurry vacuum drainage solid-liquid separation test, test of particle composition, vacuum degree, displacement and drainage rate and moisture content were tested. Research shows that the new PVC can slow down the "slurry cake" form of sand drain, improve drainage rate, slow siltation.

waste slurry; flocculant; vacuum preloading; PVC sand drain

2016-05-12

TU

C

1008-3383(2017)02-0018-02