新型PVC砂井結合藥劑真空處理工程廢漿的應用研究

盧立海

(溫州浙南地質工程有限公司, 浙江 溫州 325006)

新型PVC砂井結合藥劑真空處理工程廢漿的應用研究

盧立海

(溫州浙南地質工程有限公司, 浙江 溫州 325006)

針對溫州某工程高含水量廢棄泥漿，通過新型PVC砂井固結法，進行了廢漿真空排水固液分離試驗，試驗中對顆粒組成、 真空度、排水量、排水速率及含水量進行了測試。研究表明，新型PVC砂井可以減緩“泥皮”形成，提高排水速率，減緩淤堵。

PVC砂井；廢棄泥漿；藥劑；真空預壓

1 引 言

隨著城市建設的發展，鉆孔灌注樁施工過程中會產生大量的高含水量廢棄泥漿，若不經處理直接排放會對河道或海洋環境造成污染，因此必須對其進行適當的處理。

砂井固結作為一項原始的排水方式，在塑料排水板出現前，曾廣泛運用于地基處理。近年來，國內外眾多學者將真空預壓法應用于高含水率河道疏浚淤泥、吹填土和工程廢漿的排水固結。對于高含水量淤泥(土)、廢漿，其在排水固結過程中，在普通排水板附近容易形成“泥皮”。這種“泥皮”含水率低，顆粒間排列緊密，且距排水板越近，排列越緊密。形成這種“泥皮”的原因主要有兩種，一是細小顆粒占比高，造成顆粒間空隙小。其次，普通排水板較薄，作用半徑較小，泥皮形成較快，很容易將排水板包裹。

2 模型試驗

2.1 試驗器材及步驟

圖1 排水通道示意圖

試驗儀器主要包括真空泵、試驗桶、氣液分離器、排水板、排水管、分壓器等。排水板在模型桶中間，排水管與錐形量瓶側面排水口連接，錐形瓶頂部與真空設備連接，用于傳導負壓，并安置真空表，實時監控排水系統的密封性和真空度。真空設備開啟后，負壓經以上設備傳入試驗模型桶，從而進行排水。水經由排水板、排水管流入錐形瓶中計量，并完成氣液分離。將泥漿與藥劑攪拌均勻后放置入試驗桶中，靜置48 h。在真空排水之前抽去上清液。在抽真空過程中對真空度、排水量進行測試。 圖1為排水裝置模型圖。如圖1所示，PVC砂井由三部分組成，分別是PVC管、土工膜、管內砂井，其中PVC管表面按梅花布置排水孔，管外安置土工膜，以起到固液分離的作用，同時在排水結束后，PVC管可以回收重復利用，經濟可行。與傳統砂井固結不同的是，在排水過程中，管內砂井僅僅起到排水介質的作用，而不再作為固液分離工作面。

2.2 廢漿與試驗藥劑

本試驗泥漿取自溫州某鉆孔灌注樁工地，含水率180.8%，圖2為顆粒粒徑累計曲線，可見粘粒含量大于20%。本文所采用的藥劑為生石灰，表1為試驗參數，列出了排水板類型和上清液體積，兩個試驗中僅僅排水通道不同。

圖2 粒徑累計曲線

表1 試驗參數

2.3 試驗結果分析

試驗結果主要從真空度、排水量變化、含水率等方面定量分析不同排水板類型對泥漿排水效果的影響。

圖3為總真空度和土中真空度，其中土中真空度為距中心20 cm真空度。由圖3可知，在20 cm處，使用PVC砂井的試驗桶真空度為使用普通排水板的試驗桶真空度的8倍以上，前者的真空度傳達要比后者更好。圖4為普通排水板與新型PVC砂井不同的真空度傳遞方式。

圖3 真空度隨時間的變化

圖4 真空度傳遞示意圖

圖5為排水量隨時間的變化曲線，其中0時刻縱坐標為上清液體積。從中可以看出，使用PVC砂井的試驗桶總排水量要比使用普通排水板的實驗桶出水量多30 L左右。

圖6為排水速率變化曲線，從中可以看出，在真空排水過程中，在前10 h，使用PVC砂井的試驗桶的排水速率遠高于使用普通排水板的實驗桶的排水速率，最高達3倍以上。

圖5 排水量變化曲線

圖6 排水速率變化曲線

圖7為土樣的實測含水率。對于使用普通排水板的土樣來說，土體含水率隨著距中心的距離而出現大幅的增加，距中心10 cm以外的含水率即高于80%；對于使用PVC砂井的試驗桶來說，土樣含水率隨著距中心的距離而增加，但增幅遠低于使用普通排水板的試驗桶，且在距中心20 cm以外的含水率才高于80%。據此，可以初步判斷，普通排水板的“作用半徑”小于10 cm，局限在排水板附近，而PVC砂井的“作用半徑”在20 cm左右。

圖7 實測含水率

3 結 語

使用普通排水板的試驗桶排水較慢，且真空度傳達范圍較小，作用半徑局限在排水板附近。使用新型PVC砂井的試驗桶排水較多，在實驗前期排水速率大幅提高，且真空度傳達范圍較大，作用半徑可以提高為原來的2倍以上，處理后土樣含水率較低。該新型PVC砂井可回收重復利用，經濟可行，值得推廣。PVC砂井可以有效提高排水速率，減緩淤堵。

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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