[发明专利]应用棉花秸秆固结和固化疏浚淤泥、新吹填土的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用棉花秸秆固结和固化疏浚淤泥、新吹填土的方法，属于水利、航道工程技术领域。

背景技术

随着沿海大开发的快速推进，围海吹填造地已成为沿海地区解决土地资源紧缺的重要途径，大规模围海吹填造地此起彼伏，连云港、盐城、天津、温州、厦门、广州南沙港以及深圳等地区，数百万平方公里的吹填造地区域已列入发展规划中。

新近吹填土多为浮泥～流泥状超软土，承载力几乎为0，人员和机械设备无法进场。面对如此超软土地基，常采用浅层加固后再深层处理的方法。浅层加固常采用自然晾晒法、化学固化法、真空预压法等，后期深层处理常采用打桩或深层搅拌法。

在这些加固方法中，自然晾晒法需要寻找大面积的晾晒场地，面临场地征用和来回土方运输问题，且翻晒受天气影响大，耗时较长，需1～2年，甚至更长时间，且形成硬壳层的厚度小，难以支撑加固下卧软土的机械设备荷载。化学固化法成本极高(约需200元/m²)，且水泥固化材料可致严重环境污染。真空预压法虽然成本低、施工便利，在吹填土加固工中得到广泛应用，但是随着公路建设、港口建设、围海造地等各种工程建设的日益增多，砂资源已日益成为紧缺资源，其水平砂垫层及竖向砂井的使用必然导致真空预压法成本的增加。另外，要想获得更高承载力，真空预压处理完毕后，还需进行再次的深层处理，比如深层搅拌法或打桩，所消耗的人力物力较大。

另一方面，农作物秸秆是农业生产中的主要废弃物之一，目前全世界每年农业生产中产生的秸秆为1000亿～2000亿吨，中国每年有近6亿吨秸秆，而被利用的不足2000万吨，约97%的秸秆被焚烧、堆积和遗弃，这对环境造成了极大的破坏。

秸秆排水在近年已有应用，比如，采用掺入麦秸秆的灰土制作简易的泄水槽用于公路路基排水；将进行过防腐处理的秸秆段放入无纺布袋中进行扎实，并将此作为排水体用于农田排水中等。

秸秆加筋在近年也有应用。比如，麦秸秆被应用于加筋粘性土和砂土；稻秸秆被应用于Kuttanad黏土加固改良；以防腐处理后的麦秸秆作加筋材料固化滨海盐渍土。但现有的相关理论研究多为定性成果，且现有的理论成果也多是人造纤维、土工格栅、土工织物等其他土工合成材料等。

到目前为止，利用秸秆自身筋材特性灌浆固化成桩的理论研究及工程应用成果很少，但也出现了少量有益成果报道，比如将切碎的细小麦秸秆应用于钢筋水泥土搅拌桩；将棉花秸秆粉与轻质碳酸钙、膨润土、硅灰等混合、稻秸秆粉与石灰粉、石英砂、粉煤灰、秋团土等混合、秸秆、煤矸石碳化粉细小颗粒与水泥或石灰和防水胶等混合制成墙体等。但这些方法一般都使用非环保固化剂（如水泥等），而非环保固化剂的生产和使用均会对环境造成巨大的破坏作用。

发明内容

本发明要解决技术问题是：针对真空预压固结处理后的淤泥或新吹填土强度较低的缺点，提供一种应用棉花秸秆固结和固化疏浚淤泥、新吹填土的方法，能够使前期的真空预压排水固结与后期的灌浆固化两种功能合二为一，该方法不但节能环保，而且可以降低施工成本并提高其施工效率，大幅缩短施工周期。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种应用棉花秸秆对疏浚淤泥、新吹填土进行固化的方法，顺序执行以下步骤：

1）将棉花秸秆制成棉花秸秆捆，所述棉花秸秆捆的底面和顶面相应位置分别制有对应的凸块和凹坑；

2）将多个棉花秸秆捆通过凸块和凹坑配合定位形成棉花秸秆柱体，将所述棉花秸秆柱体的外围包裹一层土工布，然后插入到待处理的淤泥或新吹填土中作为竖向排水体；

3）在待处理的淤泥或新吹填土的表面铺设横向排水体后覆盖一层密封膜，然后将密封膜与抽真空装置进行连接，使用该抽真空装置对淤泥进行真空预压排水固结处理；

4）在真空预压固结处理后，往棉花秸秆柱体内灌入固化剂和缓凝剂使之成为加固淤泥或新吹填土用的棉花秸秆桩，从而完成对疏浚淤泥或新吹填土的固化。

所述固化剂优选脱硫石膏和矿渣。所述缓凝剂优选淤泥和石灰的混合浆液、氢氧化钠和/或复合激发剂CSN。

所述棉花秸秆可以选用田里直接收割后去除根部的棉花秸秆，所述棉花秸秆捆的直径为300～600mm。

本发明中所述的固化和固结均是本领域的常用技术术语，通常固化是指向淤泥中加入水泥、石灰等固化材料，通过固化材料与土颗粒等发生化学反应，产生碳酸钙等胶结材料，将土颗粒胶结，达到处理目的；而固结是指通过对土体施加外力，如加载、真空负压等，将土体压密，水被挤出，达到加固目的。前者属于化学处理方法，后者属于物理处理方法。