【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利、航道工程，具体涉及一种高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统及方法。
技术介绍
1、在河道清淤、港口等水利工程中，通常使用绞吸式挖泥船施工。然而，这种施工方式会产生大量含水量极高、渗透性能差、强度低的疏浚泥，对生态环境造成一定压力。目前，内陆地区的处理方式通常为征用土地建造围堰形成堆场，将疏浚泥吹填于堆场。但由于吹填的低浓度疏浚泥初始含水量通常高达液限的8–10倍以上，自重沉积稳定后的含水量仍然很高，通常为土体液限的2.5–3.5倍，处于流态，排泥场疏浚泥中富含自由流动富裕水，占据大量空间，导致传统高含水量疏浚泥排泥场空间存储效能低，占地面积大。
2、经过对现有的技术文献的检索，发现目前存在多种针对疏浚泥的处理措施，包括离心技术、真空预压技术和管袋技术等。然而，离心技术由于其经济效益不佳，无法处理大规模的疏浚泥堆场。而真空预压技术和管袋技术在处理细粒度疏浚泥时容易出现淤堵现象，导致无法达到预期的固结效果，并且形成致密的土体结构，影响排水效果。江苏水源有限责任公司提出的《u型低真空疏浚淤泥快速排水方法》专利(专利号：cn200810020710.5)提出了一种疏浚泥的排水方案。然而，该方法依赖于顶部真空抽水装置，实现堆场疏浚泥排水目的，而忽略了大面积的底部排水边界，且排水边界影响范围有限，在一定程度上影响了径向排水的效率。且不管是离心还是真空技术，都需要耗电耗能。因此，需要根据高含水量疏浚泥自重排水性能，设计一种新型、节能具备多向排水能力的疏浚泥堆场高效快速排水方法，该装置在适用大部分现场工程条件的前提
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述疏浚泥的特点以及现有技术的不足，提供一种有效促进疏浚泥排水疏浚泥堆场排水方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：
3、一种高含水率疏浚泥堆场自重多向排水系统，所述系统布设在疏浚泥堆场中，所述系统包括底面排水体系、径向排水体系；
4、所述底面排水体系包括铺设在堆场底面的砂垫层、砂垫层上所覆的滤布、埋置于砂垫层内并延伸至堆场外的若干根汇水管线、位于堆场外与汇水管线连通的排水口；
5、所述径向排水体系沿汇水管线设置，包括若干径向排水长管及若干径向排水短管，所有径向排水长管以及径向排水短管均竖直布置且底端与汇水管线相通，径向排水长管和径向排水短管的顶端不开口；所述径向排水长管顶端高于计划吹填高度，径向排水短管顶端低于计划吹填高度；疏浚泥内部的水分通过径向排水长管和径向排水短管渗入，疏浚泥泥面以上的表面水通过径向排水长管渗入。
6、本专利技术还提出了一种基于上述高含水率疏浚泥堆场自重多向排水系统的排水方法，包括以下步骤：
7、1)平整现场地面，在疏浚泥吹填前在堆场底面铺设底面排水体系，铺设顺序为汇水管线、砂垫层、滤布，汇水管线延伸至堆场外连接排水口；同时，沿所述汇水管线布设径向排水体系，包括径向排水长管和径向排水短管；
8、2)吹填疏浚泥至计划吹填高度，疏浚泥内部的水分一方面由于自重向下渗流，通过滤布、砂垫层，并从汇水管线上设置的孔流入汇水管线，一方面通过径向排水长管埋在疏浚泥中的部分和径向排水短管渗入并汇集到汇水管线，疏浚泥泥面以上的表面水通过径向排水长管高于泥面的部分渗入并汇集到汇水管线，汇水管线中汇集的水最终从排水口排出堆场；
9、3)每日保持继续吹填至计划吹填高度，水分持续排出，排水过程与步骤2)一致，直至疏浚泥堆场达到设计吹填容积。
10、优选地，所述排水口还接有真空装置，在步骤3)中，若排水口水位高程低于堆场底部，则关闭真空装置，实现在堆场内外水头差的作用下自由排水，若排水口水位高程高于堆场底部或需要缩短疏浚泥吹填周期和堆场占地时间，则启动真空装置，对汇水管线内施加真空压力，加大堆场内外水头差值，真空压力控制在10-20kpa。
11、本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：
12、(1)与现有技术相比，本方法注重于充分利用疏浚泥堆场自身底面积较大的固有特点，利用底面排水体系将底部大面积的不排水边界改造为排水边界，底部排水边界所排出尾水由砂垫层收集并排出堆场。由于其排水面积极大的特点，具有可观的排水能力，且施工方便，成本低廉且安装简单。
13、(2)与现有技术相比，本方法利用径向排水通道扩大排水体的表面积，由于径向排水边界有效应力较底面小，具有孔隙比较大、渗透系数较高的特点，使得径向排水短管以较少的材料耗费为代价高效实现了径向排水的目的；径向排水长管不仅具有良好的径向排水性能，且可辅助排出堆场上覆水，提升堆场上边界排水能力，及时排除疏浚泥表面水，增加疏浚泥最大吹填高度，提高堆场有效容积。上述径向排水通道采用多层设计，外裹有土工布及滤膜，其有效渗透孔径自内向外逐层缩小，可有效减少疏浚泥细颗粒导致的淤堵现象，这在一定程度上也提高了疏浚泥堆场的排水效率。
14、(3)与现有技术相比，本方法结合径向以及竖向排水体系，同时利用了疏浚泥堆场顶部、底部及径向共三个排水边界，有效增大了疏浚泥排水面积，增加了疏浚泥排水通道，充分利用了多向自重排水的优势以及堆场的自身固有特点加速排水，整体施工方法绿色环保高效。
15、(4)与现有技术相比，本方法由于采用了径向排水通道，上覆水得以快速排出，可快速吹填下一批疏浚泥，这为持续吹填的施工工艺提供了物质条件，从根本上解决了疏浚泥堆场有效容积利用率低的特点。根据以往工程经验以及泥面沉降控制每日疏浚泥吹填量，将泥面高度控制在合理范围内，对于底部疏浚泥而言，新吹填疏浚泥本身可视为面荷载，保持了堆场内外水位差，加速土中水排出，保持了自上而下的水力梯度，增加疏浚泥有效应力，加大并加快了疏浚泥中水的排出。同时，在汇水管线出口处安装有真空装置持续施加真空压力，其效果等价于降低了底部排水边界水头高度，一方面提高了堆场内外水头差，加快了排水边界水流速率，另一方面，在底部边界作用有真空压力的条件下土体所受水力梯度增大，在一定程度上进一步增加了土体有效应力，加大了排水量，降低了疏浚泥的松散系数。
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1.一种高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所述系统布设在疏浚泥堆场中，所述系统包括底面排水体系、径向排水体系；
2.根据权利要求1所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所述砂垫层(5)由砂砾铺设构成，所述砂砾特征粒径d20控制在0.2-0.3mm，所述砂垫层(5)厚度为10-15cm。
3.根据权利要求1所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所有汇水管线(6)延伸至堆场外的部分连通至同一排水口，排水口连通安装有真空装置(9)，用于提供真空压力。
4.根据权利要求1所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所述汇水管线(6)钻有若干孔以汇集砂垫层(5)内的水，孔径为8-12mm；各汇水管线(6)平行设置，相邻汇水管线(6)的间距为3-4m。
5.根据权利要求1所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所述径向排水短管(10)内径为10-15cm，所述径向排水长管(2)内径为20-25cm，径向排水短管(10)和径向排水长管(2)均由三层反滤材料构成，所述三层反滤材料
6.根据权利要求5所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所述土工布有效孔径0.08-0.12mm，所述滤膜可采用200-400目机织滤布，以实现防淤堵功能。
7.根据权利要求1所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所述径向排水短管(10)顶端低于计划吹填高度100cm，用于实现疏浚泥径向排水，所述径向排水长管(2)顶端须高于计划吹填高度10-20cm，以实现径向排水的同时用于排除泥面以上的表面水。
8.根据权利要求1所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，沿汇水管线(6)延伸方向，所述径向排水短管(10)间距为3-4m，所述径向排水长管(2)间距为9-12m，各径向排水长管(2)之间设置两根径向排水短管(10)。
9.一种基于权利要求1所述高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统的排水方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的排水方法，其特征在于，所述排水口还接有真空装置(9)，在步骤3)中，若排水口水位高程低于堆场底部，则关闭真空装置(9)，实现在堆场内外水头差的作用下自由排水，若排水口水位高程高于堆场底部或需要缩短疏浚泥吹填周期和堆场占地时间，则启动真空装置(9)，对汇水管线(6)内施加真空压力，加大堆场内外水头差值，真空压力控制在10-20kPa。
...【技术特征摘要】
1.一种高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所述系统布设在疏浚泥堆场中，所述系统包括底面排水体系、径向排水体系；
2.根据权利要求1所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所述砂垫层(5)由砂砾铺设构成，所述砂砾特征粒径d20控制在0.2-0.3mm，所述砂垫层(5)厚度为10-15cm。
3.根据权利要求1所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所有汇水管线(6)延伸至堆场外的部分连通至同一排水口，排水口连通安装有真空装置(9)，用于提供真空压力。
4.根据权利要求1所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所述汇水管线(6)钻有若干孔以汇集砂垫层(5)内的水，孔径为8-12mm；各汇水管线(6)平行设置，相邻汇水管线(6)的间距为3-4m。
5.根据权利要求1所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，其特征在于，所述径向排水短管(10)内径为10-15cm，所述径向排水长管(2)内径为20-25cm，径向排水短管(10)和径向排水长管(2)均由三层反滤材料构成，所述三层反滤材料自内而外分别为抗压塑料多孔径盲沟、土工布、滤膜。
6.根据权利要求5所述的高含水量疏浚泥堆场自重多向排水系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾玲玲，朱哲超，刘亚竞，翁佳兴，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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