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滩涂资源开发利用的关键技术成果
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挂牌 挂牌开始时间: 2020-11-18 剩余时间:20月
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南京水利科学研究院
电话 139xxxx1723
依托浙江温州、苍南、江苏连云港等沿海一些大型在建工程的实施,综合土工试验、现场监测、原位检测、模型试验、数值模拟和理论解析等研究方法和技术手段,对沿海滩涂资源开发和围垦吹填工程建设中面临的隔堤构筑、高含水率超软吹填土地基硬化和脱盐处治等关键技术问题进行了系统深入的研究。提出了模袋内充填淤泥筑堤成套技术,可代替传统砂石筑堤,实现了资源节约与利用。着重于水平排水方式的工艺改进,提出了水平排水气管直吸和深层水平排水新型多通道立体排水结构,在减小真空度传递损失、减小管路淤堵、促进淤泥快速排水固结、提高超软土强度方面具有显著功效,提出了基于真空电渗原理和循环补水工艺对场地脱盐及土壤修复的专利技术,可直接应用于沿海高含盐量滩涂场地、污染性土壤场地的处治,以实现复绿和土地资源高效利用。

1、主要工作和技术成果

(一)大型模袋充淤泥筑堤技术

1)依托浙江苍南围垦工程,就地利用滩涂制备淤泥,开展工程实体模袋充淤泥筑堤技术研究。自行设计了模袋内置排水体的自流排水式筑堤方法,研究固化淤泥的水泥掺入量,自主提出了基于真空排水固结的模袋淤泥快速硬化成堤技术。重点研究了堤身结构设计、模袋选型与排水保土特性、不同方案模袋淤泥堤的堤身变形特性与固结强度、以及泥浆比重、充灌压力和时间、复充次数等分层充灌施工参数及工艺。

2)依托连云港港30万吨级航道建设工程,开展了利用航道疏浚土充填袋筑堤现场试验研究。在进行常规的沉降变形、袋体压缩、孔压变化及水平位移监测的同时,重点开展了地质雷达探测堤体结构特性、分布式光纤传感技术监测充填袋袋体的变形和受力的试验研究。论证了工程实践中以航道疏浚土作为充填材料替代砂石料筑堤、实现疏浚土资源化利用的技术可行性和经济优越性。

(二)超软淤泥地基排水加固新技术与计算理论研究

1)依托浙江温州滨海园区围垦吹填工程,提出了长短板真空预压法加固新近吹填淤泥的新工艺。抽真空90~120天吹填淤泥土层平均压缩量可达到30%,呈现明显的大变形特征;平均固结度可达到80%以上;强度增长明显,检测表层承载力可达到50kPa以上;该方法节省用砂量,便于泥面插板施工,显著改善表层排水条件,能满足浅层快速加固的建设要求。设置护膜土工布有利于水平排水和膜下真空度稳定。设置薄砂层和长短板结合的竖向排水体形式,可平衡和抑制负压作用下新近吹填淤泥土颗粒的径向流动,避免出现排水板周围淤泥抱团而导致的径向排水通道堵塞问题,保障场地加固效果的均匀性。

2)提出适合滩涂围垦吹填稀泥多通道吸水快速固结技术-深层水平排水新型多通道排水体结构(立体排水体技术),并在浙江玉环开发区滩涂围垦工程得到应用。通过室内模型试验、现场对比试验和应用以及数值模拟计算,全面、重点研究了新型排水体结构在促进淤泥快速排水固结、孔压消散的速率和均匀性、降低含水率和提高强度等方面的技术优势和内在机理,验证了其技术先进性、实用性和有效性。

3)提出水平气管直吸式新型排水结构以改善常规真空预压法加固吹填土地基出现的水平排水管路扁瘪淤堵、真空度传递损失大等缺点,通过室内模型试验、现场对比试验和应用,与缠绕绑扎、普通滤管式水平排水相比,验证了水平气管直吸方式可有效避免扁瘪淤堵,减少真空度传递损失,快速实现排水固结,提高加固效果,值得推广应用。

4)推导建立了一维大变形砂井固结方程,深入探讨了基于分层总和法的大变形状况下吹填土地基沉降计算修正系数的取值问题,通过三轴剪切试验建立了吹填土粘聚力、内摩擦角等强度指标与不同历时固结度的变化关系和拟合方程,由此提出了吹填土地基承载力增长计算方法。

(三)真空电渗脱盐机理与应用研究

对比研究了钢管+排水板排水电极+排水板真空预压排水电极四种方案的脱盐及固结排水处理。验证真空电渗法可用于滨海滩涂淤泥的脱盐修复,并提出了增加三维循环补水系统的真空电渗土壤修复法,该工法使场地土始终处于均匀的高含水量状态,提高被处理场地的脱盐率、净化度、均匀度。

2、技术成果创新点   

1)提出了模袋内充填淤泥(包括滩涂吹填淤泥、河湖清淤疏浚土等)构筑围堰或隔堤的成套技术(涵盖多种不同工艺、堤身结构设计、施工工序与质量检测控制等),已获得专利授权和工法,可直接应用于沿海滩涂围垦工程建设,可代替传统砂石筑堤,实现了资源节约与利用,保护了生态环境。

2)提出了水平排水气管直吸和深层水平排水新型多通道立体排水两项新工艺新技术,试验研究和工程应用结果表明新工艺在减小真空度传递损失、减小管路淤堵、促进淤泥快速排水固结、提高超软土强度方面具有显著的技术优势,已获专利授权,可直接应用于工程建设。

3)提出了基于真空电渗原理和循环补水工艺对场地脱盐及土壤修复的专利技术,可直接应用于沿海高含盐量滩涂场地、污染性土壤场地的处治,以实现复绿和土地资源高效利用,生态环境效益显著。


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