Geotekstile avvanningsposer: Konstruksjonsmetode for slamavvanning
Geotekstile avvanningsposerbrukes til å skille vann fra mudret slam ved å kombinere polymerflokkulering med geotekstilfiltrering. Under drift blandes den mudrede slurryen med PAM og pumpes inn i røret. Vann passerer gjennom geotekstilstoffet, mens det konsentrerte slammet forblir inne i røret.
For et stort mudringsprosjekt påvirkes resultatet av mer enn selve røret. Avvanningsområdet, dreneringslaget, polymerdosering, fyllingstrykk, rørarrangement og fyllingssekvens må alle vurderes før bygging.
Geotekstil avvanningspose Design
Omkretsen til et geotekstilrør er vanligvis utformetmellom 8 og 30 m. Lengden kan justeres i henhold til tilgjengelig plass og mengde slam, med 30–60 m som vanlig område.
Et rør skal ikke bare lages så langt som mulig. Når røret er for langt, blir det vanskelig å holde det rett under fylling. Når røret beveger seg eller svinger, reduseres dets effektive fyllingsvolum og mer plass på stedet kan bli opptatt.
Et større rør kan inneholde mer slam, men det tar også normalt lengre tid å avvanne.
Fyllingsporter er vanligvis 0,2–0,4 m i diameter, med en hylselengde på omtrent 0,5–1,0 m. En påfyllingsport kan normalt arrangeres hver 10.–15. m.
Antall påfyllingsporter må samsvare med rørstørrelsen. For mange porter kan svekke røret, mens for få porter kan gjøre fyllingen ujevn og føre til at røret deformeres under drift.
Klargjøring av avvanningsområdet
Før geotekstilrørene installeres, må avvanningsområdet jevnes og komprimeres.
Formålet med området er ikke bare å støtte de fylte rørene. Den må også samle og slippe ut filtratet som frigjøres under avvanning.
For et avvanningsareal på 10 000 m² kan dreneringssystemet inkludere en ugjennomtrengelig foring, filtreringslag, perforerte dreneringsrør, dreneringskanaler, oppsamlingskum og pumper.
En typisk foringsstruktur består av:
200 g/m² nåle-utstanset nonwoven geotekstil
2 mm HDPE geomembran
200 g/m² nåle-utstanset nonwoven geotekstil
Foringen er installert over den komprimerte leiren eller forberedt undergrunn.
Det kan da legges et dreneringslag på ca. 5 cm gradert grus over foringen. Perforerte dreneringsrør er installert i dette laget for å samle opp vannet som passerer gjennom geotekstilrørene.
Det oppsamlede vannet renner inn i avløpskanalene og deretter inn i oppsamlingskummen for sedimentering eller videre behandling før utslipp.
Tar alle faktorer i betraktning, vil geotekstilrørene for dette prosjektet bli stablet i to lag etter fylling; dimensjonene og mengdene er som følger:
| Produktnavn | Spesifikasjon | Rørformet posedimensjoner (omkrets × lengde) | Antall (varer) |
| Høy-geotekstilrør | WEIWO | 15.7m*30.6m | 40 |
| Høy-geotekstilrør | WEIWO | 15.7m*28.8m | 40 |
Note:
1. Tre påfyllingshylser er jevnt fordelt langs lengden av røret; hver hylse er 0,6 m lang og 0,3 m i diameter.
2. Sømmene som forbinder tubestoffet er sydd med seks rader tråd.
Støtteflaten under rørene trenger spesiell oppmerksomhet.
Det ugjennomtrengelige laget under dreneringssystemet kan ha en skråning mot dreneringskanalen slik at vann kan forlate området.
Imidlertid bør den øvre overflaten som støtter geotekstilrørene forbli jevn. Hvis overflaten helles for mye, kan røret bevege seg eller rulle når det fylles.
Et annet arrangement er å danne en liten skråning fra begge sider mot midten. I dette tilfellet fylles det første røret i midten og de følgende rørene fylles mot begge sider.
Dette arrangementet gjør at rørene kan bevege seg litt mot midten under fylling og bidrar til å redusere mellomrom mellom tilstøtende rør.
Det bør også legges igjen adkomstveier rundt avvanningsområdet. En passasje på ca. 1,0 m bred er vanligvis tilstrekkelig for at arbeidere skal kunne betjene ventiler, inspisere rørene og utføre reparasjoner.
Kvalitet og tekniske krav til geotekstilrør
| Ingen. | Eksperimentelle prosjekter | Enhet | Referansestandarder | Nominell verdi | |
| 1 | Strekkstyrke | Langsgående | kN/m | SL235-2012 | Større enn eller lik 70 |
| Horisontal | kN/m | SL235-2012 | Større enn eller lik 90 | ||
| 2 | Forlengelse ved brudd | Langsgående | % | SL235-2012 | Mindre enn eller lik 20 |
| Horisontal | % | SL235-2012 | Mindre enn eller lik 25 | ||
| 3 | Permeabilitet | 1/m²/s | ISO 11058 | Større enn eller lik 20 | |
| 4 | Ekvivalent porestørrelse (O90) | mm | GB/T14799-2005 | 0.2~0.6 | |
| 5 | UV-motstand (styrketensjon etter 500 timer) | % | ASTM D4355 | Større enn eller lik 90 | |
| 6 | Sømmens strekkstyrke | kN/m | ISO 10321 | Større enn eller lik 60 | |
| 7 | CBR punkteringsstyrke | kN | ISO 12236 | Større enn eller lik 8,0 | |
| 8 | Slitasjemotstand (styrketensjon) | % | ASTM D4886 | Større enn eller lik 70 | |
| 9 | Dynamisk kjeglefalltest (punkteringsdiameter) | mm | ISO 13433 | Mindre enn eller lik 13 | |
| 10 | Maksimal fyllhøyde | m | Større enn eller lik 2,5 | ||
Forbereder og legger til PAM
PAM, eller polyakrylamid, brukes vanligvis til å kondisjonere den mudrede slurryen før den kommer inn i geotekstilrøret.
Typen PAM avhenger av slammet. Anionisk PAM og kationisk PAM brukes ofte til forskjellige typer avløpsvann og slam.
Polymeren bør ikke velges kun i henhold til en generell doseringstabell. Slammet fra ulike elver, innsjøer, industriprosesser eller mudringsområder kan oppføre seg svært forskjellig.
En flokkuleringstest i liten-skala bør utføres før full-skalafylling.
Doseringssystemet kan omfatte to polymertanker, en blander og en doseringspumpe.
Vann tilsettes først til forberedelsestanken. Blanderen startes før PAM tilsettes.
En blandehastighet på ca. 100–300 rpm kan brukes som referanse. PAM-pulver bør tilsettes sakte langs virvelen i stedet for å helles i tanken på en gang.
Hvis for mye tørr PAM kommer inn i vannet på en gang, kan pulveret danne klumper som er vanskelige å løse opp.
Etter at PAM er tilsatt, fortsetter blandingen normalt i mer enn 30 minutter.
En anionisk PAM-løsning kan fremstilles ved rundt 0,1 % konsentrasjon som en første referanse. Kationisk PAM kan fremstilles ved omtrent 0,1–0,5 %, avhengig av materialet som behandles.
Den tilberedte løsningen bør ikke oppbevares for lenge. Anionisk PAM-løsning brukes vanligvis innen ca. 36 timer, mens kationisk PAM-løsning normalt skal brukes innen 24 timer.
En dosering på rundt 1–2 ppm kan brukes som startreferanse for enkelte bruksområder, men den faktiske dosen må bestemmes fra testing.
Operatøren bør se på flokkstørrelsen, sedimenteringsadferden og filtratets klarhet.
Hvis flokkene er for små og vannet forblir grumsete, kan doseringen eller blandingsforholdet trenge justering. Hvis det brukes for mye polymer, øker behandlingskostnaden uten nødvendigvis å forbedre avvanningsresultatet.
Av denne grunn bør doseringen justeres under igangkjøring i stedet for å fastsettes før slammet testes.
Legge ut geotekstilrørene
Rørene plasseres i henhold til formen på avvanningsområdet.
Adjacent tubes should be positioned closely together. An overlap of approximately 30 cm can be used where required by the site arrangement.
Det er to vanlige oppsett: sekvensiell plassering og forskjøvet plassering.
Forskjøvet plassering kan gi god stabilitet, men det tar lengre tid å plassere og sikre rørene. For mange prosjekter er sekvensiell plassering enklere å betjene.
Når rør er stablet i flere lag, bør de øvre rørene normalt være kortere enn de nedre.
Det første røret er spesielt viktig.
Hvis det første røret beveger seg under fylling, vil dets posisjon påvirke hvert rør som er installert ved siden av det. Før fyllingen starter, bør røret derfor festes med ikke-strekkende tau eller annen egnet sikring.
Mudring og slurryoverføring
For undervannsmudring kan en kuttersuger brukes for å fjerne sediment fra elven eller vannforekomsten.
Den mudrede slurryen transporteres gjennom en rørledning til slamoppsamlingssystemet.
Et to-tankarrangement kan brukes. Den første tanken mottar den mudrede slurryen, mens den andre tanken gir lagring før behandling.
En skjerm kan installeres mellom de to tankene for å fjerne flytende rusk, steiner og andre store materialer.
Dette trinnet er viktig fordi store fremmedlegemer kan blokkere pumpen, ventilene eller fylleportene senere i prosessen.
Den behandlede slurryen pumpes deretter mot geotekstilrørene.
Fylling av geotekstilrøret
En slurrypumpe brukes til å overføre det kondisjonerte slammet inn i røret.
For eksempel kan en 22 kW pumpeenhet brukes til et passende prosjekt, men den faktiske pumpen bør velges i henhold til pumpeavstand, høydeforskjell, rørledningsdiameter og nødvendig strømningshastighet.
Hovedrørledningen er delt inn i stikkrør. Hvert stikkrør bør ha sin egen ventil.
Fylletrykket må kontrolleres i henhold til røret og pumpesystemet. Rundt 0,05 MPa kan brukes som referanse for enkelte applikasjoner, men det faktiske driftstrykket bør bekreftes under igangkjøring.
PAM kan injiseres i slurryrørledningen gjennom en statisk blander.
Polymerinjeksjonstrykket må overvinne trykket i slamrørledningen. En trykkforskjell på ca. 0,01–0,02 MPa kan brukes som referanse for doseringspunktet.
Under fylling bør arbeidere overvåke røret kontinuerlig.
Rørets høyde, rørform, ventilposisjon og overflatetilstand bør kontrolleres gjennom hele operasjonen.
Når røret når sin maksimale fyllingshøyde, må fyllingen stoppes.
Maksimal fyllingshøyde på ca 2,3 m kan brukes som prosjektreferanse.
Hvorfor fylling bør starte fra senteret
For et stort avvanningsområde kan fylling av rørene fra den ene siden til den andre gjøre rørplassering vanskelig.
Starter fra midten gir det første røret en fast referanseposisjon.
Etter at senterrøret er fylt, kan de neste rørene fylles mot begge sider.
Dette er spesielt nyttig når det understøttende dreneringslaget har en svak helling mot midten. De tilstøtende rørene kan gradvis bevege seg mot hverandre i stedet for å etterlate store hull.
Målet er enkelt: holde rørene stabile, redusere ubrukt plass og forhindre overdreven bevegelse under fylling.
Enkel-port og flere-portfylling
Et rør kan fylles gjennom én port eller gjennom flere porter samtidig.
Med enkelt-fylling må operatøren lukke ventilen, koble fra grenrøret og flytte det til en annen påfyllingsport etter at en seksjon er fylt.
Det er et praktisk problem med denne metoden.
Etter at ventilen er stengt, kan grenrøret fortsatt inneholde en stor mengde slurry og vann. Røret blir tungt og vanskelig å flytte. Slurry kan også lekke under tilkoblingsbyttet.
Fylling av flere-porter unngår mye av denne gjentatte rørbevegelsen.
Flere påfyllingsporter på samme rør er koblet til separate grenrør. Ventilene brukes deretter til å kontrollere strømmen.
Ventiloperasjonen blir mer komplisert, men slurryen kan komme inn i forskjellige deler av røret samtidig. Dette gir generelt bedre kontroll over fyllingsformen og reduserer behovet for gjentatte flytting av slurry-fylte rør.
For prosjekter der røroppsettet og ventilsystemet kan administreres på riktig måte, er fylling med flere-porter en praktisk måte å utføre kontinuerlig fylling på.
Kontrollere påfyllingssyklusen
Et geotekstilrør skal ikke fylles kontinuerlig før det er helt fullt.
Når røret når maksimal fyllingshøyde, stoppes pumpingen.
Røret får deretter slippe ut vann og sette seg.
Når vannet forlater røret, synker slamvolumet og rørhøyden synker. Den neste fyllesyklusen kan da begynne.
Avhengig av slammets egenskaper og behandlingskravene kan det være nødvendig med ca. 7–8 påfyllingssykluser.
Det faktiske antallet bør bestemmes ut fra oppførselen til røret under konstruksjonen i stedet for bare å fastsettes fra teoretiske beregninger.
Etter fylling skal fyllingshylsene knyttes med geotekstilstropper eller tau.
Tråd bør ikke brukes fordi det kan kutte eller skade geotekstilen.
Hvis det oppdages et skadet område, bør fyllingen stoppes og området repareres umiddelbart.
Stingavstanden bør ikke overstige 5 mm.
Tubefylling med flere-lag
Når området er begrenset, kan geotekstilrør stables i flere lag.
De nedre rørene må først fullføre det nødvendige fyllings- og avvanningsstadiet.
Det øvre røret plasseres deretter mellom to nedre rør.
Dette arrangementet er viktig fordi de nedre rørene gir støtte for det øvre røret.
Det vil normalt være et V-formet gap mellom to nedre rør. Når det øvre røret er fylt, kan en del av det øvre røret synke ned i dette gapet.
Dette skaper en lokal deformasjon og kan øke trykket i det området.
Et fleksibelt fyllmateriale kan plasseres i det V-formede gapet før det øvre røret fylles. Hensikten er å gi et jevnere underlag.
Tilstanden til de nedre rørene må også kontrolleres.
Hvis de nedre rørene ikke er jevnt plassert, eller hvis slammet inni dem ikke har avvannet tilstrekkelig, kan det øvre røret deformeres under fylling.
Dette kan redusere det effektive volumet til det øvre røret og skape lokal belastning på geotekstilen.
For flerlagssystemer bør derfor de nedre rørene kontrolleres for form, kontakttilstand, stabilitet og fuktighetsinnhold før neste lag installeres.
Et endelig slamfuktighetsinnhold på ca. 50 % kan brukes som referanse for å bedømme om avvanningsstadiet i vesentlig grad har kommet til ønsket tilstand.
Endelig høyde og slamvolum
Etter at påfyllingssyklusene er fullført, fortsetter røret å miste vann og sette seg.
Den endelige tørkehøyden kan være ca. 80 % av maksimal fyllingshøyde i enkelte prosjekter.
Denne verdien kan brukes til foreløpig estimering av det endelige slamvolumet.
For prosjektberegninger bør imidlertid de faktiske rørdimensjonene og målt setning brukes i stedet for kun å stole på referanseverdien på 80 %.
Endelig avhending
Deponeringsmetoden avhenger av endelig fuktighetsinnhold, slamsammensetning, miljøkrav og anleggsforhold.
Hvis det avvannede slammet kan forbli på stedet, kan de fylte geotekstilrørene dekkes med jord etter at de har nådd ønsket tilstand.
De fylte rørene kan forbli som en del av den stabiliserte fyllstrukturen.
Dersom slammet må fjernes, kan geotekstilrøret åpnes med anleggsutstyr etter avvanning.
Slammet og kuttet geotekstilmateriale kan deretter transporteres til et godkjent deponerings- eller behandlingsanlegg.
Hva må kontrolleres før bygging
Et geotekstilt avvanningsprosjekt bør kontrolleres fra begynnelsen i stedet for å vente til fyllingsstadiet for å løse problemer.
Før bygging, bekreft:
- Slamtype og faststoffkonsentrasjon
- Totalt slamvolum
- Nødvendig endelig fuktighetsinnhold
- Tilgjengelig avvanningsområde
- Rørets omkrets og lengde
- Antall og plassering av fylleporter
- PAM type og dosering
- Pumpekapasitet og fyllingstrykk
- Drenerings- og filtratoppsamlingssystem
- Rørfestemetode
- Fyllingssekvens
- Krav til stabling av flere-lag
- Endelig avhendingsmetode
Det viktigste punktet er at geotekstilrøret, polymersystemet, pumpesystemet og dreneringsområdet må utformes sammen.
Et rør med passende filtreringsegenskaper kan likevel yte dårlig dersom polymerdoseringen er feil, dreneringslaget er blokkert, fyllingstrykket ikke kontrolleres eller røret plasseres på en ustabil overflate.
Av denne grunn er felttesting før full-skalafylling en viktig del av byggeprosessen.
