淤泥固化改良技術應用研究

許建興 蔣華龍 宮效峰

摘 要：淤泥具有高含水量、強度低等不良工程特性傳統處理工藝會造成資源浪費、環境污染等問題。本文基于固化技術在淤泥處理中的應用，對淤泥固化技術在實際工程應用中的施工工藝進行總結，并對比分析室內試驗與現場施工的差異得到，淤泥原位固化施工時，應確保摻料與土樣進行充分拌合，避免雨季施工。通過淤泥固化前后的土體性質的對比可知應用固化技術處理淤泥的方案是可行的。

關鍵詞：淤泥；固化技術；固化土；ALLU

0引言

目前我國公路發展正處于加速成網的關鍵時期，公路工程施工區域跨度大，工程可能位于含有淤泥的軟基地段，特別是軟土地基分布廣泛的沿海、沿江地區。淤泥具有高含水量、高壓縮性、強度低等不良工程特性，需要通過地基處理才能使其具有一定的承載力[1， 2]。現階段處理方法主要采用換填墊層法，該方法不僅浪費土地資源，還會造成一系列環境生態問題。隨著我國大力倡導環保、資源節約，傳統處理方法已不能滿足工程需要。

固化技術是通過加入固化劑，通過一系列的物理化學反應，將淤泥轉化為低滲透、強度高的土體[3]。目前國內外學者對淤泥固化進行了相關研究，王東星等[4]提出了利用大摻量低鈣粉煤灰、水泥和石灰固化劑進行淤泥固化處理的方法，探討了該方法處理后固化淤泥的擊實特征、強度特性、水穩性和耐久性。Brooks等[5]采用石灰石粉與粉煤灰對賓夕法尼亞東南部的土壤進行改良處理，并進行了無側限強度試驗和方差分析。甘雅雄等[6]研究了早強材料固化淤泥的原理。陸建陽[7]對淤泥質土進行正交試驗，研究固化材料配比的優化，提出無側限強度量化模型。鄒維列等[8]通過水頭試驗研究改性淤泥固化的滲透性能。荀勇等[9]對水泥中摻入粉煤灰和磷石膏固化軟土進行了試驗研究，并從微觀機理上對固化土強度的形成進行了探討。Miller等[10]對水泥窖粉塵加固處理土體的性能進行了研究。隨著研究的不斷深入，部分學者對固化土的工程應用進行了一定研究[3， 11， 12]，但固化淤泥的工程應用較少，本文依托于實際工程開展了淤泥原位固化技術的應用研究，以期為相似工程提供參考依據。

1 工程概況

錢江通道及接線項目北接線段工程PPP項目起點位于桐鄉市騎塘鄉西北（與滬杭高速公路K130+070相交），終點與錢塘江過江隧道相接，路線全長11.415km。在主線路基K9+033～K9+235處有兩處廢棄7年的泥漿填埋池，據現場勘測淤泥深度為1.5m，面積共計5457m2。本段圖紙設計為塑料排水板軟基處理段，機械設備難以施工。考慮到方量較大，資源再利用和環保要求，本工程采用淤泥固化技術進行處理，以達到滿足機械施工平臺的要求。

2 室內試驗

2.1 試驗材料

試驗采用的淤泥（如圖2）從施工現場取回；水泥采用南方牌P·O42.5的普通硅酸鹽水泥；固化劑為道路環保型固化劑。

2.2 試驗方法

（1）將土樣用烘箱烘干，在試驗前將土樣放入烘箱，控制溫度在105℃～110℃，烘干時間不少于8h，將烘干后的樣品，用橡膠榔頭擊碎，過2mm篩除雜質，然后將土裝入塑料桶密封存儲備用，根據國家標準《土工試驗方法》（GB/T50123-1999）進行淤泥基本物理參數試驗。

（2）根據固化土所要達到的強度，進行配合比設計，然后根據國家標準《土工試驗方法》（GB/T50123-1999）進行各項試驗，并選取最優的配比。

2.3 試驗結果

本工程根據室內試驗結果選取（淤泥：水泥：固化劑）=97：3：0.013%的配比，相應的試驗結果如下表1、2所示。

3 淤泥原位固化施工工藝

根據現場實際施工情況總結出淤泥原位固化施工工藝如下：

（1）施工放樣、挖基坑

首先清除表土，依照施工設計圖進行施工測量和放線，然后用人工配合挖機挖基坑。基坑的尺寸以實際為準。

（2）攤鋪水泥、進行初拌

根據淤泥的厚度和預定的配比，計算每平方米淤泥需要的水泥量，將水泥用量折成袋數或方數，用挖機來協助搬運并將水泥均勻的攤鋪在土層表面。同時進行的是稀釋固化劑，（稀釋濃度，應根據混合料的天然含水率和設計的固化劑用量來確定。當混合料的天然含水率較低時，固化劑稀釋液的濃度應小些，相反，當混合料的天然含水率較大時，固化劑稀釋液的濃度應高些），將計算好的固化劑用量倒入水中，攪拌均勻使固化劑溶于水中。然后利用挖機對淤泥和水泥進行初拌合，在拌合過程中噴灑固化劑，挖掘機現場3～4次拌合。

（3）利用ALLU設備再拌合

初拌后，再用挖機將混合料攏堆。然后利用ALLU拌合機對混合料進行二次拌合，在拌合過程中應嚴格控制混合料的最佳含水率和拌合的均勻性，確保混合料拌合后顏色一致，干濕適度。

（4）固化土進行回填

利用挖機將拌合均勻的混合料攤鋪到原來的基坑中，每層松鋪厚度宜控制在30cm，隨后進行分層碾壓，分層施工直至達到原地面高度。

（5）養護

回填后，在自然條件下養護7天，若施工現場天氣太熱，可適量噴灑霧狀水。

（6）施工注意事項

① 施工前測量淤泥層厚度，及淤泥含水率，確定材料用量；

② 噴灑固化劑時，應使用噴淋式噴頭，避免固化劑噴灑不均勻；

③ 在拌合淤泥與固化劑時要充分拌合，避免出現固化劑分布不均勻現象；

④ 拌合時間應遵循《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》（JTG E51-2009）拌合時間4小時以內。

4 結果與分析

4.1現場實地檢測

淤泥固化施工28d后，在淤泥固化路段隨機選取3處進行實地開挖，固化后的土質狀況與固化前土質狀況如圖5所示；從圖中可以看出，淤泥通過固化技術后，淤泥有流體狀態轉變為固體顆粒狀態，淤泥含水量大大，塑性指數明顯降低；相對于固化前，通過淤泥固化技術后，固化土具有一定的強度。

4.2 固化土的強度

在進行現場淤泥固化施工過程中，取拌合后的固化土，進行相關的土工試驗。從試驗結果對比可以看出，現場試驗固化土的強度低于室內試驗固化土的強度，經分析造成差異的原因主要是在實際施工中，每平方的淤泥深度不同，造成局部區域的水泥和固化劑的含量減少；另一方面原因主要是攪拌不均勻，在攪拌過程中，固化劑噴灑不均，拌合不充分導致的。現場施工后的固化土最佳含水量高于室內試驗結果主要原因是在現場發在陰雨天氣進行拌和，導致固化劑及水泥含量降低。

5 結論

通過淤泥固化技術在軟基處理中的應用，對淤泥固化技術在工程實際應用中的一些關鍵技術進行總結分析，為今后類似工程提供寶貴的建議：

（1）固化后淤泥質土的最大干密度以及最佳含水率都增大，塑性降低，工程性能明顯改善。

（2）淤泥固化土的強度明顯提高，強度滿足正常的施工要求，淤泥固化技術應用于軟基處理可行。

（3）淤泥固化技術應注意施工過程中混合料需充分攪拌，并避免在雨季施工以保證施工質量。

綜上利用淤泥固化技術處理替代傳統處理方式的局限性與不足，隨著環保節約型社會的不斷發展，淤泥固化技術具有較大的社會意義和廣闊的市場前景。

參考文獻：

[1] 蔡光華. 活性氧化鎂碳化加固軟弱土的試驗與應用研究[D]. 東南大學， 2017.

[2] 袁飛飛. 高含水率灘涂淤泥固化土的工程特性研究[D]. 浙江大學， 2017.

[3] 肖葳，陳永輝，張婉璐，等. 航道疏浚土路基填料化處理應用研究[J]. 施工技術. 2016（S1）： 356-359.

[4] 王東星，徐衛亞. 大摻量粉煤灰淤泥固化土的強度與耐久性研究[J]. 巖土力學. 2012（12）： 3659-3664.