濱海淤泥固化技術(shù)在路基填筑中的應(yīng)用研究

吳治華

(廣西沿海公路管理局，廣西 欽州 535000)

0 引言

淤泥的力學(xué)性質(zhì)不能滿足路基填筑要求，常常需要將其挖除并利用其它材料進(jìn)行回填，這不僅增加了工程開挖量，提高了工程造價(jià)，而且挖除的淤泥占用大量場地，破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。固化淤泥技術(shù)不僅解決了路基填土力學(xué)性能的要求，而且大大降低了工程造價(jià)，對于推動(dòng)生態(tài)城市的建設(shè)也具有重要的意義，因此近年來該技術(shù)得到了大力的提倡和發(fā)展。目前，大多數(shù)針對固化淤泥技術(shù)的研究集中于不同含水率下固化劑摻量和種類的選擇以及固化過后土體的力學(xué)性能研究，對于在最佳含水率下固化技術(shù)的專門探討還相對較少，研究最佳含水率下固化劑種類和摻量對不同性質(zhì)淤泥的力學(xué)行為影響，可以更好地滿足路基填筑工程的相關(guān)規(guī)范和要求，且可將固化淤泥技術(shù)向更深層次推廣。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，針對濱海淤泥進(jìn)行了固化試驗(yàn)研究，對不同種類和摻量固化劑情況下的最佳含水率和淤泥填筑路基性能進(jìn)行了探討，并在填筑工藝和質(zhì)量控制上進(jìn)行了分析，對于固化淤泥技術(shù)在濱海地區(qū)道路施工中的應(yīng)用推廣具有重要意義。

1 試驗(yàn)簡介

本文選取濱海地區(qū)具有典型代表性的淤泥進(jìn)行試驗(yàn)，首先測定其含水率、有機(jī)質(zhì)含量、含鹽量等基本的物理力學(xué)指標(biāo)(見表1)。從表中可知，濱海淤泥的含水量較高而粘聚力較低，因此，要盡量使用吸水能力強(qiáng)且能顯著提高或者改善淤泥力學(xué)性能的固化劑；濱海淤泥的黏粒含量也較其它地區(qū)的淤泥含量高，且以細(xì)粒徑的沙粒為主，級(jí)配不良，造成工程性質(zhì)差，凸顯了使用固化劑進(jìn)行改善的必要性；濱海淤泥有機(jī)質(zhì)含量較高，在選擇固化劑時(shí)，還要考慮能在一定程度上對有機(jī)質(zhì)起到分解作用的固化劑。

選擇兩種固化劑對淤泥進(jìn)行固化試驗(yàn)。固化劑A主要成分為爐石粉、水泥等，具有強(qiáng)度高、流動(dòng)性好、抗腐蝕性能好等特點(diǎn)；固化劑B主要成分為10%水泥+4%V粉+一定量摻量的生石灰，主要能起到吸水和提高強(qiáng)度的作用。對兩種固化劑摻量1%～10%范圍內(nèi)的最佳含水率、最大干密度、CBR值、抗壓回彈模量、耐水性等進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 最佳含水率及最大干密度

通過擊實(shí)試驗(yàn)，得到了兩種固化劑的最佳含水量和最大干密度(見表2)。從表中可知，當(dāng)固化劑含量在增加時(shí)，固化淤泥的最佳含水率逐漸升高而最大干密度逐漸降低；相同固化劑摻量下(2%～4%)，固化劑B的最佳含水率明顯大于固化劑A的最佳含水率，說明固化劑B能更好地提高淤泥的最佳含水率，更適用于道路的淤泥加固；雖然干密度在逐漸減小，但相差不大，說明固化劑對淤泥的壓實(shí)度的影響相對較小。

2.2 CBR值

CBR值是對路基填土的一項(xiàng)基本要求。固化淤泥要應(yīng)用于路基填筑，必須符合相關(guān)CBR值規(guī)范。通過對兩種固化劑不同摻量下的CBR試驗(yàn)結(jié)果，擬合得到了對應(yīng)壓實(shí)度區(qū)域下的預(yù)估公式：

94%壓實(shí)度下：A：y=5.89x+8.05

B：y=5.35x+15.42

(1)

96%壓實(shí)度下：A：y=6.44x+11.26

B：y=5.36x+22.88

(2)

100%壓實(shí)度下：A：y=7.21x+13.75

B：y=6.42x+27.76

(3)

式中：y表示CBR值，表示固化劑摻量。通過上述預(yù)估公式，即可得到不同CBR值要求情況下的固化劑摻量。

2.3 抗壓強(qiáng)度及回彈模量

試驗(yàn)得到的不同摻量固化劑下，淤泥的抗壓強(qiáng)度和回彈模量(見下頁圖1)。從圖中可以清楚的看到，隨著固化劑摻量的增加，淤泥的強(qiáng)度均呈遞增趨勢，但固化劑A對淤泥的強(qiáng)度貢獻(xiàn)越明顯，當(dāng)固化劑A的摻量<6%時(shí)，固化效果最為顯著；當(dāng)摻量<4%時(shí)，固化劑B的淤泥強(qiáng)度值大于固化劑A的強(qiáng)度值；經(jīng)過固化劑A處理后的回彈模量明顯要小于固化劑B處理后的回彈模量，經(jīng)過固化劑B處理后的淤泥的回彈模量值更加符合規(guī)范要求，且處于規(guī)范范圍的上游水平。總體而言，固化劑B固化淤泥具有更優(yōu)良的強(qiáng)度特性。

2.4 耐水性分析

對不同摻量固化劑A、B的試件進(jìn)行浸水試驗(yàn)(相同環(huán)境下浸泡2 d)，得到了各自的強(qiáng)度損失比，來測定其耐水性(見圖2)。從圖中可以看到，固化劑A固化淤泥與固化劑B固化淤泥的強(qiáng)度損失比在30%～40%，且兩者相差不大，表明兩種固化劑均具有良好的耐水性能，固化過后的淤泥適用于路基的填筑。

(a)抗壓強(qiáng)度

(b)抗壓回彈模量

圖2 強(qiáng)度損失比對照圖

2.5 凍融性分析

作為路基填筑材料，還要經(jīng)受得起反復(fù)的凍融循環(huán)，為此，試驗(yàn)測得了不同摻量固化劑下5次凍融循環(huán)下的BDR值(見圖3)。從圖中可以看到，隨著固化劑摻量的增加，固化淤泥的BDR值逐漸升高，相同摻量情況下，固化劑B的BDR值要優(yōu)于固化劑A，且均>60%，表明固化劑B固化淤泥具有更佳的抗凍性能。

圖3 BDR值與固化劑摻量關(guān)系圖

3 淤泥固化技術(shù)施工工藝及質(zhì)量控制

3.1 施工準(zhǔn)備工作

要保證固化淤泥路基填筑的質(zhì)量就必須做好施工前的準(zhǔn)備工作：(1)施工設(shè)備的合理選擇，路拌法和場拌法是常用的兩種施工工藝，要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，合理選擇施工設(shè)備；(2)做好施工測量工作，做到合理化、規(guī)范化、準(zhǔn)確化；(3)做好路基基底準(zhǔn)備工作，采用沖擊壓實(shí)法可有效減小固化淤泥填筑過后的工后沉降量；(4)要選擇合理的原材料，固化劑類型的選擇是一大關(guān)鍵，針對當(dāng)?shù)赜倌嗟牟煌再|(zhì)，選擇適宜的固化劑，能夠從固化效果和經(jīng)濟(jì)成本上起到很大的作用。

3.2 施工工藝

淤泥含水量過大，若直接在路基上施工，水就會(huì)滲入路基下部或者進(jìn)入已鋪筑好的下層路基中，造成基底的潛在病害。針對淤泥不同的含水率，要選擇適宜的施工工藝，一般而言，路拌法適合淤泥含水量<25%的情況，場拌法則適合應(yīng)用于含水量>25%的情況。

3.3 施工質(zhì)量的管控

固化淤泥施工質(zhì)量的控制主要做：(1)做好施工過程中的排水工作；(2)保證固化淤泥的級(jí)配合理(包括顆粒粒徑和均勻性)；(3)全程把控淤泥的含水率和固化劑摻量，保證最佳固化效果；(4)認(rèn)真做好施工過程中的試驗(yàn)檢測和驗(yàn)收工作；(5)做好工后沉降觀測。

4 結(jié)語

本文以濱海地區(qū)淤泥為例，基于室內(nèi)試驗(yàn)，通過對不同種類固化劑和摻量下的淤泥物理力學(xué)及工程指標(biāo)系統(tǒng)的對比研究，認(rèn)為10%水泥+4%V粉+一定量摻量的生石灰的固化劑更適于本文研究濱海地區(qū)的淤泥固化。同時(shí)，針對濱海固化淤泥路基填筑的施工工藝和質(zhì)量控制進(jìn)行了分析，對濱海淤泥固化技術(shù)的應(yīng)用和推廣具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。