不同工藝處理深厚堿渣效果研究

孫開妍，張 吉

（1.天津東疆置業有限公司，天津 300456；2.天津市北洋水運水利勘察設計研究院有限公司，天津 300459）

堿渣是氨堿法制堿過程中排放的廢渣，具有大孔隙比、高含水率的特點，工程性質差，若開發利用需進行地基處理。天津堿廠多年來產生廢渣超過2 000萬t，在臨海地區形成了多座堆放高度10 m以上的堿渣山，總占地面積約169萬m2，堿渣總量約1 121.73萬m3[1]，嚴重影響了天津港區的規劃與發展[2]。為有效開發利用天津港區現存深厚堿渣區域土地，需對其進行有效的地基處理。目前國內外處理深厚堿渣土層方面的先例較少、經驗不足，根據以往地基土的加固經驗，真空預壓法[3]、堆載法、堆載+井點降水法較適合應用于堿渣土層的加固。本文通過試驗，將這3種地基處理方法加以對比，選取更適合的加固方式。

1 試驗參數

試驗位于天津港北疆港區吉運四道、吉運八道、北港西路之間堿渣山納渣坑內，屬于堿渣山納渣坑2號坑，堿渣厚度約16 m。分別采用真空預壓法、堆載+井點降水法以及堆載法進行地基加固處理[4]，每個加固區面積2 500 m2。塑料排水板間距1 000 mm，正方形布置，打設底標高-11 m（天津新港理論高程），真空預壓鋪膜后抽真空，真空度≮85 kPa開始計時，抽真空有效時間100 d；堆載+井點降水法及堆載法有效滿載100 d。通過對每個試驗區沉降、十字板剪切強度、土體物理力學、靜力觸探等指標對比分析評價地基處理效果[5]。

2 監測（檢測）數據

2.1 地表沉降

本次數據統計節點為堆載+井點降水法和堆載法已加載179 d、滿載89 d，沉降速率已達到正常軟基卸載標準；真空預壓法已卸載。

堆載區前期沉降較小，每級加載過后，沉降速率增加明顯，在三級滿載后沉降速率增加幅度較大；堆載+井點降水區沉降速率相對平穩，每級加載過后沉降速率略有增加，未堆載抽水初期，區內已有明顯沉降；真空預壓區沉降主要發生在開始抽真空一周內，后期沉降速率很小。見圖1。

圖1 各區地表沉降量隨時間（堆載）變化曲線

2.2 十字板剪切強度

分別對每種工藝加固前后進行十字板剪切試驗，深度分別為0～10 m及深度10 m以下。3種加固方法均能有效提高堿渣的抗剪強度，但堆載+井點降水區效果更加顯著，堆載區效果次之，真空預壓區效果較差。見圖2。

圖2 各區加固前后十字板強度統計

2.3 物理力學指標變化

分別對每種工藝加固前后進行土工試驗，對比其物理力學指標變化情況，本文主要統計對比其含水率及孔隙比（深度0～6 m及深度6 m以下）變化情況。3種加固方法均能有效降低堿渣的含水率、縮小其孔隙比，但堆載+井點降水區效果更加顯著，堆載區效果次之，真空預壓區在降低堿渣含水率、縮小堿渣孔隙比效果上最差。見圖3和圖4。

圖3 不同加固方式含水降低率

圖4 不同加固方式孔隙比降低率

2.4 靜力觸探指標

為比對不同狀態下堿渣的力學指標，安排現場進行靜力觸探對比試驗，結果反映3種加固方法的錐尖阻力及側摩阻力均有一定程度增強?？傮w來看，錐頭阻力的增加幅度比側摩阻力的增加幅度普遍要高約25%～30%。加固效果上看，堆載+井點降水區效果最為明顯，堆載區效果次之，真空預壓增強效果最差，這與土工試驗指標對比一致。

通過新老堿渣對比，老堿渣的錐尖阻力與側摩阻力亦有一定提高，但錐尖阻力較新堿渣僅提高15.9%，側摩阻力提高約42.0%。老堿渣的側摩阻力增加幅度較大，與上述3種加固方法差別較小，與真空預壓區側摩阻力基本一致。見圖5和圖6。

圖5 靜力觸探試驗錐尖阻力

圖6 靜力觸探試驗側摩阻力

3 數據分析

由于本試驗各區鄰近且同為2號納渣坑區域內，針對加固處理效果分析，忽略各區地質條件細微差異，僅對各區監測檢測成果分析不同工藝處理深厚堿渣的效果。

1）從地表沉降監測數據可以看出，在同樣達到卸載標準時，堆載+井點降水沉降量更大、工后沉降更小，堆載法次之，最后為真空預壓法。

2）從十字板剪切強度數據可以看出，3種加固方法均能提高堿渣十字板剪切強度，但堆載+井點降水區效果更加顯著，堆載區效果次之，真空預壓區效果較差。

3）從物理力學指標數據可以看出，3種加固方法均能有效降低堿渣的含水率、縮小孔隙比，但堆載+井點降水區效果更加顯著，堆載區效果次之，真空預壓區在降低堿渣含水率、縮小堿渣孔隙比效果上最差。

4）從靜力觸探指標可以看出，3種加固方法均能提高其錐尖阻力及側摩阻力，但堆載+井點降水區效果最為明顯，堆載區效果次之，真空預壓增強效果最差。

4 結論

1）從本次試驗結果來看，堆載+井點降水工藝更適用于本區域深厚堿渣地基處理，為其他區域深厚堿渣處理提供參考。

2）本次僅對深厚堿渣處理效果進行分析，未考慮經濟因素，后續工程可對此進行綜合評價分析。

3）不同地區堿渣坑形成因素有所區別，建議大面積處理前有針對性的規劃試驗區以保證處理效果。