軌道交通工程軟基處理中淤泥原位固化技術的應用研究

摘要：在軌道交通工程軟基處理中，現有的淤泥原位固化技術存在無側限強度高、軟基穩定性差等問題，需要設計一種全新的淤泥原位固化技術。運用水泥和粉煤灰進行材料復合，同時加入少量的外添劑材料磷石膏，增加固化淤泥的強度，防止離析。運用機械攪拌和高壓旋噴技術進行加壓，完成水泥與固化劑的攪拌，對軟基進行防滲加固，對邊坡做支護處理。實例研究結果表明，壓強值均符合預期目標，有效提升了淤泥土的剛度和軟基穩定性。

關鍵詞：軌道交通；軟基處理；淤泥原位固化技術；應用

0 " 引言

對于處于淤泥沉積的沿海周邊城市，在軌道交通施工過程中存在大量的沉積淤泥，嚴重影響工程施工，因此，需要對軟基進行處理。對于軟基可運用淤泥原位固化技術固化淤泥，不斷減少淤泥的填埋處理次數，降低軟基材料資源的消耗。

應用固化技術降低對土壤、水體形成的污染，消除淤泥堆積，可在一定程度上防止坍塌等安全事故的發生，從而提升施工過程的安全性。在軌道交通軟基處理過程中，固化技術可以實現環境保護，對大量淤泥堆積進行快速處理，有利于加快施工進程。

現有的固化技術對于淤泥質渣土的適用程度低，存在資源消耗量大、固化效果差等不足，導致其應用存在轉化率較低、路用性能差等問題。鑒于此，本文通過對淤泥原位固化施工技術的改進和創新，優化了材料的制備配比，確定了軌道交通工程軟基處理施工中的質量規范。

1 " 淤泥原位固化處理軟基

1.1 " 材料

1.1.1 " 材料選取

淤泥原位固化技術中淤泥流動固化性能與流動淤泥相關，而流動淤泥與材料的選取存在必然聯系，因此，在配置流動淤泥前，需考慮淤泥流動固化性能和工程情況，科學選取軟基淤泥的固化材料。選擇普通硅酸鹽水泥為主要的固化材料，其基本特性如表1所。

含水率高的淤泥主要為流動狀態，所以其強度為0。在進行具體施工時，運用水泥和粉煤灰進行材料復合。同時加入少量的外添劑材料磷石膏，增加固化淤泥的強度，防止離析。加入輔助固化材料可以減少水泥的使用量。也有研究表明，當所用固化材料質量相同時，運用復合材料的強度，比僅使用水泥材料所處理的淤泥固化土的強度大。

1.1.2 " 配制流動淤泥

在選擇固化材料后，按照流動性規范設定，將所用淤泥配制成起始含水率為120%的流動淤泥。添加固化劑并充分攪拌，根據淤泥流動固化處理后的強度值，按照1.5L淤泥量進行設計。配制流動淤泥的配合比公式為：

（1）

式中：Rsd為干密度比；Rws為粉煤灰淤泥土比；ms為淤泥土的質量；md為水泥的質量；mw為粉煤灰的質量。

按照上述公式配置流動淤泥。先準備一個空心的有機玻璃筒，高度為28mm，內壁涂抹少量凡士林。將有機玻璃筒放置于透明玻璃板中央。將加入固化劑的淤泥流動固化土攪拌均勻，并將其倒入量杯中，用平口土工刀小幅擊打圓筒外殼，令淤泥流動固化土不斷加密加實密，以減少中間存在的縫隙。

靜置一段時間后，用鋼尺測量塌落在玻璃板中的淤泥長度，得到試樣的流動值。不斷重復上述操作，將結果取平均值后，定位淤泥流動固化的最終流動值。

采用泵送進行施工時，要求其起始含水率要求在120%以上，水泥混入量為8%。淤泥流動固化黏滯性強，為減少黏滯阻礙，確保泵送時不堵管，需要設定好流動性值，為有利于流動化施工，設置流動值為160mm。

1.2 " 淤泥原位固化處理

1.2.1 " 設置機械設備具體參數

運用機械攪拌和高壓旋噴技術進行加壓完成兩者的攪拌。通過液壓裝置分流漿液，并準確設置淤泥施工機械設備的具體參數。設定C為攪拌升降次數；n為回轉速度；h為攪拌設備攪拌的高度；Z為攪拌設備的數量；v為升降速度。淤泥與固化劑攪拌次數需要進行合理設定，要求次數的關系滿足表達式如下：

（2）

采用輸送淤泥控制設備控制泥漿泵的主機，不斷限制漿流量的輸出。通過安裝漿液統計設備對漿液的流量進行測量。根據上述設計指標，得到泥漿泵的輸送漿液量，通過對泥漿泵輸送流量設定，得到泥漿泵的運行功率。計算固化劑流量的公式如下：

（3）

公式中：S為泵輸送流量；r為樁半徑；m為固化劑的比例；a為噴漿過程中的循環次數；ρ為固化劑的容量。

1.2.2 " 施工要點

基于上述淤泥固化材料和淤泥原位固化處理，設置機械設備參數，并且考慮固化土的強度和剛度較強。淤泥原位固化技術設計固化樁時，在底層結構范圍內布樁。間隔設定時要另設保護樁，使其形成一個固化整體。

在施工開始前，對施工現場進行清理和平整，確定施工區域，并設置防護措施，避免固化劑對周邊環境造成影響。然后將淤泥進行清理和處理，去除其中的石塊、雜物和淤泥中的大顆粒物質，以便固化劑能夠更好地滲透到淤泥中。在清楚淤泥中大顆粒物質后，攪拌混合流動淤泥。為了使固化用的材料能夠充分滲透到淤泥中，需要采用機械設備對淤泥進行攪拌混合，使固化劑與淤泥充分接觸，并達到均勻混合的效果。淤泥固化后30天可以做取芯處理，得到的結果如圖1所示。

在淤泥原位固化處理軟基時，支護處理邊坡。將臨近的兩根樁進行連接，使其連接后形狀為壁狀。將不同方向的加固樁相互搭接，形成格狀，即完成加固處理。

若固化土的抗拉強度低，可以在固化墻中加入支撐型鋼。如果軟基結構復雜，軌道交通施工中軟基土性質存在差異，則可以選用一根長度為25m的長樁進行加固處理。通過加設長樁并與原樁進行連接，形成格柵，來及時調節沉降量，以免出現不均勻現象。

2 " 實例分析

為驗證本文方法的可靠性，在軌道交通軟基處理中，根據施工圖設計對淺層淤泥軟土進行處理，通過對原地改良加固處理，來節省施工成本，加快施工進度。根據不同時間長度對樣品無側限抗壓強度進行測試。設定固化混凝土強度在500kPa以下時，符合預期目標。在該條件下進行1000次循環，得到不同天數至今的淤泥固化土的累積應變對比結果。

2.1 " 工程概況

該工程項目淤泥質土堆積深厚，其中應變力為15.6kPa，自然空隙數為1.64，內部含水率45.9%，泥土密度為54kN/m3。同時，根據測量結果得到泥土濕潤度占整體的九成以上。

外側為湖泊，實際長度為765.32m。在內側頂板施工過程中，挖高程約為9.20m，兩側的坡腳高程約為13.25m。根據施工規范要求，工程設計實際汛期為15d，如果遇到險情，水位最高點值超過標高值，需要增加安全超高。圍欄頂高程為10m，施工周期為150d。對淤泥原位進行固化設計，內側防滲支護長度為25m，運用雙柱三角形的淤泥固化處理技術進行處理。

2.2 " 試驗設計

根據不同時間長短，對樣品的無側限抗壓強度進行設定。對上述固化樣品達到不同齡期開展強度試驗。根據壓強值結果進行回歸分析，不同時間長度的固化樣品強度計算表達式為：

（4）

式中：Y為無側限抗壓強度；X1為液態固化劑增加值；X2為液態固化劑稀釋值；X3為水密投加量。根據公式（4）對不同時間長度的固化試樣強度進行檢驗。試驗實際影響因素及水平如表2所示。

運用SDI-8型計算機控制電液伺服動三軸試驗機進行工作。考慮到淤泥結構會對結果產生影響，形成一定的土體擾動，所以在試驗前對土樣進行整合處理。為了更快速完成淤泥樣品的制備，在預定條件下，將試驗樣品進行一定的條件管控。

試驗選用某交通工程中的湖泊周側的淺層泥，選擇深度為0.7～5m之間。樣品的含水率要求控制在最佳制樣的25%含水程度。其中，選用PO42.5普通硅酸鹽水泥，使用固化的試劑為液態試劑。將固化劑與淤泥均勻攪拌，制備出進行動三軸試驗所需樣品。養護齡期為7d、30d和120d。

2.3 " 試驗效果分析

為得到循環后固化混凝土的累積應變量值，設定壓強為53kPa，豎向荷載值為25N。無側限強度具體狀況如圖2所示。

由圖2試驗結果可知，在壓強和豎向荷載值相同時，循環1000次后，淤泥土的累積應變程度逐漸開始呈下降趨勢。對于不同天數的固化淤泥土，相同條件下其壓強均在500kPa以下，混凝土應變累積量均較小。由此說明，運用本文方法進行固化，能夠大幅度加強淤泥土的剛度，使得軟基穩定程度增加。

運用本文方法得到工程淤泥土的最優配合比，可以制備樣品，進行動三軸試驗。通過對淤泥固化土的應變量進行測試，得到了不同應力水平作用下，不同循環次數作用下累積量值變化，在不同時間均增強了固化土的剛度，提升了穩定程度，滿足交通工程的預期目標，實現淤泥原位固化技術的良好應用。

綜上所述，通過對固化技術優化，將材料配比設置更為合理，可以滿足軌道交通實際工程需求。通過試驗證明了該方法的有效性和實用性。將淤泥原位固化技術運用于交通工程建設中，得到了良好的應用效果。

3 " 結束語

通過對淤泥原位固化施工技術的改進和創新，優化了材料的制備配比，確定了軌道交通工程軟基處理施工中的質量規范。這不僅有助于加快施工總體進度，而且有助于提升軌道交通工程施工的安全性。但該設計還存在不足之處，如工程中材料浪費問題，成本結算不足的問題等。今后在研究中，要不斷提升施工過程中的加固程度，實現其在軌道交通施工中的有效程度，對提高結構穩定與安全加以要求，優化設計模型，解決施工中有可能產生的問題，加快施工進程。

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