淤泥固化技術在軟土地基處理中的應用

李二虎

(山西平陽路橋有限公司，山西臨汾 041000)

0 引言

隨著我國公路建設的大規(guī)模開展，軟土地基成了施工中經(jīng)常遇到的問題之一。軟土地基的性質因地而異，因層而異，具有很強的不可預見性的特點。軟土地基如果處理不當，就會造成無可挽回的損失。國內外關于軟土地基處理方法有高壓注漿法、強夯法、加筋路基法、水泥土攪拌樁法等多種處理方法。在我國很多地區(qū)，采用山場山石土來填筑淺層軟土路基，由于其價格低廉，得到了大規(guī)模應用，并取得了很好的效果。但是由于開采山石造成環(huán)境污染，破壞山體，長遠來看，是不可行的。因此，亟需找尋合適的可替代材料。淤泥固化技術的發(fā)展，促進了使用固化后的淤泥代替山石進行軟土路基處理的發(fā)展，并在深圳、連云港等沿海城市軟土路基處理中得到了應用。2004年8月，由我公司負責的東莞至深圳一級公路的第八合同段，在同富路大橋施工中，成功使用了該技術，取得了很好的效果。

1 軟土地基和淤泥固化技術

軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土，具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。

軟土地基是指強度低，壓縮量較高的軟弱土層，多數(shù)含有一定的有機物質，其上的填方及構造物穩(wěn)定性差且發(fā)生沉降的地基，主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機質土、泥炭以及松散砂等土層構成。

軟土路基處理的目的是提高該段公路路基的穩(wěn)定性和承載能力。軟土路基處理不好，稍有疏忽就會出現(xiàn)質量事故，后續(xù)成本激增，甚至重建，造成不可挽回的損失。如汕頭磊口大橋引道工程未做好軟土地基處理，造成路堤失穩(wěn)，引起線外土地隆起，民房受損。路基難以穩(wěn)定，只好增加橋梁長度，建成后一段時間，仍然出現(xiàn)錐坡不均勻下沉，又做了處理，現(xiàn)已改建新橋;珠海南屏橋引道工程就是在軟土地基處理過程中，施工不當造成路堤失穩(wěn)，在進行加載預壓處理時，填土到2．5 m高(第一級加載，填土要求高度為7 m)時就發(fā)生破壞，對岸第三級填土完成時發(fā)生破壞。在我國的軟土地基處理上，這樣的例子還不少。同時，也從側面說明了軟土路基處理的重要性。

淤泥固化技術是集高效固化劑固化技術、淤泥固化設備和工藝技術為一體的淤泥固化處置集成技術，特點是通過向淤泥中添加高效固化劑來改善淤泥的物化性質，使淤泥中的有害物質固定化、穩(wěn)定化，使固化處理后的淤泥的土工力學性能得到大幅度提升，不僅避免了淤泥的二次污染，被處理后的淤泥可以在土地復墾、路基填土、磚瓦生產(chǎn)等方面使用，實現(xiàn)了使淤泥變廢為寶的資源化利用。

淤泥固化技術的應用范圍很廣，可以廣泛的用于河道、湖泊、水庫、市政淤泥的固化處理，也可用于受嚴重污染尤其是重金屬污染的底泥的固封處理，減少對土地資源的破壞，實現(xiàn)淤泥無害化和資源化利用的雙重目標，改善人居環(huán)境。

2 淤泥固化技術在軟土地基處理中的應用

使用固化處理后的淤泥作為填充料代替山石進行軟土地基處理，其要求必須具有足夠的強度、剛度和整體穩(wěn)定性。

2．1 淤泥固化機理

當淤泥中加入固化劑后，在激發(fā)劑水化形成的堿性環(huán)境中，固化劑中首先與水發(fā)生水化、水解反應，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等膠凝體，隨著膠凝體的進一步硬化及相互齒合、膠結，就會結成具有一定強度的整體。同時，固化劑在水化、水解反應過程中，還會產(chǎn)生鈣礬石、石英、硬柱石等多種物質，這些物質都能很好的填充土體空隙，因其體積的膨脹，就與其他水化產(chǎn)物一起填充、搭接形成蜂窩狀空間結構，同時其泌水通道最終被細化或者不規(guī)則阻斷。

以上反應機理使得淤泥在固化后，經(jīng)過一定的物理壓實，能形成一個由水化膠凝物為主的骨架，含水率大大降低、又略有空隙的整體膠合結構，具有良好的整體強度，較強的水穩(wěn)性及防滲透性(見圖1)。

圖1 淤泥固化前后的對比

2．2 淤泥固化技術與傳統(tǒng)的山石填筑技術的對比

淤泥固化技術與傳統(tǒng)的山石填筑技術的對比結果如圖2，表1所示。

從圖2，表1可以看出，使用傳統(tǒng)的山石填筑技術，一方面受限于原料開采，另一方面造成了山體破壞，環(huán)境污染，其成本會越來越高。采用淤泥固化技術來代替山石填筑技術，會取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益，具有良好的發(fā)展前景。

固化后的淤泥在物理力學性能指標上，含水量大幅降低，孔隙比縮小，飽和度相應降低，液性和壓縮性指標大大降低，粘結力及內摩擦力大幅增強。固化后的淤泥土具有強度高，壓縮性低的特征，完全可以滿足作為地基填料的要求。

圖2 山石填筑技術與淤泥固化技術在軟土地基處理的結構對比圖

表1 淤泥固化技術與傳統(tǒng)山石填筑技術的綜合效益對比

由此可以得出，使用處理后的淤泥土代替山石進行軟土地基處理是完全可行的，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

3 結語

淤泥固化技術是一種近年來在沿海地區(qū)興起的新型建材技術，實現(xiàn)了變廢為寶，將處理后的淤泥土應用于軟土路基處理，對于改變原有的開采山石，破壞山體，造成環(huán)境污染具有重要意義，同時有利于降低工程成本，提高工程總體效益。

淤泥固化技術適用于海洋淤泥、湖泊淤泥、河道淤泥、水庫淤泥、市政淤泥等處理，固化后的淤泥可用于綠化、回填、堤防、路基和制磚等用途，將原有淤泥被動清理變?yōu)橹鲃忧謇恚哂辛己玫慕?jīng)濟和社會綜合效益。

［1］肖 兵，羅海兵，周 莉．淤泥固化技術在處理城市道路軟土路基中的應用［J］．市政技術，2012(5):70-71．

［2］閆 楠，白曉宇．淺談軟土地基的處理技術［J］．價值工程，2010(3):5-6．

［3］任青春．探討淤泥質軟土地基在港口工程中的處理方法［J］．城市建設理論研究，2011(28):33-34．