濱海淤泥固化技術在路基填筑中的應用研究

吳治華

(廣西沿海公路管理局，廣西 欽州 535000)

0 引言

淤泥的力學性質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行回填，這不僅增加了工程開挖量，提高了工程造價，而且挖除的淤泥占用大量場地，破壞了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。固化淤泥技術不僅解決了路基填土力學性能的要求，而且大大降低了工程造價，對于推動生態(tài)城市的建設也具有重要的意義，因此近年來該技術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性能研究，對于在最佳含水率下固化技術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淤泥的力學行為影響，可以更好地滿足路基填筑工程的相關規(guī)范和要求，且可將固化淤泥技術向更深層次推廣。

本文在前人研究的基礎上，針對濱海淤泥進行了固化試驗研究，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行了探討，并在填筑工藝和質量控制上進行了分析，對于固化淤泥技術在濱海地區(qū)道路施工中的應用推廣具有重要意義。

1 試驗簡介

本文選取濱海地區(qū)具有典型代表性的淤泥進行試驗，首先測定其含水率、有機質含量、含鹽量等基本的物理力學指標(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且能顯著提高或者改善淤泥力學性能的固化劑；濱海淤泥的黏粒含量也較其它地區(qū)的淤泥含量高，且以細粒徑的沙粒為主，級配不良，造成工程性質差，凸顯了使用固化劑進行改善的必要性；濱海淤泥有機質含量較高，在選擇固化劑時，還要考慮能在一定程度上對有機質起到分解作用的固化劑。

選擇兩種固化劑對淤泥進行固化試驗。固化劑A主要成分為爐石粉、水泥等，具有強度高、流動性好、抗腐蝕性能好等特點；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度的作用。對兩種固化劑摻量1%～10%范圍內的最佳含水率、最大干密度、CBR值、抗壓回彈模量、耐水性等進行了試驗分析。

2 試驗結果分析

2.1 最佳含水率及最大干密度

通過擊實試驗，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，當固化劑含量在增加時，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度的影響相對較小。

2.2 CBR值

CBR值是對路基填土的一項基本要求。固化淤泥要應用于路基填筑，必須符合相關CBR值規(guī)范。通過對兩種固化劑不同摻量下的CBR試驗結果，擬合得到了對應壓實度區(qū)域下的預估公式：

94%壓實度下：A：y=5.89x+8.05

B：y=5.35x+15.42

(1)

96%壓實度下：A：y=6.44x+11.26

B：y=5.36x+22.88

(2)

100%壓實度下：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 抗壓強度及回彈模量

試驗得到的不同摻量固化劑下，淤泥的抗壓強度和回彈模量(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，淤泥的強度均呈遞增趨勢，但固化劑A對淤泥的強度貢獻越明顯，當固化劑A的摻量<6%時，固化效果最為顯著；當摻量<4%時，固化劑B的淤泥強度值大于固化劑A的強度值；經過固化劑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?？傮w而言，固化劑B固化淤泥具有更優(yōu)良的強度特性。

2.4 耐水性分析

對不同摻量固化劑A、B的試件進行浸水試驗(相同環(huán)境下浸泡2 d)，得到了各自的強度損失比，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)抗壓強度

(b)抗壓回彈模量

圖2 強度損失比對照圖

2.5 凍融性分析

作為路基填筑材料，還要經受得起反復的凍融循環(huán)，為此，試驗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值與固化劑摻量關系圖

3 淤泥固化技術施工工藝及質量控制

3.1 施工準備工作

要保證固化淤泥路基填筑的質量就必須做好施工前的準備工作：(1)施工設備的合理選擇，路拌法和場拌法是常用的兩種施工工藝，要根據(jù)現(xiàn)場實際情況，合理選擇施工設備；(2)做好施工測量工作，做到合理化、規(guī)范化、準確化；(3)做好路基基底準備工作，采用沖擊壓實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鍵，針對當?shù)赜倌嗟牟煌再|，選擇適宜的固化劑，能夠從固化效果和經濟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，水就會滲入路基下部或者進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，場拌法則適合應用于含水量>25%的情況。

3.3 施工質量的管控

固化淤泥施工質量的控制主要做：(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)認真做好施工過程中的試驗檢測和驗收工作；(5)做好工后沉降觀測。

4 結語

本文以濱海地區(qū)淤泥為例，基于室內試驗，通過對不同種類固化劑和摻量下的淤泥物理力學及工程指標系統(tǒng)的對比研究，認為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，針對濱海固化淤泥路基填筑的施工工藝和質量控制進行了分析，對濱海淤泥固化技術的應用和推廣具有一定的現(xiàn)實意義。