公路路基填筑施工中河道淤泥的應(yīng)用

楊海輝

（贊皇縣交通運(yùn)輸局公路服務(wù)保障中心，河北 石家莊 051230）

0 引言

河道淤泥由河底的沉積物及底泥組成，因其性質(zhì)特殊，無(wú)法直接作為填料使用。河道開(kāi)展疏浚工程時(shí)，會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的淤泥，為使這部分淤泥能夠得到有效利用，需要找到一種能夠快速處治的方法，實(shí)現(xiàn)河道淤泥變廢為寶的目標(biāo)，減輕淤泥排放對(duì)環(huán)境的污染和破壞。通過(guò)對(duì)河道淤泥的適當(dāng)處治后，可將其作為路基填料，用于公路工程建設(shè)。

1 工程概況

某公路全長(zhǎng)14.56km，按照一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基寬度為26m，行車(chē)時(shí)速為80km/h，整體單幅式路面，采用瀝青混凝土面層，使用年限為15年，設(shè)計(jì)為雙向四車(chē)道。路基以粉質(zhì)黏土為主，原定采用8%石灰土作為填料，處理路面底面以下40cm 的范圍。為使公路附近河道開(kāi)挖的淤泥得到有效處理，決定將厚度為20cm的石灰土填料用經(jīng)過(guò)處治后的淤泥替代替。

2 河道淤泥的應(yīng)用

2.1 河道淤泥作為路基填料的改良措施

2.1.1 改善淤泥性質(zhì)

在路基建筑中，河道淤泥作為填料要增強(qiáng)自身工程特性，按照規(guī)程規(guī)定控制預(yù)拌和過(guò)程，確定翻曬淤泥的時(shí)長(zhǎng)，降低淤泥含水量；河道淤泥材料的選擇要以確定淤泥性質(zhì)特點(diǎn)為前提，針對(duì)不同性質(zhì)采用不同的處治方法，改善淤泥物理化學(xué)性能指標(biāo)。

2.1.2 選用固化材料

淤泥固化材料選用建筑廢料、優(yōu)質(zhì)土、石灰和垃圾爐渣，以保證有效改善淤泥性能。

（1）建筑廢料。廢料顆粒具備吸水力強(qiáng)、黏聚性低的特性，在淤泥中摻入建筑廢料，可以利用建筑廢料的特性吸收淤泥中的過(guò)量水分，使淤泥含水量達(dá)到填筑材料要求。增強(qiáng)淤泥作為填料的承載力。

（2）優(yōu)質(zhì)土。優(yōu)質(zhì)土來(lái)源廣泛，將優(yōu)質(zhì)土與河道淤泥拌和，能夠使拌和物達(dá)到路基填料性能要求，拌和物可以直接用于路基填筑。

（3）垃圾爐渣。垃圾爐渣與粉煤灰的活性成分相似，其吸水能力較強(qiáng)，可以用垃圾爐渣替代部分粉煤灰作為固化材料，將垃圾爐渣與河道淤泥拌和，降低淤泥含水量，提高淤泥填料的承載力[1]。

（4）石灰。石灰能夠改良黏土類(lèi)土壤的性能，因黏土類(lèi)土壤與河道淤泥性質(zhì)相似度較高，因此可以采用石灰拌和淤泥作為路基填料；石灰土摻入淤泥后，石灰土?xí)c淤泥中的水發(fā)生離子交換反應(yīng)、碳酸化反應(yīng)、氫氧化鈣結(jié)晶反應(yīng)等，使反應(yīng)物能夠中和淤泥微粒間的部分電荷，降低淤泥顆粒的表面張力以及淤泥塑性指標(biāo)、液限含水量指標(biāo)等；離子交換反應(yīng)是石灰遇水生成氫氧化鈉，解離成鈣離子和氫氧離子，鈣離子與鈉離子、鉀離子發(fā)生離子交換，并在反應(yīng)中釋放大量的熱，熱量會(huì)加速淤泥中的水分蒸發(fā)，降低含水量；氫氧化鈣結(jié)晶反應(yīng)是石灰遇水形成晶體，晶體與土粒結(jié)合形成共晶體，增強(qiáng)淤泥中的水穩(wěn)定性；碳酸化感應(yīng)是氫氧化鈣與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈣，該物質(zhì)的膠結(jié)性強(qiáng)，可起到加固淤泥的作用；火山灰反應(yīng)是在石灰堿性解離下激活鋁礦物、活性硅等物質(zhì)，形成膠結(jié)物，促使膠結(jié)物轉(zhuǎn)化為晶體狀態(tài)，增強(qiáng)石灰土剛度。

2.1.3 優(yōu)化施工工藝

（1）在路基填筑施工中，針對(duì)河道淤泥填料的性質(zhì)特點(diǎn)，合理安排施工進(jìn)度，確定施工工藝，規(guī)劃施工場(chǎng)地，明確施工技術(shù)要求，強(qiáng)化淤泥填筑施工質(zhì)量控制。

（2）填筑施工要控制淤泥晾曬時(shí)間，試驗(yàn)檢測(cè)材料參數(shù)，保證材料性能達(dá)到路基填筑材料的性能要求；強(qiáng)化質(zhì)量檢測(cè)，在路基填筑施工中要落實(shí)材料指標(biāo)試驗(yàn)檢測(cè)制度，嚴(yán)格控制淤泥加固材料指標(biāo)，增加試驗(yàn)檢測(cè)頻率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。

2.2 確定生產(chǎn)配合比

河道淤積可以采用建筑廢料、優(yōu)質(zhì)土、石灰及爐渣等材料處治，選用的不同材料處治后，得到的淤泥路用性能有所差別。相關(guān)研究結(jié)果表明，用石灰對(duì)河道淤泥固化處理后，獲得的各項(xiàng)指標(biāo)均與路基填筑施工規(guī)范的規(guī)定要求相符，與其他處治方式相比，經(jīng)石灰固化處治后的淤泥承載力更高。

2.2.1 液塑限試驗(yàn)

分別選用6%和8%兩個(gè)石灰摻量，開(kāi)展液塑限試驗(yàn)，具體結(jié)果如下：石灰摻入量為6%時(shí)，固化淤泥的液限為42.9%，塑限為27.1%，塑性指數(shù)為15.8；石灰摻入量為8%時(shí)，固化淤泥的液限和塑限都有所增加，前者為45%，后者為28.4%，塑性指數(shù)為16.6[2]。

2.2.2 擊實(shí)試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)石灰產(chǎn)量為6%和8%的淤泥混合料做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)后，得到最大干密度及最佳含水量，具體結(jié)果如下：摻量為6%的淤泥混合料最大干密度和最佳含水量分別為1.675g/cm3和19%；摻量為8%的淤泥混合料為1.658g/cm3和17%[3]。

2.2.3 CBR試驗(yàn)

CBR是加州承載比的簡(jiǎn)稱(chēng)，按照擊實(shí)試驗(yàn)所得的結(jié)果，依據(jù)規(guī)范規(guī)定的95%壓實(shí)度，對(duì)試件進(jìn)行制作，測(cè)定CBR值。石灰摻量為6%的淤泥混合料CBR為8.8；摻量8%的淤泥混合料CBR為11.4，前者的壓實(shí)度為95.2%，后者的壓實(shí)度為95.8%[4]。

通過(guò)上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，石灰摻量6%和8%的淤泥混合料各項(xiàng)指標(biāo)均符合公路路基相關(guān)規(guī)范的規(guī)定要求。遵循經(jīng)濟(jì)性原則，將石灰固化淤泥的配合比確定為6%石灰摻量[5]。

2.3 施工要點(diǎn)

2.3.1 基層處理

使用河道淤泥對(duì)路基填筑前，應(yīng)先處理地基表層，將各種雜物全部清除干凈，包括草皮、垃圾等，清理完畢后，用平地機(jī)初步找平。零填方路段的壓實(shí)度應(yīng)當(dāng)達(dá)到95%以上，填方路基表層壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到90%以上[6]。若是無(wú)法達(dá)到壓實(shí)度要求，則可采用翻拌的方法，向土中摻入6%的石灰，以滿(mǎn)足壓實(shí)度要求。

2.3.2 淤泥混合料拌制

（1）在淤泥混合料拌制前，應(yīng)按照相關(guān)資料，準(zhǔn)確計(jì)算出路基填筑所需的淤泥及固化處理用的石灰體積。

（2）從埋場(chǎng)用自卸式運(yùn)輸車(chē)將淤泥運(yùn)至預(yù)拌現(xiàn)場(chǎng)，并在正式拌制前，測(cè)定淤泥的含水量，根據(jù)含水情況，看是否能夠直接預(yù)拌。若是含水量不超過(guò)40%，則可直接拌和，如果超過(guò)40%，可以采用晾曬的方法降低含水量，并在晾曬階段，定期測(cè)試含水量的變化情況，只要降至40%以下，便可預(yù)拌[7]。需要注意的是，暫時(shí)不用的淤泥，應(yīng)堆放到指定地點(diǎn)，并采取有效的防護(hù)措施，避免污染環(huán)境。

（3）按照體積比，以分層攤鋪的方法，對(duì)淤泥進(jìn)行預(yù)拌，具體做法如下：將對(duì)應(yīng)摻灰比例的淤泥，以50cm的厚度攤鋪，隨后在其上攤鋪石灰，通過(guò)挖掘機(jī)翻料，靜置24h再次翻料，并繼續(xù)靜置24h，檢測(cè)淤泥混合料的含水量，達(dá)到20%左右，便可停止翻料。

2.3.3 初平碾壓

（1）淤泥混合料攤鋪后，可先用壓路基靜壓一遍，經(jīng)過(guò)靜壓之后，攤鋪層不平整的部位會(huì)隨之顯現(xiàn)，此時(shí)使用平地機(jī)刮平，并以人工的方式整平，最后以壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍即可。

（2）在對(duì)淤泥混合料碾壓前，應(yīng)測(cè)定含水量，以大于最佳含水量2%為宜，當(dāng)攤鋪層的厚度在20cm以?xún)?nèi)時(shí)，可選用噸位在18t以上的壓路機(jī)碾壓，若是厚度超過(guò)20cm，則必須以分層的方法攤鋪，并逐層碾壓密實(shí)[8]。碾壓作業(yè)時(shí)，需嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范的規(guī)定要求，以確保壓實(shí)質(zhì)量[9]。

2.4 技術(shù)措施

河道淤泥是一種性質(zhì)較為特殊的土體，其液限超過(guò)60%，透水性比較差，因塑性指數(shù)比較大，當(dāng)淤泥干燥后會(huì)變得非常堅(jiān)硬。不僅如此，河道淤泥的可塑性大、膨脹性強(qiáng)，存在顯著的毛細(xì)現(xiàn)象，被水體侵入后，可以長(zhǎng)時(shí)間保持水分，而此時(shí)的承載力會(huì)大幅度降低。

2.4.1 關(guān)鍵工序控制

（1）在河道淤泥混合料預(yù)拌過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制含水量，確保混合料的均勻性[10]。預(yù)拌是制備淤泥混合料的一道重要工序，主要作用是使淤泥中所含水體的蒸發(fā)速度進(jìn)一步加快，隨著水分的蒸發(fā)，含水量會(huì)達(dá)到最佳含水量范圍內(nèi)。向淤泥中加入適量的摻和料，可以使淤泥的工程性質(zhì)發(fā)生改變，經(jīng)過(guò)改良后的淤泥，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)路基填料的要求。在該環(huán)節(jié)中，應(yīng)對(duì)淤泥混合料的含水量快速調(diào)整，使含水量保持在最佳含水量范圍內(nèi)，以此來(lái)滿(mǎn)足壓實(shí)要求，除了可以大幅度縮短工期外，還能保證淤泥混合料的拌制質(zhì)量[11]。具體操作時(shí)，可采用層鋪預(yù)拌法，并在淤泥混合料預(yù)拌前，先對(duì)淤泥全面翻曬，其中的土塊必須全部耙碎，增強(qiáng)摻加料加入后的拌和效果，使拌制出來(lái)的淤泥混合料更加均勻。

（2）在淤泥混合料拌和過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制配合比。依據(jù)試驗(yàn)室給出的生產(chǎn)配合比，通過(guò)換算的方法，得出松鋪厚度，據(jù)此量測(cè)出淤泥土、摻加料的填筑高度，對(duì)上土和上灰的比例加以控制。使用石灰對(duì)淤泥固化處理時(shí)，因石灰總體摻入量比較少，可能會(huì)造成拌和不均勻，所以在操作時(shí)，應(yīng)避免局部石灰用量過(guò)多，導(dǎo)致起皮的現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)應(yīng)保證石灰的含量達(dá)標(biāo)，以免造成強(qiáng)度下降。試驗(yàn)結(jié)果表明，石灰固化體的強(qiáng)度與摻入的石灰量在一定范圍內(nèi)成正比，當(dāng)摻入量超出范圍后，固化體的強(qiáng)度不升反降。故此，以石灰對(duì)河道淤泥處理時(shí)，應(yīng)控制好摻加量，不宜過(guò)多或過(guò)少，適量即可。加入石灰后的淤泥需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間才能形成加固土，這個(gè)過(guò)程相對(duì)比較緩慢，為達(dá)到承載力的要求，可對(duì)淤泥混合料充分壓實(shí)，通過(guò)壓實(shí)提高淤泥層的密實(shí)度。

（3）淤泥的透水性比較差，導(dǎo)致淤泥的含水量降速極為緩慢。不僅如此，淤泥中的有機(jī)質(zhì)含量非常高，所以在整平、碾壓前，應(yīng)對(duì)淤泥做翻曬處理，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，測(cè)定含水量，使含水量控制在最佳含水量的±1%以?xún)?nèi)。通常情況下，淤泥含水量不超過(guò)25%時(shí)，土顆粒的粒徑較大，此時(shí)不容易碾壓密實(shí)。為達(dá)到壓實(shí)質(zhì)量要求，可在碾壓機(jī)械設(shè)備選擇和碾壓遍數(shù)確定時(shí)，對(duì)粒徑較大的土顆粒做破碎處理，經(jīng)破碎后，淤泥能夠與石灰充分接觸，水化反應(yīng)的面積隨之增加。河道淤泥的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較松散，導(dǎo)致淤泥的壓縮系數(shù)比較大，若是壓實(shí)不充分，則無(wú)法使松散的結(jié)構(gòu)變得密實(shí)。故此，應(yīng)對(duì)淤泥層的壓實(shí)度嚴(yán)格控制，通過(guò)充分壓實(shí)，改善淤泥的壓縮性，減少工后沉降的產(chǎn)生，提高路基填筑質(zhì)量。

2.4.2 環(huán)境保護(hù)措施

使用河道淤泥填筑路基時(shí)，應(yīng)采取合理可行的方法和措施，對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境加以保護(hù)，避免造成環(huán)境污染。具體的環(huán)保措施如下：

（1）淤泥填筑路基的過(guò)程中，雨水徑流會(huì)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周邊的環(huán)境造成不利影響，為解決這一問(wèn)題，可在適宜的位置處修筑排水溝，以此來(lái)收集并排出雨水，避免路基中的污染物在雨水徑流的作用下擴(kuò)散。

（2）本工程中，公路南側(cè)存在大量的農(nóng)田，為避免淤泥填筑路基施工對(duì)農(nóng)田造成污染，可在農(nóng)田與公路之間修筑一條綠化帶作為緩沖帶，并在其中栽植本土樹(shù)種，提升環(huán)保效果。

3 結(jié)語(yǔ)

路基建筑中，河道淤泥作為填料要增強(qiáng)自身工程特性，按照規(guī)程規(guī)定控制預(yù)拌和過(guò)程，確定翻曬淤泥的時(shí)長(zhǎng)，降低淤泥含水量[12]；河道淤泥材料的選擇應(yīng)以確定淤泥性質(zhì)特點(diǎn)為前提，針對(duì)不同性質(zhì)采用不同的處治方法，有效改善淤泥物理化學(xué)性能指標(biāo)。淤泥固化材料選用建筑廢料、優(yōu)質(zhì)土、石灰和垃圾爐渣，以保證有效改善淤泥性能。在路基填筑施工中，針對(duì)河道淤泥填料的性質(zhì)特點(diǎn)，合理安排施工進(jìn)度，確定施工工藝，規(guī)劃施工場(chǎng)地，明確施工技術(shù)要求，強(qiáng)化淤泥填筑施工質(zhì)量管控。在河道淤泥混合料預(yù)拌過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制含水量，確保混合料的均勻性。在淤泥混合料拌和過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制配合比。淤泥經(jīng)石灰處治后，其各方面性能均可滿(mǎn)足路基填筑要求，大量河道淤泥被作為填料用于路基工程中，減輕了淤泥對(duì)環(huán)境的污染，其他填料的用量大幅度減少，達(dá)到節(jié)約資源的目標(biāo)。