淤泥固化在軟土基礎中的應用

呂圣

摘要：修建道路時，軟土路基的處理問題十分關鍵。淤泥固化土具有強度高、穩(wěn)定性好、環(huán)保節(jié)能等特點，滿足作為地基材料的相關要求。本文闡述了軟土路基處理的重要性，軟土地基和淤泥固化技術，以及在軟土基礎中的應用等。使用固化后的淤泥土處理軟土地基，對于減少山石開采，緩解環(huán)境污染具有重要意義，具有良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：道路；淤泥；固化；軟土地基

1 軟土路基處理的重要性

隨著我國道路建設的大規(guī)模開展，軟土地基成了施工中經常遇到的問題之一。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。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。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，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。

2 軟土地基和淤泥固化技術

2.1軟土地基的特點

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。

2.2淤泥的特點

淤泥是指在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經物理、化學和生物化學作用形成的飽和細粒土。其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5；當天然孔隙比小于1.5 而大于1.0 時，稱淤泥質土。淤泥大多具有含水率高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、強度低、靈敏度高等特點，并表現(xiàn)出明顯的觸變性和流變性。淤泥的承載力較低，屬于典型的軟土，不宜作為天然地基，因為它會產生不均勻沉降，使建筑物等產生裂縫、傾斜等病害，影響正常使用。

2.3淤泥固化原理

淤泥固化技術，即在淤泥中添加由水泥、礦粉、粉煤灰、石灰、石膏等材料按一定配比制成的固化劑，進行攪拌混合，制成淤泥固化土。摻入的固化劑與淤泥之間發(fā)生一系列物理、化學作用，產生的膠凝性水化物使松散的土顆粒膠結為一體，并不斷凝結硬化，從而使淤泥分散的單元結構漸變?yōu)榫哂幸欢ㄕw強度的結構。經該技術處理后的淤泥固化土孔隙比減小，含水率降低，壓縮性減小，其強度和穩(wěn)定性較之淤泥有極大幅度的提高，同時固化土的透水系數(shù)很小，可避免有害物質溶出造成污染。

3 淤泥固化在軟土基礎中的應用

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。

3.1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。

3.2淤泥固化前后物理力學性質對比

淤泥的物理力學性質指標：

淤泥固化土的物理力學性質指標：

淤泥經固化后，土體性能和各項參數(shù)均發(fā)生明顯變化：含水率大幅降低，孔隙比減小，飽和度也相應降低；液性指數(shù)和壓縮系數(shù)顯著降低，使淤泥土由流塑變?yōu)榭伤芑驁杂矤顟B(tài)，壓縮性大大減??；黏聚力增強、內摩擦角增大，從而使其抗剪強度得以提高。固化材料的加入，使土體顆粒間排列形式發(fā)生變化，淤泥結構得以重組，固化后的土體具有強度高、壓縮性低的特性，滿足作為路基材料的功能要求。

3.3淤泥固化技術與傳統(tǒng)的山石填筑技術的對比

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。

4 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。

參考文獻：

[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年05期.

[2]李二虎.淤泥固化技術在軟土地基處理中的應用[J].山西建筑.2012年35期.

呂圣

摘要：修建道路時，軟土路基的處理問題十分關鍵。淤泥固化土具有強度高、穩(wěn)定性好、環(huán)保節(jié)能等特點，滿足作為地基材料的相關要求。本文闡述了軟土路基處理的重要性，軟土地基和淤泥固化技術，以及在軟土基礎中的應用等。使用固化后的淤泥土處理軟土地基，對于減少山石開采，緩解環(huán)境污染具有重要意義，具有良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：道路；淤泥；固化；軟土地基

1 軟土路基處理的重要性

隨著我國道路建設的大規(guī)模開展，軟土地基成了施工中經常遇到的問題之一。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。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。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，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。

2 軟土地基和淤泥固化技術

2.1軟土地基的特點

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。

2.2淤泥的特點

淤泥是指在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經物理、化學和生物化學作用形成的飽和細粒土。其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5；當天然孔隙比小于1.5 而大于1.0 時，稱淤泥質土。淤泥大多具有含水率高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、強度低、靈敏度高等特點，并表現(xiàn)出明顯的觸變性和流變性。淤泥的承載力較低，屬于典型的軟土，不宜作為天然地基，因為它會產生不均勻沉降，使建筑物等產生裂縫、傾斜等病害，影響正常使用。

2.3淤泥固化原理

淤泥固化技術，即在淤泥中添加由水泥、礦粉、粉煤灰、石灰、石膏等材料按一定配比制成的固化劑，進行攪拌混合，制成淤泥固化土。摻入的固化劑與淤泥之間發(fā)生一系列物理、化學作用，產生的膠凝性水化物使松散的土顆粒膠結為一體，并不斷凝結硬化，從而使淤泥分散的單元結構漸變?yōu)榫哂幸欢ㄕw強度的結構。經該技術處理后的淤泥固化土孔隙比減小，含水率降低，壓縮性減小，其強度和穩(wěn)定性較之淤泥有極大幅度的提高，同時固化土的透水系數(shù)很小，可避免有害物質溶出造成污染。

3 淤泥固化在軟土基礎中的應用

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。

3.1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。

3.2淤泥固化前后物理力學性質對比

淤泥的物理力學性質指標：

淤泥固化土的物理力學性質指標：

淤泥經固化后，土體性能和各項參數(shù)均發(fā)生明顯變化：含水率大幅降低，孔隙比減小，飽和度也相應降低；液性指數(shù)和壓縮系數(shù)顯著降低，使淤泥土由流塑變?yōu)榭伤芑驁杂矤顟B(tài)，壓縮性大大減?。火ぞ哿υ鰪?、內摩擦角增大，從而使其抗剪強度得以提高。固化材料的加入，使土體顆粒間排列形式發(fā)生變化，淤泥結構得以重組，固化后的土體具有強度高、壓縮性低的特性，滿足作為路基材料的功能要求。

3.3淤泥固化技術與傳統(tǒng)的山石填筑技術的對比

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。

4 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。

參考文獻：

[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年05期.

[2]李二虎.淤泥固化技術在軟土地基處理中的應用[J].山西建筑.2012年35期.