淤泥固化在软土基础中的应用

摘要：修建道路时，软土路基的处理问题十分关键。淤泥固化土具有强度高、稳定性好、环保节能等特点，满足作为地基材料的相关要求。本文阐述了软土路基处理的重要性，软土地基和淤泥固化技术，以及在软土基础中的应用等。使用固化后的淤泥土处理软土地基，对于减少山石开采，缓解环境污染具有重要意义，具有良好的经济效益和社会效益。

　　关键词：道路；淤泥；固化；软土地基

　　1软土路基处理的重要性

　　随着我国道路建设的大规模开展，软土地基成了施工中经常遇到的问题之一。软土地基的性质因地而异，因层而异，具有很强的不可预见性的特点。软土地基如果处理不当，就会造成无可挽回的损失。关于软土地基处理方法有高压注浆法、强夯法、加筋路基法、水泥土搅拌桩法等多种处理方法。很多地区，采用山场山石土来填筑浅层软土路基，由于其价格低廉，得到了大规模应用，并取得了很好的效果。但是由于开采山石造成环境污染，破坏山体，长远来看是不可行的。因此，淤泥固化技术的发展，促进了使用固化后的淤泥代替山石进行软土路基处理的发展，并在深圳、连云港等沿海城市软土路基处理中得到了应用。

　　2软土地基和淤泥固化技术

　　2.1软土地基的特点

　　软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土，具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。

　　软土地基是指强度低，压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基，主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。

　　2.2淤泥的特点

　　淤泥是指在静水或缓慢的流水环境中沉积，经物理、化学和生物化学作用形成的饱和细粒土。其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5；当天然孔隙比小于1.5而大于1.0时，称淤泥质土。淤泥大多具有含水率高、孔隙比大、压缩性高、渗透性低、强度低、灵敏度高等特点，并表现出明显的触变性和流变性。淤泥的承载力较低，属于典型的软土，不宜作为天然地基，因为它会产生不均匀沉降，使建筑物等产生裂缝、倾斜等病害，影响正常使用。

　　2.3淤泥固化原理

　　淤泥固化技术，即在淤泥中添加由水泥、矿粉、粉煤灰、石灰、石膏等材料按一定配比制成的固化剂，进行搅拌混合，制成淤泥固化土。掺入的固化剂与淤泥之间发生一系列物理、化学作用，产生的胶凝性水化物使松散的土颗粒胶结为一体，并不断凝结硬化，从而使淤泥分散的单元结构渐变为具有一定整体强度的结构。经该技术处理后的淤泥固化土孔隙比减小，含水率降低，压缩性减小，其强度和稳定性较之淤泥有极大幅度的提高，同时固化土的透水系数很小，可避免有害物质溶出造成污染。

　　3淤泥固化在软土基础中的应用

　　使用固化处理后的淤泥作为填充料代替山石进行软土地基处理，其要求必须具有足够的强度、刚度和整体稳定性。

　　3.1淤泥固化机理

　　当淤泥中加入固化剂后，在激发剂水化形成的碱性环境中，固化剂中首先与水发生水化、水解反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝体，随着胶凝体的进一步硬化及相互齿合、胶结，就会结成具有一定强度的整体。同时，固化剂在水化、水解反应过程中，还会产生钙矾石、石英、硬柱石等多种物质，这些物质都能很好的填充土体空隙，因其体积的膨胀，就与其他水化产物一起填充、搭接形成蜂窝状空间结构，同时其泌水通道最终被细化或者不规则阻断。

　　以上反应机理使得淤泥在固化后，经过一定的物理压实，能形成一个由水化胶凝物为主的骨架，含水率大大降低、又略有空隙的整体胶合结构，具有良好的整体强度，较强的水稳性及防渗透性。

　　固化前固化后

　　3.2淤泥固化前后物理力学性质对比

　　淤泥的物理力学性质指标：

　　项目含水量孔隙比饱和度液限塑限塑性指数液性指数压缩系数黏聚力内摩擦角

　　数值68.71.59898.849.3625.3823.981.4171.33910.254.95

　　淤泥固化土的物理力学性质指标：

　　项目含水量孔隙比饱和度液限塑限塑性指数液性指数压缩系数黏聚力内摩擦角

　　数值351.1575.457.338.0119.6<0.250.177529.6

　　淤泥经固化后，土体性能和各项参数均发生明显变化：含水率大幅降低，孔隙比减小，饱和度也相应降低；液性指数和压缩系数显著降低，使淤泥土由流塑变为可塑或坚硬状态，压缩性大大减小；黏聚力增强、内摩擦角增大，从而使其抗剪强度得以提高。固化材料的加入，使土体颗粒间排列形式发生变化，淤泥结构得以重组，固化后的土体具有强度高、压缩性低的特性，满足作为路基材料的功能要求。

　　3.3淤泥固化技术与传统的山石填筑技术的对比

　　项目山石填筑技术淤泥固化技术

　　生态

　　环保造成噪声、灰尘和不可再生资源的消耗，破坏山体生态环境废弃资源再生利用循环利用，环保

　　填料

　　来源多采用车辆和船只开口式运输；运输量庞大；受沿路交通的制约大；大量集中占用城乡道路、加大了城市交通拥堵；且多数车辆超载现象严重，对现有道路损毁严重主体淤泥采用管道输送，速度快，无交通限制，无噪声、粉尘泄出。固化材料的运输一般均采用密封罐装设备，且用量只占土方的10%左右，运输量小，清洁环保

　　工程

　　特性石料单体强度高，但整体填筑后，结构松散，颗粒间（块石间）无联结，缝隙多，易透水渗水，易对表层和持力层造成影响。由于整体性差，强度不均匀，极易发生不均匀沉降，破坏表层结构能随不同的地质基础和设计要求而调整强度。土体经适时碾压后密实度高、整体性好，对下卧层应力传递均匀，不易造成表层断裂。同时因其在固化反应中形成了胶凝，故其整体能形成板块结构，孔隙比小，防渗透性强，遇水不会解体，能阻断上下层的水源相互渗透，在防止沿海滩涂工程中盐碱水对表层的侵蚀破坏上，优势突出

　　道路维修因整体无粘结强度，故开挖过程中必须加大开挖面，采用较大放坡，工程造价急剧增加可在设计施工段垂直开挖，且经二次处理的回填土不会降低土体强度，不影响周边及整体结构的稳定。管线铺设也可采用直接顶管作业，大量节省成本，保障道路畅通

　　使用传统的山石填筑技术，一方面受限于原料开采，另一方面造成了山体破坏，环境污染，其成本会越来越高。采用淤泥固化技术来代替山石填筑技术，会取得良好的经济效益和社会效益，具有良好的发展前景。

　　固化后的淤泥在物理力学性能指标上，含水量大幅降低，孔隙比缩小，饱和度相应降低，液性和压缩性指标大大降低，粘结力及内摩擦力大幅增强。固化后的淤泥土具有强度高，压缩性低的特征，完全可以满足作为地基填料的要求。

　　4结语

　　淤泥固化技术是一种近年来在沿海地区兴起的新型建材技术，实现了变废为宝，将处理后的淤泥土应用于软土路基处理，对于改变原有的开采山石，破坏山体，造成环境污染具有重要意义，同时有利于降低工程成本，提高工程总体效益。

　　参考文献：

　　[1]肖兵，罗海兵，周莉.淤泥固化技术在处理城市道路软土路基中的应用[J].市政技术.2012年05期.

　　[2]李二虎.淤泥固化技术在软土地基处理中的应用[J].山西建筑.2012年35期.