海淤泥快速固结技术研究与应用

2011-04-24陈富强俞元洪俞朝伟苏梦旭

中国水利 2011年8期

陈富强，俞元洪，俞朝伟，杨娜，王参，苏梦旭

（浙江省围海建设集团公司，315000，宁波）

随着围海工程建设事业的发展，如何使淤泥迅速脱水固结，是亟需解决的难题。浙江省围海建设集团公司下属的宁波高新区围海工程科技开发有限公司在成功研制深水塑料排水板插板船、深水铺设土工布专用设备、桁架式土方筑堤机、活塞式淤泥土方输送泵等的基础上，对海淤泥固结新型材料与淤泥固结施工机械设备进行了研究，并取得了一些成果。海淤泥固结施工机械设备的研制成功，填补了我国施工机械设备在该方面的空白。利用该技术使海淤泥快速固结处理后变为有用的建筑材料，有利于保护自然环境和节约矿产资源。该技术可用于围海造地，水库、湖泊、河道清淤等环境治理，水下软黏土地基处理，道路填筑材料，路基地基加固等。海淤泥固结施工机械设备由于可在泥浆上行走，可作为海涂上渔民养殖的运输设备，也可作为泥石流抢险工程的抢救设备、滩涂旅游机械设备。

一、一般淤泥的处理方法

对于软黏性土吹填淤泥，目前国内一般都是采用砂垫层、排水板、真空预压法等处理方法，深层土采取塑料排水板法处理也只是解决土体自身排水问题，但固结缓慢，土体自身强度一时难以提高，不但成本高，脱水固结时间长，而且处理后承载力仍难以满足机械设备施工能力的要求。而对于大量清出来的淤泥，传统的处理方法主要有围堰填埋、海洋抛弃、焚烧、农田堆放等。上述技术在淤泥的处理过程中都存在着不同程度的缺陷，而且都无法解决堆放与环境的二次污染问题。为解决海淤泥、河道淤泥问题，淤泥快速固结技术受到了社会的高度重视。

二、淤泥快速固结技术

淤泥快速固结技术主要目的是提高和改善淤泥质自身物理及力学性能，快速提高土体自身强度，同时使污染物处于惰性状态，最大程度地降低其活性和防止污染物扩散。所使用的固结剂是废弃粉煤灰材料加其他材料复合而成，将淤泥固结成有用的建筑材料。

1.固结机理

淤泥固结剂是增强土壤改性，关键是使淤泥颗粒接触处产生结晶或胶结。所使用的快速固结剂，是由粉煤灰加无机胶凝材料及其他材料复合而成，充分发挥了淤泥矿物质成分中硅酸盐矿物的活性，使其产生固化反应，不仅在淤泥颗粒界面产生牢固结合，而且能与淤泥颗粒中的活性物质膨化反应生成胶凝物质，在提高淤泥强度的同时，还具有较好的水稳定性和耐久性。

2.淤泥固结剂及施工机械设备

（1）淤泥固结剂

根据不同泥质的海涂泥性能结合固结后用土的要求，设计不同的配剂方案，使淤泥快速固结成不同用处或不同设计要求的回填料，例如大坝闭气土方固结回填料，工业区开发用地代替石渣回填料，农业围区种植回填土等，可按不同用处设计配方进行淤泥固结。

（2）淤泥固结施工机械设备

根据不同的施工环境设计不同的施工机械设备，如回填淤泥固结处理机械设备、水下软土地基淤泥固结处理机械设备、活塞式淤泥输送泵固结处理机械设备、绞吸泵淤泥快速脱水加淤泥固化技术施工方法与机械设备。

三、实施效果分析

1.海淤泥固结试验效果

海淤泥固结试验采用含水率为100%的淤泥，掺加10%固结剂量，经过72小时试验，效果见图 1和图 2。

2.海涂面现场实验固结效果

水下软土地基处理试验，选择受潮汐影响的海涂面滩涂淤泥做现场试验，在黄海-1 m高程海涂面上，同时受到海水潮汐的影响，海涂面平均含水率为89.5%，添加固化剂的量为10%。采用固结剂与水下涂面淤泥搅拌施工，7天后海涂淤泥固结后可以穿鞋走人，证实了固结剂原料配方在水下固结的作业效果。经过固结后的海涂泥不仅能够很快很好地提高淤泥的自身力学强度，而且所形成的固结体浸于水中不会产生泥土二次软化现象。经过环保部门对固结后的土壤取样检测，没有产生二次污染，并且对土壤的净化有改善作用。

3.不同含水率对应的黏聚力、内摩擦角、承载力特征值

A、B、C组分别为 80%含水率、100%含水率、150%含水率的泥样在不同配比下的黏聚力、内摩擦角、承载力特征值，具体见表 1、表2、表 3。原泥样含水率为57.9%淤泥，黏聚力为4kPa，内摩擦角为6.0°，承载力特征值为 42kPa，从三组实验结果可以看出淤泥固结的效果，淤泥固结剂可根据不同含水率的淤泥及固结后承载力的要求，添加不同用量的固结剂，承载力都远远高于原泥样。