聚乙烯醇纤维在软土地基加固中的应用研究★

王惠民 付佳佳 吴春杨

(盐城工业职业技术学院建筑工程学院，江苏 盐城 224000)

0 引言

江苏省毗邻黄海，拥有丰富的海岸滩涂资源，占全国海岸滩涂总面积的1/4左右，盐城市作为江苏省面积最大，海岸线最长的城市，其沿海滩涂面积占江苏省的70%，目前盐城市未围滩涂面积(不包括辐射沙脊群)约210万亩，其中潮上带滩涂面积约40万亩，潮间带滩涂面积约170万亩，是国家重要的土地后备资源开发区。

盐城沿海滩涂分布着广袤的软弱土层，这种软弱土层的含水量高、空隙比大、压缩性高强度低、透水性能极差、抗剪能力差、灵敏度高，不利于进行土地开发，由于城市的发展需要，往往需要对这类软土土层进行加固，从而满足实际工程的强度要求。

1 滩涂围垦现状与问题

沿海滩涂是一种重要的土地再生资源，对其进行围垦开发。重构海陆变迁局势，已成为沿海地区解决土地紧张、促进经济发展的重要技术措施。我国在滩涂围垦开发利用方面研究起步较晚，并且存在很多不足。当前采用的滩涂围垦技术主要表现在几个方面：1)滩涂开发利用技术方面；2)围垦技术方面；3)滩涂促淤技术方面；4)生态围垦技术方面等。而制约滩涂围垦发展的主要原因有：1)国家政策措施的不完善；2)地质勘探测量与实际不符；3)滩涂围垦技术的落后等。鉴于滩涂围垦资源的重大战略意义，在滩涂围垦、软土加固、沿海开放等方面进行深入的研究，意义重大。

2 常见的软土加固方法

常见的软土加固方法见表1。

3 高分子环保材料在软土加固中的应用

合成材料主要原材料为聚合物，常见的有塑料，合成橡胶，合成纤维，胶黏剂等。此类合成材料具有过滤、排水、隔离、加固、防护作用，在土体加固硬化及施工中有着广泛的应用。

土工合成材料包括土工织物、土工膜、土工网、土工复合材料等，这些材料用于土体内部，表面或者各种土体之间，发挥价钱或保护土体的作用。在粉碎的土中，掺入一定量的固化剂，经拌和得到的混合料再经击实后，土体强度增加，这个过程称为土体的固化。

3.1 盐城射阳河地区域地层岩性分析

本文所选滩涂软土区域位于盐城射阳海陆交互和沉积堆积区。

根据相关地勘报告，本场地勘察深度范围内，地基土自上而下分述如下：

①杂填土：灰～灰黄色，湿，主要成份为粘质粉土，层顶部夹少量植物根茎，松散，土质不均匀；

②粘质粉土：灰黄色，湿，稍密，见少量铁锰质氧化物斑纹及粘性土条带，摇震反应中等，无光泽反应，干强度及韧性低，土质较均匀；

表1 常见的软土加固方法

③砂质粉土：灰黄色，湿，稍密，夹大量粘性土条带，见少量云母碎屑，摇震反应迅速，无光泽反应，干强度及韧性低,土质不均匀；

④淤泥质粉质粘土：灰～灰黄色，饱和，流塑，夹少量粉土团块或薄层，无摇震反应，切面稍有光滑，干强度及韧性中等，土质较均匀；

⑤粉砂：灰色，饱和，中密，局部密实，见少量云母碎屑与贝壳碎屑，粘粒含量平均为5.6%，土质不均匀；

⑥淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，流塑，夹少量粉土团块或薄层，无摇震反应，切面稍有光滑，干强度及韧性中等，土质较均匀。

本场地分布第④层、第⑥层淤泥质粉质粘土软土层，该土层厚度较大，呈流塑状，强度低，触变性大，为拟建场地之不良土层。需要对此类土层进行加固处理，以满足使用要求。

3.2 原状土试配试验

试验用软土选自盐城射阳河地区，其主要物理性质如表2所示。

表2 主要物理性质

3.3 高分子环保材料掺合土与普通原状土对比试验

3.3.1试验原理

本试验采用聚乙烯醇纤维加固软土。

高分子合成树脂加入土中后，通过单体在土中发生聚合反应生成聚合物。聚合物合成后，将发生如下反应：1)在土体中产生大量有机离子，置换土颗粒表面的离子，并且提供了连接土粒的离子键。2)聚合物进一步发生聚合作用，生成强度高、有塑性链的大分子物质，将土颗粒包围起来，并使之受到键合，与土颗粒形成一个强大的三维空间，从而提高土体强度。

测定不同聚乙烯醇纤维掺量的无侧限抗压强度。无侧限抗压强度采用液压万能试验机测试。试验时无侧限抗压强度试验试块为直径为3.91 cm、高为8 cm的标准试样尺寸。

3.3.2试件的制备

通过前期物理性能的试验，得到盐城地区软土的最优含水量为17%，试验所制备的土样均在最优含水量的条件下制得。

将制备的土料风干后粉碎，过2 mm筛，得到实验原状土。首先将过筛后的风干土料加水配制到最优含水量的土样，再将聚乙烯醇纤维按一定配比倒入搅拌机中干拌均匀，然后分别制备成若干组土样试样备用。分别对原状土和掺加不同含量的聚乙烯醇纤维的土样进行无侧限抗压强度试验。

将试件放入标准养护条件下养护，按照相关规范，设定标养温度为20 ℃±2 ℃，相对湿度95%，养护龄期为7 d，28 d，分别取不同龄期土体试块待测。

考虑到掺入材料与土体结合的性能，以及后期大量使用的经济成本，本研究聚乙烯醇纤维掺入量分别为0%，3%，6%，9%，12%。

3.3.3试验数据的对比与分析

针对每组相同含水量的土样，分别对原状土和不同龄期掺加聚乙烯醇纤维的土样进行无侧限抗压强度试验。对比试验结果如表3所示。

表3 对比试验结果 MPa

由试验过程可知，在同等含水量的条件下，进行无侧限抗压强度试验得知：掺有聚乙烯醇纤维的土样比普通土样强度高；不同养护龄期也对土样的强度有着影响，同样聚乙烯醇纤维掺量土样，28 d龄期比7 d龄期强度更高。综合分析，对土样进行无侧限抗压强度试验，随着养护时间的增加，土体的强度会随之增强；聚乙烯醇纤维掺量在6%左右，土体的强度最大。由试验结果分析，在普通土体中掺加聚乙烯醇纤维可以提高土体的强度。

4 结论与展望

本文通过研究盐城射阳地区滩涂软土的主要物理性质，结合滩涂开发与软土加固的研究现状，选取了高分子环保材料聚乙烯醇纤维对所选土样进行了加固处理，并且分析不同养护龄期，不同掺量情况下的土样强度。得出了如下结论：

1)掺加了高分子环保材料聚乙烯醇纤维的土体强度明显强于原始土体，能够满足基本的使用要求，实际应用中可以选取最优掺量的聚乙烯醇纤维对土体进行加固处理。

2)养护龄期的长短对土体的强度也有影响，龄期越长，土体强度越高。

本文所选取的高分子环保材料相比于其他无机材料成本相对较高，大面积推广使用还需要进一步研究。但高分子环保材料可以运用于有特殊使用要求的土体加固，并且对今后高分子材料在土体加固方面的研究提供借鉴和参考。