淤泥土固化试验与应用分析

温艺灿

摘要：福州市地铁2号线在项目建设过程中产生大量的淤泥土，占用场地且造成环境污染，对施工成本和进度造成较大的影响，为解决这一问题，决定对淤泥进行固化改良再利用。经过实际应用，获得良好效果。

关键词：淤泥;固化;试验;分析与总结

前言

福州市地铁2号线在项目建设过程中，产生大量的废弃淤泥土，其含水率高，在60%～110%之间波动，流动性强，呈高压缩性，承载力低，比重在1.60g/cm3左右，对淤泥土的运输和排放造成困难，大量占用施工场地并对环境造成污染。为解决这一问题，决定对淤泥进行固化改良再利用。在实际应用前，经过与淤泥土改良分包方深入探讨和研究，采纳其推荐，选取具有代表性的3个土样，分别掺加KZJ-F/无机复合类、KZJ- CPS1无机类、KZJ-T/无机复合类三种固化剂，固化剂的掺量采用推荐掺量，含水率越高，掺量越高，含水率越低，掺量越低。对掺加固化剂后的改良土进行多个龄期的CBR和酸碱值试验，以了解固化土的力学性能和土质的酸碱度，为工程项目淤泥土固化施工提供数据。

1 淤泥固化基本原理

向淤泥掺入适量的固化剂并搅拌均匀，使固化剂与淤泥发生水化、水解反应生成各种水化胶凝产物。胶凝物在凝结的同时包裹淤泥中的细小颗粒形成团粒，形成由水化胶凝物为主的骨架结构，产生一定的强度和稳定性。固化剂本身具有较高的强度和硬度，其颗粒与淤泥颗粒相互填充，发生水化后相互搭接形成紧密堆积结构;固化剂颗粒的未水化部分在水化产物之间还可起到强有力的“微集料填充”和“骨架支撑”作用。再利用激发剂有效活性激发成分，更好的促进这种复合的胶凝效应，可保留部分活性成分，在较长时间内稳定的增加强度。经过物理压实后它能表现出良好的整体强度，较强的水稳性，可作为一种优良的地基回填材料使用。

2 土样

通过对多个车站站点进行详细调查和鉴别，发现弃土主要有淤泥质粘土和粉质粘土，其中需进行固化改良的淤泥质土含水量变化较大，在60%～110%之间。本次通过现场抽样，最终选择3个比较有代表性的淤泥土进行固化改良试验，固化改良试验前的淤泥土通过室内试验检测，具体情况如下表：

3 固化剂选用和掺量

根据推荐，选用KZJ-F/无机复合类、KZJ- CPS1无机类、KZJ-T/无机复合类三种固化剂;掺量依据土的含水率选定（一般在60～100kg/m3）：土1的掺量分别按60kg/m3和80kg/m3，土2的掺量按90kg/m3，土3的掺量按100kg/m3。

4检测依据和检测项目

为淤泥土改良后能够就地再利用，本文依据《公路路基施工技术规范》JTGF10-2006和《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ1-2008中对路基回填材料最小强度的技术指标要求，对固化改良后的淤泥土进行7天、14天和28天三个不同龄期的CBR值进行试验检测，同时结合工程用土中环境对土质酸碱度的要求，对pH值指标进行试验检测，检测方法参考采用《公路土工试验规程》JTGE40—2007。

5 试验结果汇总与分析

5.1 改良后的试验结果汇总，如下表

5.2 标准规范规定

查阅比对《公路路基施工技术规范》JTGF10-2006和《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ1-2008，两本规范对路基填料最小強度规定基本相同，详见下表：

5.3 技术指标分析、总结

从表2中可见，KZJ-F和KZJ-T无机复合类固化剂掺量在60～100kg/m3时，淤泥土通过改良（固化）后的CBR值难于达到路基填料最小强度的技术要求，故本次固化改良方案不考虑采用。不论淤泥土的含水率如何变化，KZJ-CPS1无机类固化剂掺量在60～100kg/m？时，淤泥土通过固化剂的改良（固化）后，固化土的CBR值均可达路基填料最小强度的技术要求。此外，从表2中还可见，改良前淤泥土的pH值为9.2，掺KZJ-CPS1无机类固化剂改良后：当掺量60kg/m3时，pH值为10.1;当掺量80kg/m3时，pH值为10.6;当掺量90kg/m3时，pH值为11.0;当掺量100kg/m3时，pH值为11.4，随着固化剂掺量的增加，改良土的pH值逐步增加。但随着时间的增长，受空气中二氧化碳的影响，改良土的碱性逐渐降低，28天检测时的pH值分别为6.8、7.0、7.1和7.2，已接近中性，对土质环境没有明显的不良影响，甚至可用于植物绿化用土。结合表2的两个技术指标的试验结果和表3的相关规定，说明淤泥土是可以改良再利用，淤泥土的含水率越高，固化剂掺量越多，改良成本越大，含水率越低，则反之;也说明采用KZJ-CPS1无机类固化剂对淤泥土进行固化改良后可作为公路路基、围垦隔堤、堆场等各类回填土就地使用。

5.4 成本分析

福州地铁二号线的标准车站的规格（包含地连墙）：长×宽×高=202m×20m×18m，出土总方量为202m×20m×18m=72720m3，开挖去淤时间约5个月;隧洞的直径为6.3米，平均区间长度约1100米，单洞出土总方量约为3.15m×3.15m×π×1100m=34289 m3，正常每天（盾构）进尺约7.2米/6环，单洞盾构施工工期约6个月（含洞口施工）;出土排淤施工总工期约为5个月+6个月×2=17个月;出土排淤总方量约为72720 m3+34289 m3×2=141298 m3。

因福州属于省会城市，地铁建设施工地点基本位于市中心，政府主管单位对环境污染管控特别严格，而地铁施工排出的淤泥土若不经固化处理，无法直接外运排放，只能租用场地（面积约1200m2）存放待自然风干后，再运输到指定排放点排放，且日后车站顶部回填还得外购回填土。未固化淤泥土直接排放和淤泥土固化改良就地使用费用成本计算，见以下两表：

从表4可见，未固化淤泥土直接排放费用成本为123.77元/m3，从表5可见，淤泥土固化改良就地使用费用成本为47.22元/m3，两者成本相差76.55元/m3，单一站一区间的淤泥排放处理就可节省成本约76.55×141298≈1080万元，且不包含日后车站顶部回填外购回填土产生的费用成本。

6结语

本次淤泥土固化改良的方案最终得到顺利实施运用，不仅解决了淤泥土占用大量场地，对环境造成污染，不利于施工推进等问题，也为企业创造了良好的经济效益，更为企业日后承接类似工程且需要对淤泥土进行固化改良施工提供参考，同时也说明了淤泥土改良选用固化剂的类别和掺量应通过试验室的试验比对来确定。

参考文献：

[1]《淤泥固化土技术在连云港徐圩港区软土地基中的应用》 学术期刊 《水运工程》2013年10月.

[2]《浅析淤泥固化在软土基础中的应用》 学术期刊 《建筑工程技术与设计》2015年10期.

[3]《土石混填路基施工系统的质量、进度、成本综合控制方法研究》 学位论文 重庆交通大学2013.

[4]《新型固化剂与水泥混合料固化红层土水稳定性试验研究》 学术期刊 《新型建筑材料》2017年8期.

（作者单位：中交三航局厦门分公司）