不同工艺处理深厚碱渣效果研究

2021-09-13孙开妍

天津建设科技 2021年4期

孙开妍，张吉

（1.天津东疆置业有限公司，天津 300456；2.天津市北洋水运水利勘察设计研究院有限公司，天津 300459）

碱渣是氨碱法制碱过程中排放的废渣，具有大孔隙比、高含水率的特点，工程性质差，若开发利用需进行地基处理。天津碱厂多年来产生废渣超过2 000万t，在临海地区形成了多座堆放高度10 m以上的碱渣山，总占地面积约169万m2，碱渣总量约1 121.73万m3[1]，严重影响了天津港区的规划与发展[2]。为有效开发利用天津港区现存深厚碱渣区域土地，需对其进行有效的地基处理。目前国内外处理深厚碱渣土层方面的先例较少、经验不足，根据以往地基土的加固经验，真空预压法[3]、堆载法、堆载+井点降水法较适合应用于碱渣土层的加固。本文通过试验，将这3种地基处理方法加以对比，选取更适合的加固方式。

1 试验参数

试验位于天津港北疆港区吉运四道、吉运八道、北港西路之间碱渣山纳渣坑内，属于碱渣山纳渣坑2号坑，碱渣厚度约16 m。分别采用真空预压法、堆载+井点降水法以及堆载法进行地基加固处理[4]，每个加固区面积2 500 m2。塑料排水板间距1 000 mm，正方形布置，打设底标高-11 m（天津新港理论高程），真空预压铺膜后抽真空，真空度≮85 kPa开始计时，抽真空有效时间100 d；堆载+井点降水法及堆载法有效满载100 d。通过对每个试验区沉降、十字板剪切强度、土体物理力学、静力触探等指标对比分析评价地基处理效果[5]。

2 监测（检测）数据

2.1 地表沉降

本次数据统计节点为堆载+井点降水法和堆载法已加载179 d、满载89 d，沉降速率已达到正常软基卸载标准；真空预压法已卸载。

堆载区前期沉降较小，每级加载过后，沉降速率增加明显，在三级满载后沉降速率增加幅度较大；堆载+井点降水区沉降速率相对平稳，每级加载过后沉降速率略有增加，未堆载抽水初期，区内已有明显沉降；真空预压区沉降主要发生在开始抽真空一周内，后期沉降速率很小。见图1。

图1 各区地表沉降量随时间（堆载）变化曲线

2.2 十字板剪切强度

分别对每种工艺加固前后进行十字板剪切试验，深度分别为0～10 m及深度10 m以下。3种加固方法均能有效提高碱渣的抗剪强度，但堆载+井点降水区效果更加显著，堆载区效果次之，真空预压区效果较差。见图2。

图2 各区加固前后十字板强度统计

2.3 物理力学指标变化

分别对每种工艺加固前后进行土工试验，对比其物理力学指标变化情况，本文主要统计对比其含水率及孔隙比（深度0～6 m及深度6 m以下）变化情况。3种加固方法均能有效降低碱渣的含水率、缩小其孔隙比，但堆载+井点降水区效果更加显著，堆载区效果次之，真空预压区在降低碱渣含水率、缩小碱渣孔隙比效果上最差。见图3和图4。

图3 不同加固方式含水降低率

图4 不同加固方式孔隙比降低率

2.4 静力触探指标

为比对不同状态下碱渣的力学指标，安排现场进行静力触探对比试验，结果反映3种加固方法的锥尖阻力及侧摩阻力均有一定程度增强。总体来看，锥头阻力的增加幅度比侧摩阻力的增加幅度普遍要高约25%～30%。加固效果上看，堆载+井点降水区效果最为明显，堆载区效果次之，真空预压增强效果最差，这与土工试验指标对比一致。

通过新老碱渣对比，老碱渣的锥尖阻力与侧摩阻力亦有一定提高，但锥尖阻力较新碱渣仅提高15.9%，侧摩阻力提高约42.0%。老碱渣的侧摩阻力增加幅度较大，与上述3种加固方法差别较小，与真空预压区侧摩阻力基本一致。见图5和图6。