土壤固化剂在引嫩工程中的应用

刘延明，毛文友，李玉鹏

（黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江安达 151400）

1 土壤固化剂具有广泛的应用前景

高性能土壤固化剂是近年来兴起的一种新型土体加固材料.我国自20世纪80年代开始引进这项技术。目前有近50家机构和公司在进行开发应用。土壤固化剂可以针对当地黏土或亚黏土料直接进行固化。并且有足够的抗压、抗渗、抗冲、抗冻等特性。因此，土壤固化剂具有广泛的应用前景。

2 土壤固化剂种类

土壤固化剂种类很多。根据其主要成分，大致可分为无机类、有机类及生物酶系列。目前普遍采用的是无机类土壤固化剂。无机类土壤固化剂一般为粉末状，多采用工业度料制成。如粉煤灰、各类矿渣、煤矸石、沸石、石灰生料等，生产时添加各种不同的激发素，按照一定的加工工艺制作而成，有些无机土壤固化剂也含有少量有机成分。工程实践表明，采用无机材料土壤固化剂，固化土性能较为稳定。通过固化剂与水中的水解水化反应，可以生成水化生成物结晶，充填土体中的空隙，使土粒胶结密实。水化生成物还可与黏土颗粒产生硬化作用。并与空气中二氧化碳进行碳酸化反应。因此，固化土具有一定的气硬性和水硬性。正常条件下，固化土的性能可保持30～50 a基本不变。在地下工程中受土压力或水压力影响，其抗压强度还有缓慢增加的趋势。

3 引嫩工程应用土壤固化剂需要解决的3个问题

针对引嫩工程的地理位置及特点，采用土壤固化剂固化渠道坍塌后的岸坡，保证护坡的稳定性还需要解决以下3个主要问题：

3.1 抗冲刷

引嫩渠道经过多年的运行，往往在弯道凹岸淘刷严重，而凸岸造成泥沙淤积。坡脚和边坡底的土体被逐渐侵蚀淘空。因此，有必要尽快加固护脚及边坡，以阻止侵蚀继续发展。固化后的护坡面板应具有一定的抗冲刷性能。

3.2 抗坡外渗透压力

在部分渠道挖方地段，坡外水位高于渠道内水位，特别是渠道断流区，内外坡水位差2～4 m，坡外渗流水对渠道边坡的稳定构成威胁。如在渗流溢出部分形成冰夹层，则更容易造成滑坡。因此，固化土护坡应设置反滤、截渗措施。

3.3 抗冻融

渠道土体进入冬季，上部土层开始冻结，当土中含水量较大，在秋末冬初冻结锋面的结冰率就愈大。第二年气温回暖，土壤中冰夹层相继消失。又因下层土仍处于土的抗剪强度，造成滑坡。因此，固化土必须具有一定的抗冻融特性。

4 土壤固化剂在引嫩工程中的试验

我处1999年对渠道两侧的原状土进行取样，对取样土的基本物理性质，固化特性及固化后土样的抗冻融特性进行试验分析（见表1）。由表1可见，引嫩渠道土壤掺和固化剂后，预制固化土的单轴抗压强度达1 1.30 MPa，渗透系数为2.5×10-8cm/s。经过20次冻融循环测试（最低温度零下30℃），强度损失20%。

表1 引嫩渠道土壤和固化土的物理力学指标

5 引嫩渠道应采用固化土预制件加固护

根据引嫩渠道的具体情况，应优先采用固化土预制件加固护坡。该方法主要优点为：

1）构件可以批量生产，固化土的质量容易保证。

2）采用常规的施工方法，便施工更加简便。

3）可以在渠道输水期制作养护固化土预制件，在停水期抓紧时间护坡，提高工效。

4）由于就地取土，掺加8%左右的固化剂后制作预制件，可以大大节省工程材料费、运输费。

5）预制块下设置的反滤层可以降低侵润线，减缓护坡底部土壤的冻胀作用。

6）合量控制含水量，可使固化土预制件的抗冻性较好。同时容易适应护坡后面的冻土变形。

7）成本较低。固化土预制件护坡单价为30元/m2左右（不同时期价会有变化）较为经济实用。对于渠道较长，且渠道需要经常维护地段，可以建立移动式构件生产厂，以达到降低成本目的。

[1]吴普特，冯浩.中国雨水利用[M].郑州：黄河水利出版社，2009.