关于淤泥质土的工程特性及其处理利用的综述

田洪圆 邱 敏 孙秀丽

(江南大学环境与土木工程学院，江苏无锡 214122)

1 淤泥的工程特性

1)含水率。天然含水量较高，一般w在40%～90%范围内，有时甚至可达100%，像我国沿海地区的珠江三角洲地带，淤泥含水量便相当高，淤泥的处理问题一定程度上也成为制约沿海地区海岸工程建设的重要因素。淤泥中水的存在形式有:空隙水、毛细水、表面吸附水和内部结合水。空隙水，颗粒间隙中的游离水，约70%;毛细水，是在高度密集的细小淤泥颗粒周围的水，由毛细管现象而形成的，约20%;表面吸附水，约5%，是在淤泥颗粒表面附着的水分，其附着力较强，常在胶体状颗粒、生物污泥等固体表面上出现;内部结合水，约5%，是污泥颗粒内部结合的水分，如生物污泥中细胞内部水分、无机污泥中金属化合物所带的结晶水等。淤泥的处理一定程度上针对的是吸附水。根据《建筑地基基础设计规范》控制指标的不同，对淤泥和淤泥质土分别进行定义:当天然含水量大于液限、孔隙比e≥1．5的粘性土为淤泥，当天然含水量大于液限而1．5≥e≥1．0的粘土或粉土为淤泥质土。

2)压缩性。淤泥质土压缩模量 Es一般在 310 MPa～317 MPa，个别工程Es低于310 MPa，属于中高压缩性土，在建筑物荷重作用下容易产生较大的变形沉降。这对工程建筑极为不利，特别是地基打造方面有严峻的挑战。

3)强度。不排水强度，Cu=10 kPa～20 kPa;fa=100 kPa;标准贯入击数N一般小于4击，强度较低，故其承载力较低。

4)透水性。淤泥质土的透水性差，极不利于地基排水固结。有的工程在淤泥质土层间夹有细砂层，其渗透系数较大，对基础渗流稳定不利。

5)有机质。淤泥中含有大量的N，P，K，Ca及有机质，其中N，P以有机态为主，而且淤泥中还含有植物生长所需要的微量元素。此外，淤泥中还不乏含有重金属元素。可见，淤泥的合理处理可以给我们带来许多社会价值，而且处理后的淤泥可作为二重土壤利用。土地面积的减少，淤泥面积的增加预示着未来淤泥处理的必要性和价值性。

2 淤泥的处理利用

1)吹填造陆。淤泥吹填造陆可以解决港口陆域不足，满足其港口建设的需要。新加坡、日本、中国香港等地方因土地资源严重不足，迫使他们进行大面积的围海吹填造陆;我国的天津港通过不断疏浚航道和用港池挖出的泥吹填造陆，港口面积不断扩大。但是，吹填后所形成的地基工程特性较差，必须进行固化处理，有效地提高其承载能力等力学性能。由于淤泥的固化处理成本高，所以在国内外应用推广受到一定的限制。

2)生产肥料。鉴于淤泥本身含有较高的有机质，淤泥的肥料化利用在国内外已有多年历史，并取得了一定的成效。通过技术的不断改良，堆肥后生成的肥料有机质含量高，可以同时改良土壤，但一定要消灭淤污泥中的病原菌，控制重金属含量，消除二次污染。

3)地基材料。作为地基材料，淤泥最基本的要求就是脱水，经过物理脱水、机械脱水、化学固化等措施，将淤泥中的水分脱离，从而令其含水量降低，含水率降低则其流动性降低，一定程度上有效地增加了其承载能力，然后再经过必要的固化处理，淤泥可以打造地基，这同时实现了资源的可持续利用。

4)海洋倾倒。海洋是一个强大的废物接受体，对污染物有极大的稀释能力，对倾入其内的污染物质有自然稀释和扩散作用。英国、美国和日本等一些靠近海岸的国家，曾较多采用将淤泥直接倾倒海洋的处置方法，但长此以往，必将污染海洋资源，引起全球生态问题。此外，淤泥还能生产建筑材料、沼气。淤泥中含有大量的无机质，可以作为制砖、水泥和陶粒等建筑材料的原料。淤泥的建材资源化利用在目前呈现出稳健发展的态势，是一种技术相对成熟，社会、经济效益明显的淤泥处理的有效途径。

3 淤泥的发展趋势

淤泥作为有害的大自然废弃物，同时也是一种可利用的宝贵资源。我国面临的耕地面积的减少将更大的促进对淤泥的资源化利用。就目前国际形势而言，淤泥的主要应用形式有几种。

3．1 多孔砖应用

烧结淤泥质土多孔砖兼具粘土砖和混凝土小砌块的特点，外形特征属于烧结多孔砖，当然，淤泥质土需要经过一定的固化加工处理，然后进行烧结成型，但各项物理、力学和砌体性能均可具备烧结粘土砖的条件。目前应用的烧结多孔砖多以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，因此烧结淤泥质土多孔砖一定程度上可直接替代烧结粘土砖用于各类承重、保温承重和框架填充等不同建筑墙体结构中，而且对于改善环境，保护土地资源和推进墙体材料革新与建筑节能，具有重要的社会和经济意义。

3．2 淤泥砂保温隔热、耐火材料

例如，黄河淤泥砂本身有机质含量高，段烧后更能增加其孔隙度，在其中加入少量发泡剂形成材料，经一定工艺处理后可生产轻质隔热保温材料，该材料可用于代替陶粒制品等，且强度高，保温性能好，可用于900℃以下隔热保温。

淤泥砂的主要成分为SiO2和Al2O3，可以作为原料来制备先进陶瓷和耐火材料。经过干燥脱水，将其与碳粉混合，在水介质下球磨，烘干后加入聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀，压成块状烘干在氮气气氛下烧结而成。

4 结语

淤泥的开发利用，具有不可估量的社会和经济价值，既可以用来填吹造陆，扩大疆域面积，也可作为地基材料，满足建筑企业对原料的需求，又切实有效地节约和保护耕地资源，亦可用以生产肥料，减少化肥使用量，从而降低农业成本和化肥对环境的污染。如今，还面临的一大课题就是全国耕地面积不断减少，土地资源相对紧缺，这对于建筑行业有一定的冲击力，也促使建筑行业转而投向淤泥的开发再利用，因此加快淤泥资源化利用具有现实而深远的可持续发展意义。将淤泥视为一种资源加以有效利用，在治理污染的同时变废为宝，造福人类。