滨海淤泥固化技术在路基填筑中的应用研究

吴治华

(广西沿海公路管理局，广西 钦州 535000)

0 引言

淤泥的力学性质不能满足路基填筑要求，常常需要将其挖除并利用其它材料进行回填，这不仅增加了工程开挖量，提高了工程造价，而且挖除的淤泥占用大量场地，破坏了当地的生态环境。固化淤泥技术不仅解决了路基填土力学性能的要求，而且大大降低了工程造价，对于推动生态城市的建设也具有重要的意义，因此近年来该技术得到了大力的提倡和发展。目前，大多数针对固化淤泥技术的研究集中于不同含水率下固化剂掺量和种类的选择以及固化过后土体的力学性能研究，对于在最佳含水率下固化技术的专门探讨还相对较少，研究最佳含水率下固化剂种类和掺量对不同性质淤泥的力学行为影响，可以更好地满足路基填筑工程的相关规范和要求，且可将固化淤泥技术向更深层次推广。

本文在前人研究的基础上，针对滨海淤泥进行了固化试验研究，对不同种类和掺量固化剂情况下的最佳含水率和淤泥填筑路基性能进行了探讨，并在填筑工艺和质量控制上进行了分析，对于固化淤泥技术在滨海地区道路施工中的应用推广具有重要意义。

1 试验简介

本文选取滨海地区具有典型代表性的淤泥进行试验，首先测定其含水率、有机质含量、含盐量等基本的物理力学指标(见表1)。从表中可知，滨海淤泥的含水量较高而粘聚力较低，因此，要尽量使用吸水能力强且能显著提高或者改善淤泥力学性能的固化剂；滨海淤泥的黏粒含量也较其它地区的淤泥含量高，且以细粒径的沙粒为主，级配不良，造成工程性质差，凸显了使用固化剂进行改善的必要性；滨海淤泥有机质含量较高，在选择固化剂时，还要考虑能在一定程度上对有机质起到分解作用的固化剂。

选择两种固化剂对淤泥进行固化试验。固化剂A主要成分为炉石粉、水泥等，具有强度高、流动性好、抗腐蚀性能好等特点；固化剂B主要成分为10%水泥+4%V粉+一定量掺量的生石灰，主要能起到吸水和提高强度的作用。对两种固化剂掺量1%～10%范围内的最佳含水率、最大干密度、CBR值、抗压回弹模量、耐水性等进行了试验分析。

2 试验结果分析

2.1 最佳含水率及最大干密度

通过击实试验，得到了两种固化剂的最佳含水量和最大干密度(见表2)。从表中可知，当固化剂含量在增加时，固化淤泥的最佳含水率逐渐升高而最大干密度逐渐降低；相同固化剂掺量下(2%～4%)，固化剂B的最佳含水率明显大于固化剂A的最佳含水率，说明固化剂B能更好地提高淤泥的最佳含水率，更适用于道路的淤泥加固；虽然干密度在逐渐减小，但相差不大，说明固化剂对淤泥的压实度的影响相对较小。

2.2 CBR值

CBR值是对路基填土的一项基本要求。固化淤泥要应用于路基填筑，必须符合相关CBR值规范。通过对两种固化剂不同掺量下的CBR试验结果，拟合得到了对应压实度区域下的预估公式：

94%压实度下：A：y=5.89x+8.05

B：y=5.35x+15.42

(1)

96%压实度下：A：y=6.44x+11.26

B：y=5.36x+22.88

(2)

100%压实度下：A：y=7.21x+13.75

B：y=6.42x+27.76

(3)

式中：y表示CBR值，表示固化剂掺量。通过上述预估公式，即可得到不同CBR值要求情况下的固化剂掺量。

2.3 抗压强度及回弹模量

试验得到的不同掺量固化剂下，淤泥的抗压强度和回弹模量(见下页图1)。从图中可以清楚的看到，随着固化剂掺量的增加，淤泥的强度均呈递增趋势，但固化剂A对淤泥的强度贡献越明显，当固化剂A的掺量<6%时，固化效果最为显著；当掺量<4%时，固化剂B的淤泥强度值大于固化剂A的强度值；经过固化剂A处理后的回弹模量明显要小于固化剂B处理后的回弹模量，经过固化剂B处理后的淤泥的回弹模量值更加符合规范要求，且处于规范范围的上游水平。总体而言，固化剂B固化淤泥具有更优良的强度特性。

2.4 耐水性分析

对不同掺量固化剂A、B的试件进行浸水试验(相同环境下浸泡2 d)，得到了各自的强度损失比，来测定其耐水性(见图2)。从图中可以看到，固化剂A固化淤泥与固化剂B固化淤泥的强度损失比在30%～40%，且两者相差不大，表明两种固化剂均具有良好的耐水性能，固化过后的淤泥适用于路基的填筑。

(a)抗压强度

(b)抗压回弹模量

图2 强度损失比对照图

2.5 冻融性分析

作为路基填筑材料，还要经受得起反复的冻融循环，为此，试验测得了不同掺量固化剂下5次冻融循环下的BDR值(见图3)。从图中可以看到，随着固化剂掺量的增加，固化淤泥的BDR值逐渐升高，相同掺量情况下，固化剂B的BDR值要优于固化剂A，且均>60%，表明固化剂B固化淤泥具有更佳的抗冻性能。

图3 BDR值与固化剂掺量关系图

3 淤泥固化技术施工工艺及质量控制

3.1 施工准备工作

要保证固化淤泥路基填筑的质量就必须做好施工前的准备工作：(1)施工设备的合理选择，路拌法和场拌法是常用的两种施工工艺，要根据现场实际情况，合理选择施工设备；(2)做好施工测量工作，做到合理化、规范化、准确化；(3)做好路基基底准备工作，采用冲击压实法可有效减小固化淤泥填筑过后的工后沉降量；(4)要选择合理的原材料，固化剂类型的选择是一大关键，针对当地淤泥的不同性质，选择适宜的固化剂，能够从固化效果和经济成本上起到很大的作用。

3.2 施工工艺

淤泥含水量过大，若直接在路基上施工，水就会渗入路基下部或者进入已铺筑好的下层路基中，造成基底的潜在病害。针对淤泥不同的含水率，要选择适宜的施工工艺，一般而言，路拌法适合淤泥含水量<25%的情况，场拌法则适合应用于含水量>25%的情况。

3.3 施工质量的管控

固化淤泥施工质量的控制主要做：(1)做好施工过程中的排水工作；(2)保证固化淤泥的级配合理(包括颗粒粒径和均匀性)；(3)全程把控淤泥的含水率和固化剂掺量，保证最佳固化效果；(4)认真做好施工过程中的试验检测和验收工作；(5)做好工后沉降观测。

4 结语

本文以滨海地区淤泥为例，基于室内试验，通过对不同种类固化剂和掺量下的淤泥物理力学及工程指标系统的对比研究，认为10%水泥+4%V粉+一定量掺量的生石灰的固化剂更适于本文研究滨海地区的淤泥固化。同时，针对滨海固化淤泥路基填筑的施工工艺和质量控制进行了分析，对滨海淤泥固化技术的应用和推广具有一定的现实意义。