公路路基填筑施工中河道淤泥的应用

杨海辉

（赞皇县交通运输局公路服务保障中心，河北 石家庄 051230）

0 引言

河道淤泥由河底的沉积物及底泥组成，因其性质特殊，无法直接作为填料使用。河道开展疏浚工程时，会在较短的时间内产生大量的淤泥，为使这部分淤泥能够得到有效利用，需要找到一种能够快速处治的方法，实现河道淤泥变废为宝的目标，减轻淤泥排放对环境的污染和破坏。通过对河道淤泥的适当处治后，可将其作为路基填料，用于公路工程建设。

1 工程概况

某公路全长14.56km，按照一级公路标准建设，路基宽度为26m，行车时速为80km/h，整体单幅式路面，采用沥青混凝土面层，使用年限为15年，设计为双向四车道。路基以粉质黏土为主，原定采用8%石灰土作为填料，处理路面底面以下40cm 的范围。为使公路附近河道开挖的淤泥得到有效处理，决定将厚度为20cm的石灰土填料用经过处治后的淤泥替代替。

2 河道淤泥的应用

2.1 河道淤泥作为路基填料的改良措施

2.1.1 改善淤泥性质

在路基建筑中，河道淤泥作为填料要增强自身工程特性，按照规程规定控制预拌和过程，确定翻晒淤泥的时长，降低淤泥含水量；河道淤泥材料的选择要以确定淤泥性质特点为前提，针对不同性质采用不同的处治方法，改善淤泥物理化学性能指标。

2.1.2 选用固化材料

淤泥固化材料选用建筑废料、优质土、石灰和垃圾炉渣，以保证有效改善淤泥性能。

（1）建筑废料。废料颗粒具备吸水力强、黏聚性低的特性，在淤泥中掺入建筑废料，可以利用建筑废料的特性吸收淤泥中的过量水分，使淤泥含水量达到填筑材料要求。增强淤泥作为填料的承载力。

（2）优质土。优质土来源广泛，将优质土与河道淤泥拌和，能够使拌和物达到路基填料性能要求，拌和物可以直接用于路基填筑。

（3）垃圾炉渣。垃圾炉渣与粉煤灰的活性成分相似，其吸水能力较强，可以用垃圾炉渣替代部分粉煤灰作为固化材料，将垃圾炉渣与河道淤泥拌和，降低淤泥含水量，提高淤泥填料的承载力[1]。

（4）石灰。石灰能够改良黏土类土壤的性能，因黏土类土壤与河道淤泥性质相似度较高，因此可以采用石灰拌和淤泥作为路基填料；石灰土掺入淤泥后，石灰土会与淤泥中的水发生离子交换反应、碳酸化反应、氢氧化钙结晶反应等，使反应物能够中和淤泥微粒间的部分电荷，降低淤泥颗粒的表面张力以及淤泥塑性指标、液限含水量指标等；离子交换反应是石灰遇水生成氢氧化钠，解离成钙离子和氢氧离子，钙离子与钠离子、钾离子发生离子交换，并在反应中释放大量的热，热量会加速淤泥中的水分蒸发，降低含水量；氢氧化钙结晶反应是石灰遇水形成晶体，晶体与土粒结合形成共晶体，增强淤泥中的水稳定性；碳酸化感应是氢氧化钙与二氧化碳发生反应生成碳酸氢钙，该物质的胶结性强，可起到加固淤泥的作用；火山灰反应是在石灰碱性解离下激活铝矿物、活性硅等物质，形成胶结物，促使胶结物转化为晶体状态，增强石灰土刚度。

2.1.3 优化施工工艺

（1）在路基填筑施工中，针对河道淤泥填料的性质特点，合理安排施工进度，确定施工工艺，规划施工场地，明确施工技术要求，强化淤泥填筑施工质量控制。

（2）填筑施工要控制淤泥晾晒时间，试验检测材料参数，保证材料性能达到路基填筑材料的性能要求；强化质量检测，在路基填筑施工中要落实材料指标试验检测制度，严格控制淤泥加固材料指标，增加试验检测频率，及时发现和解决问题。

2.2 确定生产配合比

河道淤积可以采用建筑废料、优质土、石灰及炉渣等材料处治，选用的不同材料处治后，得到的淤泥路用性能有所差别。相关研究结果表明，用石灰对河道淤泥固化处理后，获得的各项指标均与路基填筑施工规范的规定要求相符，与其他处治方式相比，经石灰固化处治后的淤泥承载力更高。

2.2.1 液塑限试验

分别选用6%和8%两个石灰掺量，开展液塑限试验，具体结果如下：石灰掺入量为6%时，固化淤泥的液限为42.9%，塑限为27.1%，塑性指数为15.8；石灰掺入量为8%时，固化淤泥的液限和塑限都有所增加，前者为45%，后者为28.4%，塑性指数为16.6[2]。

2.2.2 击实试验

通过对石灰产量为6%和8%的淤泥混合料做标准击实试验后，得到最大干密度及最佳含水量，具体结果如下：掺量为6%的淤泥混合料最大干密度和最佳含水量分别为1.675g/cm³和19%；掺量为8%的淤泥混合料为1.658g/cm³和17%[3]。

2.2.3 CBR试验

CBR是加州承载比的简称，按照击实试验所得的结果，依据规范规定的95%压实度，对试件进行制作，测定CBR值。石灰掺量为6%的淤泥混合料CBR为8.8；掺量8%的淤泥混合料CBR为11.4，前者的压实度为95.2%，后者的压实度为95.8%[4]。

通过上述试验结果可以看出，石灰掺量6%和8%的淤泥混合料各项指标均符合公路路基相关规范的规定要求。遵循经济性原则，将石灰固化淤泥的配合比确定为6%石灰掺量[5]。

2.3 施工要点

2.3.1 基层处理

使用河道淤泥对路基填筑前，应先处理地基表层，将各种杂物全部清除干净，包括草皮、垃圾等，清理完毕后，用平地机初步找平。零填方路段的压实度应当达到95%以上，填方路基表层压实度应达到90%以上[6]。若是无法达到压实度要求，则可采用翻拌的方法，向土中掺入6%的石灰，以满足压实度要求。

2.3.2 淤泥混合料拌制

（1）在淤泥混合料拌制前，应按照相关资料，准确计算出路基填筑所需的淤泥及固化处理用的石灰体积。

（2）从埋场用自卸式运输车将淤泥运至预拌现场，并在正式拌制前，测定淤泥的含水量，根据含水情况，看是否能够直接预拌。若是含水量不超过40%，则可直接拌和，如果超过40%，可以采用晾晒的方法降低含水量，并在晾晒阶段，定期测试含水量的变化情况，只要降至40%以下，便可预拌[7]。需要注意的是，暂时不用的淤泥，应堆放到指定地点，并采取有效的防护措施，避免污染环境。

（3）按照体积比，以分层摊铺的方法，对淤泥进行预拌，具体做法如下：将对应掺灰比例的淤泥，以50cm的厚度摊铺，随后在其上摊铺石灰，通过挖掘机翻料，静置24h再次翻料，并继续静置24h，检测淤泥混合料的含水量，达到20%左右，便可停止翻料。

2.3.3 初平碾压

（1）淤泥混合料摊铺后，可先用压路基静压一遍，经过静压之后，摊铺层不平整的部位会随之显现，此时使用平地机刮平，并以人工的方式整平，最后以压路机稳压一遍即可。

（2）在对淤泥混合料碾压前，应测定含水量，以大于最佳含水量2%为宜，当摊铺层的厚度在20cm以内时，可选用吨位在18t以上的压路机碾压，若是厚度超过20cm，则必须以分层的方法摊铺，并逐层碾压密实[8]。碾压作业时，需严格执行相关规范的规定要求，以确保压实质量[9]。

2.4 技术措施

河道淤泥是一种性质较为特殊的土体，其液限超过60%，透水性比较差，因塑性指数比较大，当淤泥干燥后会变得非常坚硬。不仅如此，河道淤泥的可塑性大、膨胀性强，存在显著的毛细现象，被水体侵入后，可以长时间保持水分，而此时的承载力会大幅度降低。

2.4.1 关键工序控制

（1）在河道淤泥混合料预拌过程中，应严格控制含水量，确保混合料的均匀性[10]。预拌是制备淤泥混合料的一道重要工序，主要作用是使淤泥中所含水体的蒸发速度进一步加快，随着水分的蒸发，含水量会达到最佳含水量范围内。向淤泥中加入适量的掺和料，可以使淤泥的工程性质发生改变，经过改良后的淤泥，能够满足现行规范标准对路基填料的要求。在该环节中，应对淤泥混合料的含水量快速调整，使含水量保持在最佳含水量范围内，以此来满足压实要求，除了可以大幅度缩短工期外，还能保证淤泥混合料的拌制质量[11]。具体操作时，可采用层铺预拌法，并在淤泥混合料预拌前，先对淤泥全面翻晒，其中的土块必须全部耙碎，增强掺加料加入后的拌和效果，使拌制出来的淤泥混合料更加均匀。

（2）在淤泥混合料拌和过程中，应严格控制配合比。依据试验室给出的生产配合比，通过换算的方法，得出松铺厚度，据此量测出淤泥土、掺加料的填筑高度，对上土和上灰的比例加以控制。使用石灰对淤泥固化处理时，因石灰总体掺入量比较少，可能会造成拌和不均匀，所以在操作时，应避免局部石灰用量过多，导致起皮的现象发生。同时应保证石灰的含量达标，以免造成强度下降。试验结果表明，石灰固化体的强度与掺入的石灰量在一定范围内成正比，当掺入量超出范围后，固化体的强度不升反降。故此，以石灰对河道淤泥处理时，应控制好掺加量，不宜过多或过少，适量即可。加入石灰后的淤泥需要经过较长的时间才能形成加固土，这个过程相对比较缓慢，为达到承载力的要求，可对淤泥混合料充分压实，通过压实提高淤泥层的密实度。

（3）淤泥的透水性比较差，导致淤泥的含水量降速极为缓慢。不仅如此，淤泥中的有机质含量非常高，所以在整平、碾压前，应对淤泥做翻晒处理，并根据相关规范标准的规定要求，测定含水量，使含水量控制在最佳含水量的±1%以内。通常情况下，淤泥含水量不超过25%时，土颗粒的粒径较大，此时不容易碾压密实。为达到压实质量要求，可在碾压机械设备选择和碾压遍数确定时，对粒径较大的土颗粒做破碎处理，经破碎后，淤泥能够与石灰充分接触，水化反应的面积随之增加。河道淤泥的结构相对比较松散，导致淤泥的压缩系数比较大，若是压实不充分，则无法使松散的结构变得密实。故此，应对淤泥层的压实度严格控制，通过充分压实，改善淤泥的压缩性，减少工后沉降的产生，提高路基填筑质量。

2.4.2 环境保护措施

使用河道淤泥填筑路基时，应采取合理可行的方法和措施，对作业现场的环境加以保护，避免造成环境污染。具体的环保措施如下：

（1）淤泥填筑路基的过程中，雨水径流会对施工现场周边的环境造成不利影响，为解决这一问题，可在适宜的位置处修筑排水沟，以此来收集并排出雨水，避免路基中的污染物在雨水径流的作用下扩散。

（2）本工程中，公路南侧存在大量的农田，为避免淤泥填筑路基施工对农田造成污染，可在农田与公路之间修筑一条绿化带作为缓冲带，并在其中栽植本土树种，提升环保效果。

3 结语

路基建筑中，河道淤泥作为填料要增强自身工程特性，按照规程规定控制预拌和过程，确定翻晒淤泥的时长，降低淤泥含水量[12]；河道淤泥材料的选择应以确定淤泥性质特点为前提，针对不同性质采用不同的处治方法，有效改善淤泥物理化学性能指标。淤泥固化材料选用建筑废料、优质土、石灰和垃圾炉渣，以保证有效改善淤泥性能。在路基填筑施工中，针对河道淤泥填料的性质特点，合理安排施工进度，确定施工工艺，规划施工场地，明确施工技术要求，强化淤泥填筑施工质量管控。在河道淤泥混合料预拌过程中，应严格控制含水量，确保混合料的均匀性。在淤泥混合料拌和过程中，应严格控制配合比。淤泥经石灰处治后，其各方面性能均可满足路基填筑要求，大量河道淤泥被作为填料用于路基工程中，减轻了淤泥对环境的污染，其他填料的用量大幅度减少，达到节约资源的目标。