冀士文

（中建路橋集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

通過(guò)對(duì)大量公路工程軟基的考察與分析可知，淤泥是公路工程軟基最主要的組成部分，針對(duì)以淤泥為主的公路工程軟基，若能借助淤泥固化的方法來(lái)處理，則可達(dá)到事半功倍的效果。然而，這需要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證該項(xiàng)技術(shù)在軟基處理的可行性，而且還需要結(jié)合軟基處理要求制定合理可行的施工方法。

1 淤泥固化技術(shù)簡(jiǎn)介

在疏浚工程中難免產(chǎn)生很多淤泥，這些淤泥不僅有很高的含水量，而且強(qiáng)度低，運(yùn)輸困難，機(jī)械設(shè)備難以在其表面通行。另外，在底泥當(dāng)中往往還有很多有機(jī)質(zhì)與重金屬，如果未進(jìn)行有效的處理，將造成嚴(yán)重的污染。對(duì)持續(xù)增加的淤泥進(jìn)行處理，使其實(shí)現(xiàn)資源化利用，是當(dāng)前的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題。固化處理是現(xiàn)階段針對(duì)淤泥最常用也是最有效的一種方法，完成固化的淤泥可以直接作為填方材料在諸多工程中使用，同時(shí)道路中存在的淤泥軟基也可采用固化技術(shù)進(jìn)行處理，使淤泥成為路基的填方材料[1]。

由于淤泥具有較高的含水率、液限、塑性指數(shù)、有機(jī)質(zhì)含量和流變性，所以在道路工程中需采取針對(duì)性措施來(lái)改善淤泥性質(zhì)，確定適宜的固化材料，并對(duì)施工進(jìn)行科學(xué)合理的安排，對(duì)淤泥固化每一項(xiàng)指標(biāo)均進(jìn)行嚴(yán)格控制等，同時(shí)還要重視質(zhì)量檢測(cè)，以保證淤泥固化后的壓實(shí)度、抗壓強(qiáng)度及承載比等指標(biāo)均能達(dá)到要求。為確定淤泥固化技術(shù)能否在公路工程軟基處理中使用，并達(dá)到理想處理效果，以下進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。

2 試驗(yàn)材料及方法

2.1 底泥

試驗(yàn)中按照隨機(jī)原則在某道路工程中選取淤泥，將其作為本次試驗(yàn)的主要研究對(duì)象，經(jīng)初步測(cè)定，所選取的淤泥的主要技術(shù)指標(biāo)為：①含水率：59.25%；②有機(jī)質(zhì)含量：6.18%；③pH值：6.99；④粒徑：粒徑小于0.005mm的顆粒占32.68%，粒徑在0.005～0.05mm的顆粒占64.28%，粒徑超過(guò)0.05mm的顆粒占3.04%。

2.2 固化劑

可在淤泥中使用的固化劑有很多種類型，最為常用是水泥基固化劑，采用這種固化劑能增強(qiáng)土壤自身承載力，適用于黏土類土壤中。在本次試驗(yàn)中，向淤泥中適量添加該固化劑進(jìn)行固化處理，然后通過(guò)檢測(cè)固化后土體的各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)確定能否達(dá)到路基要求，這些指標(biāo)包括壓實(shí)度、含水率與承載比。根據(jù)現(xiàn)有的研究成果可知，在添加固化劑后淤泥將發(fā)生一系列反應(yīng)，如碳酸化、絮凝和火山灰反應(yīng)，在這些反應(yīng)完成后，土體強(qiáng)度將得到顯著的提高[2]。

2.3 測(cè)定方法

在本次試驗(yàn)過(guò)程中主要采用下列方法完成測(cè)定：①pH值的測(cè)定借助便攜式pH計(jì)完成；②含水率的測(cè)定借助烘箱及天平完成；③有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定借助馬弗爐完成；④顆粒的粒徑分布情況測(cè)定借助Mastersize-2000型馬爾文激光粒度儀完成；⑤壓實(shí)度測(cè)定借助標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀完成；⑥承載比，即CBR值的測(cè)定按照相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程完成；⑦無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的測(cè)定借助應(yīng)變控制式無(wú)側(cè)限壓縮儀完成。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

（1）淤泥完成固化后，其最佳含水率和素土十分接近，需對(duì)其最佳含水率及最大干密度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。因土樣的實(shí)際含水率比最大含水率高很多，所以應(yīng)先采用風(fēng)干法對(duì)土樣含水率進(jìn)行調(diào)整，確保土樣實(shí)際含水率可以在最佳含水率的兩側(cè)分布。完成含水率調(diào)整后開(kāi)展擊實(shí)試驗(yàn)，以此獲得擊實(shí)曲線。根據(jù)擊實(shí)曲線，本次試驗(yàn)選取的三組土樣，其最佳含水率為15.6%、17.7%和19.6%，最大干密度為1.79g/cm3、1.85g/cm3和1.88g/cm3。

（2）以上述最佳含水率與最大干密度為依據(jù)，對(duì)每組土樣需要的濕土數(shù)量進(jìn)行初步估算，然后按照確定的濕土數(shù)量的5%、10%、15%及20%進(jìn)行固化劑用量確定，采用人工通過(guò)連續(xù)攪拌達(dá)到均勻后，將其分成三層放到試模當(dāng)中，之后進(jìn)行逐層擊實(shí)，此時(shí)要注意在加入下層之前需對(duì)表面進(jìn)行拉毛處理。

采用以上方法完成試件的制備之后，需先靜置24h再進(jìn)行脫模，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)連續(xù)養(yǎng)護(hù)，并在試驗(yàn)開(kāi)始前1d將試件取出浸水，將試件表面的積水擦干后，利用修土刀將試件的上下兩個(gè)表面修平，采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)開(kāi)始試驗(yàn)，以確定不同試件的抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)時(shí)的加荷速率按照1mm/min控制[3]。經(jīng)試驗(yàn)可知，隨著固化劑添加數(shù)量不斷增加以及齡期的不斷增長(zhǎng)，三組試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均逐步提高，且增幅也明顯加快，三組試件有基本相同的強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律。此外，通過(guò)與相關(guān)技術(shù)規(guī)程的對(duì)比，固化后的淤泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到路基要求。

（3）根據(jù)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可知，在不同位置選取的淤泥，其強(qiáng)度指標(biāo)極為相似，所以在之后的承載比試驗(yàn)過(guò)程中，僅需對(duì)其中一組土樣進(jìn)行試驗(yàn)，相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果為：①當(dāng)固化劑添加量為5%時(shí)，3d、7d、14d與21d齡期的固化土承載比（CBR值）分別為0.77%、0.86%、1.10%和1.10%；②當(dāng)固化劑添加量為10%時(shí)，3d、7d、14d與21d齡 期 的 固 化 土 承 載 比（CBR值）分別為1.46%、1.91%、2.43%和2.43%；③當(dāng)固化劑添加量為15%時(shí)，3d、7d、14d與21d齡期的固化土承載比（CBR值）分別為2.29%、2.43%、2.71%和2.86%；④當(dāng)固化劑添加量為20%時(shí)，3d、7d、14d與21d齡期的固化土承載比（CBR值）分別為2.86%、3.29%、3.71%和4.29%。

從以上試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)固化劑的添加量為5%時(shí)，固化土的承載比（CBR值）不能達(dá)到路基要求，而當(dāng)固化劑的添加量達(dá)到10%以上時(shí)，固化土的承載比（CBR值）則可以達(dá)到路基要求，但要注意，若按照10%的添加量添加固化劑，則要對(duì)固化土連續(xù)養(yǎng)護(hù)至少14d才能使固化土的承載比（CBR值）達(dá)到要求[4]。

4 配方設(shè)計(jì)

對(duì)公路路基而言，壓實(shí)度、承載比與抗壓強(qiáng)度是衡量其質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，基于此，在施工中必須對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。因目前還比較缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范對(duì)路基淤泥固化處理也沒(méi)有提出細(xì)致的要求，所以施工中要加強(qiáng)質(zhì)量控制，并做好質(zhì)量檢測(cè)。基于以上試驗(yàn)結(jié)果以及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，由于在淤泥中適量添加固化劑形成的固化土滿足路基對(duì)壓實(shí)度、強(qiáng)度及承載比的要求，所以在現(xiàn)場(chǎng)施工中可借助此法直接改良路基淤泥，但要達(dá)到理想的固化效果，在充分考慮安全系數(shù)的基礎(chǔ)上，建議將固化劑的添加量確定為最高值，即20%，以此確保固化土有足夠的強(qiáng)度與承載比[5]。

5 施工方法及控制

5.1 施工方法

5.1.1 施工工藝流程

淤泥固化施工工藝流程為：下承層驗(yàn)收→施工放樣→包邊土施工→卸土并破碎→降水→攤鋪整平→畫(huà)方格網(wǎng)→撒布固化劑→拌和→攤鋪整平→碾壓→檢驗(yàn)→頂面封層。

5.1.2 下承層準(zhǔn)備

在下一層施工正式開(kāi)始前，應(yīng)保證各點(diǎn)位的坐標(biāo)均準(zhǔn)確無(wú)誤，且高程、平整度和壓實(shí)度數(shù)據(jù)都能達(dá)到規(guī)范要求，施工場(chǎng)地保持潔凈，沒(méi)有雜物。

5.1.3 攤鋪整平

借助反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行淤泥開(kāi)挖與裝車，然后由自卸車進(jìn)行運(yùn)輸。將淤泥土卸車完成后，采用機(jī)械和人工相配合的方式進(jìn)行整平，具體包含粗平、精平與局部整平。整平后利用壓路機(jī)連續(xù)輕壓2遍。為了使淤泥和固化劑之間混合均勻并達(dá)到要求的初始?jí)簩?shí)度，對(duì)于淤泥松鋪厚度，可初步選定為25cm。

5.1.4 撒布固化劑

在大面積撒布固化劑之前，應(yīng)先用石灰撒方格網(wǎng)，對(duì)1袋固化劑可以撒布的面積進(jìn)行計(jì)算，將固化劑均勻撒布到土基表面，其間由人工使用刮板將固化劑攤平、攤均勻，盡量保證每袋固化劑實(shí)際攤鋪面積保持一致。用于承裝固化劑的包裝袋不可在現(xiàn)場(chǎng)隨意丟棄，使用完畢后應(yīng)盡快回收處理，以免造成污染。

5.1.5 拌和

拌和借助專門的拌和機(jī)實(shí)施，拌和深度應(yīng)能達(dá)到下層5～10mm，確保上下層良好黏結(jié)，防止素土夾層的產(chǎn)生。拌和時(shí)應(yīng)確?；旌狭蠈?shí)際含水量與最佳含水量相差在±2%以內(nèi)，一般需重復(fù)拌和4遍。

5.1.6 攤鋪整平

根據(jù)要求的松鋪厚度借助推土機(jī)將拌和均勻的淤泥固化土攤鋪至初平，然后使用平地機(jī)按照要求的路拱進(jìn)行整形，采用壓路機(jī)以較快的速度靜壓1遍，促使?jié)撛诘牟黄秸幠軌蝻@現(xiàn)，最后采用平地機(jī)和人工加以終平。

5.1.7 碾壓

固化后的路基碾壓主要包括兩種，即振動(dòng)碾壓與沖擊碾壓。將固化后的淤泥鋪筑好后，應(yīng)先用振動(dòng)壓路機(jī)實(shí)施初始碾壓，在鋪筑完兩層后采用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行沖擊碾壓，壓實(shí)厚度一般按照50cm控制，通過(guò)沖擊碾壓，能有效提高路基整體壓實(shí)度，避免路基在施工完成后產(chǎn)生太大的沉降。振動(dòng)碾壓和沖擊碾壓存在的差異為：在碾壓厚度方面，振動(dòng)碾壓為單層，即25cm，而沖擊碾壓為雙層，即50cm；在碾壓遍數(shù)方面，振動(dòng)碾壓為6～8遍，而沖擊碾壓需達(dá)到20遍；在輪跡重疊方面，振動(dòng)碾壓為1/2輪寬，而沖擊碾壓為1/4輪寬；在縱向搭接寬度方面，振動(dòng)碾壓為不小于2m，沖擊碾壓為30～50cm；在碾壓順序方面，振動(dòng)碾壓為從外側(cè)碾壓至內(nèi)側(cè)，沖擊碾壓為先碾壓兩邊，再碾壓中間。

5.1.8 檢驗(yàn)

碾壓結(jié)束后檢查路基的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，如強(qiáng)度、厚度與壓實(shí)度，重點(diǎn)做好壓實(shí)度檢測(cè)。壓實(shí)度的檢測(cè)方法為核子密度儀法、環(huán)刀法與灌砂法，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇，優(yōu)先考慮采用核子密度儀法，以保證壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。經(jīng)檢測(cè)確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到要求后，即可對(duì)下一層進(jìn)行施工。

5.1.9 頂面封層

在路基的標(biāo)高達(dá)到需要進(jìn)行封層的位置后，采用黏土實(shí)施封層處理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，若無(wú)法及時(shí)進(jìn)行封層，則要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理。頂面封層材料為8%石灰土或二灰土，封層厚度為40cm，通過(guò)頂面封層能起到以下作用：其一，提高路基的整體強(qiáng)度，避免路面與路基間產(chǎn)生軟弱夾層；其二，提高頂部防水性能，減少或避免水進(jìn)入到路基范圍內(nèi)，導(dǎo)致路基破壞。

5.2 施工控制

為保證路基淤泥固化達(dá)到理想效果，首先要根據(jù)實(shí)際情況和各項(xiàng)要求制訂合理可行的施工方案，然后在現(xiàn)場(chǎng)施工中還要加強(qiáng)控制，具體的施工控制要點(diǎn)如下。

（1）先利用挖掘機(jī)對(duì)路基范圍內(nèi)存在的淤泥進(jìn)行適當(dāng)開(kāi)挖，然后利用挖掘機(jī)自帶抓斗對(duì)挖松的淤泥進(jìn)行破碎攪拌，使其達(dá)到基本均勻，確保土團(tuán)粒粒徑不超過(guò)20mm。如果經(jīng)初步測(cè)定發(fā)現(xiàn)路基范圍內(nèi)的淤泥有極高的含水率，則需采用絞吸等方法對(duì)其進(jìn)行必要的預(yù)處理，使固化處理前路基淤泥的實(shí)際含水率不超過(guò)50%～60%。

（2）按照設(shè)計(jì)階段確定的固化劑添加量向經(jīng)含水率檢測(cè)確認(rèn)合格的淤泥中均勻撒布固化劑，并利用挖掘機(jī)等一系列機(jī)械進(jìn)行攪拌，使固化劑在淤泥中的分布達(dá)到盡可能地均勻。在正式添加固化劑進(jìn)行攪拌之前，應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn)性攪拌，以此確定固化劑含量及均勻性能否達(dá)到要求，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)確認(rèn)合格后，再開(kāi)始正式攪拌。

（3）添加固化劑完成攪拌后，需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的悶料才能進(jìn)行攤鋪整平，以免攤鋪整平過(guò)程給固化土的均勻性造成影響。

（4）對(duì)固化土均勻性等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)測(cè)試達(dá)到預(yù)期要求后，開(kāi)始借助壓路機(jī)對(duì)固化土路基進(jìn)行碾壓。此時(shí)的碾壓和一般路基碾壓相同，都應(yīng)分層進(jìn)行，但要注意，每完成一層固化土碾壓，都要覆蓋一層薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，同時(shí)做好必要的整修。

（5）一層施工完成后，需按照要求的批次進(jìn)行承載比與強(qiáng)度檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)確認(rèn)與要求相符后，方可對(duì)上一層進(jìn)行施工。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，淤泥是公路工程軟土路基最常見(jiàn)的組成部分，若能在公路軟基處理中引入淤泥固化技術(shù)，一方面能省去對(duì)淤泥的挖除、運(yùn)輸和堆放等過(guò)程，另一方面直接采用固化劑對(duì)淤泥進(jìn)行改良處理，可降低淤泥對(duì)工程及環(huán)境造成的危害，同時(shí)還能減少其他填方材料的使用，在減少材料投入的同時(shí)，加快施工效率，縮短工期，降低成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。