楊海輝

（贊皇縣交通運輸局公路服務保障中心，河北 石家莊 051230）

0 引言

河道淤泥由河底的沉積物及底泥組成，因其性質特殊，無法直接作為填料使用。河道開展疏浚工程時，會在較短的時間內產生大量的淤泥，為使這部分淤泥能夠得到有效利用，需要找到一種能夠快速處治的方法，實現河道淤泥變廢為寶的目標，減輕淤泥排放對環(huán)境的污染和破壞。通過對河道淤泥的適當處治后，可將其作為路基填料，用于公路工程建設。

1 工程概況

某公路全長14.56km，按照一級公路標準建設，路基寬度為26m，行車時速為80km/h，整體單幅式路面，采用瀝青混凝土面層，使用年限為15年，設計為雙向四車道。路基以粉質黏土為主，原定采用8%石灰土作為填料，處理路面底面以下40cm 的范圍。為使公路附近河道開挖的淤泥得到有效處理，決定將厚度為20cm的石灰土填料用經過處治后的淤泥替代替。

2 河道淤泥的應用

2.1 河道淤泥作為路基填料的改良措施

2.1.1 改善淤泥性質

在路基建筑中，河道淤泥作為填料要增強自身工程特性，按照規(guī)程規(guī)定控制預拌和過程，確定翻曬淤泥的時長，降低淤泥含水量；河道淤泥材料的選擇要以確定淤泥性質特點為前提，針對不同性質采用不同的處治方法，改善淤泥物理化學性能指標。

2.1.2 選用固化材料

淤泥固化材料選用建筑廢料、優(yōu)質土、石灰和垃圾爐渣，以保證有效改善淤泥性能。

（1）建筑廢料。廢料顆粒具備吸水力強、黏聚性低的特性，在淤泥中摻入建筑廢料，可以利用建筑廢料的特性吸收淤泥中的過量水分，使淤泥含水量達到填筑材料要求。增強淤泥作為填料的承載力。

（2）優(yōu)質土。優(yōu)質土來源廣泛，將優(yōu)質土與河道淤泥拌和，能夠使拌和物達到路基填料性能要求，拌和物可以直接用于路基填筑。

（3）垃圾爐渣。垃圾爐渣與粉煤灰的活性成分相似，其吸水能力較強，可以用垃圾爐渣替代部分粉煤灰作為固化材料，將垃圾爐渣與河道淤泥拌和，降低淤泥含水量，提高淤泥填料的承載力[1]。

（4）石灰。石灰能夠改良黏土類土壤的性能，因黏土類土壤與河道淤泥性質相似度較高，因此可以采用石灰拌和淤泥作為路基填料；石灰土摻入淤泥后，石灰土會與淤泥中的水發(fā)生離子交換反應、碳酸化反應、氫氧化鈣結晶反應等，使反應物能夠中和淤泥微粒間的部分電荷，降低淤泥顆粒的表面張力以及淤泥塑性指標、液限含水量指標等；離子交換反應是石灰遇水生成氫氧化鈉，解離成鈣離子和氫氧離子，鈣離子與鈉離子、鉀離子發(fā)生離子交換，并在反應中釋放大量的熱，熱量會加速淤泥中的水分蒸發(fā)，降低含水量；氫氧化鈣結晶反應是石灰遇水形成晶體，晶體與土粒結合形成共晶體，增強淤泥中的水穩(wěn)定性；碳酸化感應是氫氧化鈣與二氧化碳發(fā)生反應生成碳酸氫鈣，該物質的膠結性強，可起到加固淤泥的作用；火山灰反應是在石灰堿性解離下激活鋁礦物、活性硅等物質，形成膠結物，促使膠結物轉化為晶體狀態(tài)，增強石灰土剛度。

2.1.3 優(yōu)化施工工藝

（1）在路基填筑施工中，針對河道淤泥填料的性質特點，合理安排施工進度，確定施工工藝，規(guī)劃施工場地，明確施工技術要求，強化淤泥填筑施工質量控制。

（2）填筑施工要控制淤泥晾曬時間，試驗檢測材料參數，保證材料性能達到路基填筑材料的性能要求；強化質量檢測，在路基填筑施工中要落實材料指標試驗檢測制度，嚴格控制淤泥加固材料指標，增加試驗檢測頻率，及時發(fā)現和解決問題。

2.2 確定生產配合比

河道淤積可以采用建筑廢料、優(yōu)質土、石灰及爐渣等材料處治，選用的不同材料處治后，得到的淤泥路用性能有所差別。相關研究結果表明，用石灰對河道淤泥固化處理后，獲得的各項指標均與路基填筑施工規(guī)范的規(guī)定要求相符，與其他處治方式相比，經石灰固化處治后的淤泥承載力更高。

2.2.1 液塑限試驗

分別選用6%和8%兩個石灰摻量，開展液塑限試驗，具體結果如下：石灰摻入量為6%時，固化淤泥的液限為42.9%，塑限為27.1%，塑性指數為15.8；石灰摻入量為8%時，固化淤泥的液限和塑限都有所增加，前者為45%，后者為28.4%，塑性指數為16.6[2]。

2.2.2 擊實試驗

通過對石灰產量為6%和8%的淤泥混合料做標準擊實試驗后，得到最大干密度及最佳含水量，具體結果如下：摻量為6%的淤泥混合料最大干密度和最佳含水量分別為1.675g/cm3和19%；摻量為8%的淤泥混合料為1.658g/cm3和17%[3]。

2.2.3 CBR試驗

CBR是加州承載比的簡稱，按照擊實試驗所得的結果，依據規(guī)范規(guī)定的95%壓實度，對試件進行制作，測定CBR值。石灰摻量為6%的淤泥混合料CBR為8.8；摻量8%的淤泥混合料CBR為11.4，前者的壓實度為95.2%，后者的壓實度為95.8%[4]。

通過上述試驗結果可以看出，石灰摻量6%和8%的淤泥混合料各項指標均符合公路路基相關規(guī)范的規(guī)定要求。遵循經濟性原則，將石灰固化淤泥的配合比確定為6%石灰摻量[5]。

2.3 施工要點

2.3.1 基層處理

使用河道淤泥對路基填筑前，應先處理地基表層，將各種雜物全部清除干凈，包括草皮、垃圾等，清理完畢后，用平地機初步找平。零填方路段的壓實度應當達到95%以上，填方路基表層壓實度應達到90%以上[6]。若是無法達到壓實度要求，則可采用翻拌的方法，向土中摻入6%的石灰，以滿足壓實度要求。

2.3.2 淤泥混合料拌制

（1）在淤泥混合料拌制前，應按照相關資料，準確計算出路基填筑所需的淤泥及固化處理用的石灰體積。

（2）從埋場用自卸式運輸車將淤泥運至預拌現場，并在正式拌制前，測定淤泥的含水量，根據含水情況，看是否能夠直接預拌。若是含水量不超過40%，則可直接拌和，如果超過40%，可以采用晾曬的方法降低含水量，并在晾曬階段，定期測試含水量的變化情況，只要降至40%以下，便可預拌[7]。需要注意的是，暫時不用的淤泥，應堆放到指定地點，并采取有效的防護措施，避免污染環(huán)境。

（3）按照體積比，以分層攤鋪的方法，對淤泥進行預拌，具體做法如下：將對應摻灰比例的淤泥，以50cm的厚度攤鋪，隨后在其上攤鋪石灰，通過挖掘機翻料，靜置24h再次翻料，并繼續(xù)靜置24h，檢測淤泥混合料的含水量，達到20%左右，便可停止翻料。

2.3.3 初平碾壓

（1）淤泥混合料攤鋪后，可先用壓路基靜壓一遍，經過靜壓之后，攤鋪層不平整的部位會隨之顯現，此時使用平地機刮平，并以人工的方式整平，最后以壓路機穩(wěn)壓一遍即可。

（2）在對淤泥混合料碾壓前，應測定含水量，以大于最佳含水量2%為宜，當攤鋪層的厚度在20cm以內時，可選用噸位在18t以上的壓路機碾壓，若是厚度超過20cm，則必須以分層的方法攤鋪，并逐層碾壓密實[8]。碾壓作業(yè)時，需嚴格執(zhí)行相關規(guī)范的規(guī)定要求，以確保壓實質量[9]。

2.4 技術措施

河道淤泥是一種性質較為特殊的土體，其液限超過60%，透水性比較差，因塑性指數比較大，當淤泥干燥后會變得非常堅硬。不僅如此，河道淤泥的可塑性大、膨脹性強，存在顯著的毛細現象，被水體侵入后，可以長時間保持水分，而此時的承載力會大幅度降低。

2.4.1 關鍵工序控制

（1）在河道淤泥混合料預拌過程中，應嚴格控制含水量，確保混合料的均勻性[10]。預拌是制備淤泥混合料的一道重要工序，主要作用是使淤泥中所含水體的蒸發(fā)速度進一步加快，隨著水分的蒸發(fā)，含水量會達到最佳含水量范圍內。向淤泥中加入適量的摻和料，可以使淤泥的工程性質發(fā)生改變，經過改良后的淤泥，能夠滿足現行規(guī)范標準對路基填料的要求。在該環(huán)節(jié)中，應對淤泥混合料的含水量快速調整，使含水量保持在最佳含水量范圍內，以此來滿足壓實要求，除了可以大幅度縮短工期外，還能保證淤泥混合料的拌制質量[11]。具體操作時，可采用層鋪預拌法，并在淤泥混合料預拌前，先對淤泥全面翻曬，其中的土塊必須全部耙碎，增強摻加料加入后的拌和效果，使拌制出來的淤泥混合料更加均勻。

（2）在淤泥混合料拌和過程中，應嚴格控制配合比。依據試驗室給出的生產配合比，通過換算的方法，得出松鋪厚度，據此量測出淤泥土、摻加料的填筑高度，對上土和上灰的比例加以控制。使用石灰對淤泥固化處理時，因石灰總體摻入量比較少，可能會造成拌和不均勻，所以在操作時，應避免局部石灰用量過多，導致起皮的現象發(fā)生。同時應保證石灰的含量達標，以免造成強度下降。試驗結果表明，石灰固化體的強度與摻入的石灰量在一定范圍內成正比，當摻入量超出范圍后，固化體的強度不升反降。故此，以石灰對河道淤泥處理時，應控制好摻加量，不宜過多或過少，適量即可。加入石灰后的淤泥需要經過較長的時間才能形成加固土，這個過程相對比較緩慢，為達到承載力的要求，可對淤泥混合料充分壓實，通過壓實提高淤泥層的密實度。

（3）淤泥的透水性比較差，導致淤泥的含水量降速極為緩慢。不僅如此，淤泥中的有機質含量非常高，所以在整平、碾壓前，應對淤泥做翻曬處理，并根據相關規(guī)范標準的規(guī)定要求，測定含水量，使含水量控制在最佳含水量的±1%以內。通常情況下，淤泥含水量不超過25%時，土顆粒的粒徑較大，此時不容易碾壓密實。為達到壓實質量要求，可在碾壓機械設備選擇和碾壓遍數確定時，對粒徑較大的土顆粒做破碎處理，經破碎后，淤泥能夠與石灰充分接觸，水化反應的面積隨之增加。河道淤泥的結構相對比較松散，導致淤泥的壓縮系數比較大，若是壓實不充分，則無法使松散的結構變得密實。故此，應對淤泥層的壓實度嚴格控制，通過充分壓實，改善淤泥的壓縮性，減少工后沉降的產生，提高路基填筑質量。

2.4.2 環(huán)境保護措施

使用河道淤泥填筑路基時，應采取合理可行的方法和措施，對作業(yè)現場的環(huán)境加以保護，避免造成環(huán)境污染。具體的環(huán)保措施如下：

（1）淤泥填筑路基的過程中，雨水徑流會對施工現場周邊的環(huán)境造成不利影響，為解決這一問題，可在適宜的位置處修筑排水溝，以此來收集并排出雨水，避免路基中的污染物在雨水徑流的作用下擴散。

（2）本工程中，公路南側存在大量的農田，為避免淤泥填筑路基施工對農田造成污染，可在農田與公路之間修筑一條綠化帶作為緩沖帶，并在其中栽植本土樹種，提升環(huán)保效果。

3 結語

路基建筑中，河道淤泥作為填料要增強自身工程特性，按照規(guī)程規(guī)定控制預拌和過程，確定翻曬淤泥的時長，降低淤泥含水量[12]；河道淤泥材料的選擇應以確定淤泥性質特點為前提，針對不同性質采用不同的處治方法，有效改善淤泥物理化學性能指標。淤泥固化材料選用建筑廢料、優(yōu)質土、石灰和垃圾爐渣，以保證有效改善淤泥性能。在路基填筑施工中，針對河道淤泥填料的性質特點，合理安排施工進度，確定施工工藝，規(guī)劃施工場地，明確施工技術要求，強化淤泥填筑施工質量管控。在河道淤泥混合料預拌過程中，應嚴格控制含水量，確保混合料的均勻性。在淤泥混合料拌和過程中，應嚴格控制配合比。淤泥經石灰處治后，其各方面性能均可滿足路基填筑要求，大量河道淤泥被作為填料用于路基工程中，減輕了淤泥對環(huán)境的污染，其他填料的用量大幅度減少，達到節(jié)約資源的目標。