淤泥固化在軟土基礎(chǔ)中應(yīng)用論文

1、淤泥固化在軟土基礎(chǔ)中應(yīng)用論文淺析淤泥固化在軟土基礎(chǔ)中的應(yīng)用【摘要】如何快速、有效地對體量龐大的灘涂淤泥、疏浚淤泥及建筑泥漿進(jìn)行“減量化、無害化、穩(wěn)定化、資源化”處理處置，是淤泥脫水固化技術(shù)的關(guān)鍵。當(dāng)前，單純的淤泥快速脫水技術(shù)難以有效地解決問題。將淤泥脫水技術(shù)與淤泥固化技術(shù)相結(jié)合，使豐富的灘涂淤泥變?yōu)橛行У幕靥畈牧?，同時解決河道疏浚淤泥、城市排水管系淤泥難以處理的問題，對于減少土石方的開采、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有著重要的意義。本文分析了淤泥軟土的形成、性質(zhì)，國內(nèi)外淤泥固化技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并對淤泥固化技術(shù)以及在軟土基礎(chǔ)中的應(yīng)用作了詳細(xì)闡述，以供口4二分同行參考。1、淤泥軟土的形成淤泥軟土

2、形成于第四紀(jì)晚期，屬于海相、河谷相、湖沼相、三角洲相等粘性沉積物或河流沖積物，分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地區(qū)，接近地表部分有厚度不等淤泥質(zhì)軟土。在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)物理化學(xué)和生物化學(xué)作用形成的，未固結(jié)的軟弱細(xì)?；驑O細(xì)粒土。屬現(xiàn)代新近沉積物。淤泥按粒度組成可以是粉土質(zhì)的或粘土質(zhì)的，細(xì)砂質(zhì)或極細(xì)砂質(zhì)的極少。海濱淤泥的粘土礦物以伊利石和蒙脫石為主，淡水淤泥則是以伊利石和高嶺石為主。淤泥含有較多的(2,3%)和多的(10,12%)有機(jī)質(zhì)，其含量隨深度而減少。淤泥的主要特性是:天然含水率高于液限，孔隙比多大于1.0；干密度小，只有0.8,0.9克/立方厘米；壓縮性特別高，壓力自9.8X

3、10帕增加到19.6X10帕?xí)r，壓縮系數(shù)為a1-2>0.05,壓力自9.8X10帕增加到29.4X10帕?xí)r壓縮系數(shù)a1-3>0.1;強(qiáng)度極低，常處于流動狀態(tài)，視為軟弱地基。淤泥按孔隙比可再細(xì)分為淤泥(孔隙比大于1.5)和淤泥質(zhì)土（孔隙比為1,1.5）。淤泥的自然結(jié)構(gòu)變化十分敏感，結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)度受力破壞后能自動復(fù)原，這就是所謂的觸變性。淤泥不宜作天然地基，因?yàn)樗鼤a(chǎn)生不均勻沉降，使建筑物產(chǎn)生裂縫、傾斜、影響正常使用。在淤泥上進(jìn)行建筑時必須采取人工加固措施。如壓密、夯實(shí)，用垂直砂井排水，加速淤泥固結(jié)。有時可采用柱基，或在建筑物上部采用適應(yīng)于不均勻沉降的剛性圈梁，沉降縫等結(jié)構(gòu)措施，以保證建

4、筑物的穩(wěn)定安全。2、淤泥軟土的性質(zhì)淤泥土物理性質(zhì):一是含有很多細(xì)顆粒及大量有機(jī)腐植質(zhì);二是顏色深灰色或暗綠色，有臭味;三是一般天然含水量在40%,70%之間，有的大于70%，孔隙比>1.0，天然容量在15,18kN/m3-之間。力學(xué)性質(zhì):強(qiáng)度極低，壓縮性大，透水性差。工程特性:地基承載力低，強(qiáng)度增長緩慢，加荷后易變形且不均勻，變形速率大且穩(wěn)定時間長，具有滲透性小、觸變性及流變性大的特點(diǎn)。3、淤泥固化技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀3.1 國內(nèi)現(xiàn)狀污泥中水分的存在形式一般分為三種:一是存在于污泥顆粒間隙中的游離水和間隙水，這部分水約占污泥水分的70%;二是存在于顆粒間毛細(xì)管中的毛細(xì)水，這部分水約占2

5、0%;三是存在于污泥顆粒內(nèi)部（包括細(xì)胞內(nèi)）的水和黏附在顆粒表面的附著水，這部分水約占10%。淤泥脫水固化技術(shù)在國內(nèi)的研究還處于初步階段，目前主要依靠物理原理應(yīng)用機(jī)械實(shí)現(xiàn)脫水固化，而化學(xué)高分子藥劑的應(yīng)用還處在小范圍的試驗(yàn)階段。3.2 國外現(xiàn)狀淤泥脫水固化技術(shù)的發(fā)展在美國、德國等發(fā)達(dá)國家相對較成熟，技術(shù)應(yīng)用的原理同樣以物理方法為主，依靠成熟的機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)脫水固化，在化學(xué)高分子應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展需進(jìn)一步成熟。本文以美國IMS公司的環(huán)保挖泥船及全機(jī)械式泥漿脫水固結(jié)裝置為例進(jìn)行說明。美國IMS公司介紹的環(huán)保挖泥船及全機(jī)械式泥漿脫水固結(jié)裝置可實(shí)現(xiàn)泥漿脫水固化一體化施工。脫水固化淤泥可達(dá)到的主要指標(biāo)有:1)作業(yè)

6、深度6.7m;2)泥漿排放體積:0,13.2m3/min;3)淤泥最大含固量:>35%。該項技術(shù)機(jī)械安裝使用條件對固化場地的自然條件要求較高，在一定范圍內(nèi)存在局限性。4、淤泥固化技術(shù)4.1 淤泥的分類淤泥可分為以下幾種:(1) 原淤泥:未經(jīng)淤泥處理的初沉淀淤泥。二沉剩余淤泥或兩者的混合淤泥。(2) 初沉淤泥:從初沉淀池排出的沉淀物。(3) 二沉淤泥:從二次沉淀池(或沉淀區(qū))排出的沉淀物。(4) 活性淤泥:曝氣池中繁殖的含有各種好氧微生物群體的絮狀體。(5) 消化淤泥:經(jīng)過好氧消化或厭氧消化的淤泥，所含有機(jī)物質(zhì)濃度有一定程度的降低，并趨于穩(wěn)定。(6) 回流淤泥:由二次沉淀(或沉淀區(qū))分離出

7、來，回流到曝氣池的活性淤泥。(7) 剩余淤泥:活性淤泥系統(tǒng)中從二次沉淀池(或沉淀區(qū))排出系統(tǒng)外的活性淤泥。(8) 淤泥氣:在淤泥厭氧消化時，有物分解所產(chǎn)生的氣體，主要成分為甲烷和二氧化碳，并有少量的氫、氮和硫化氫。俗稱沼氣。4.2 淤泥固化原理淤泥固化技術(shù)，即在淤泥中添加由水泥、礦粉、粉煤灰、石灰、石膏等材料按一定配比制成的固化劑，進(jìn)行攪拌混合，制成淤泥固化土。摻入的固化劑與淤泥之間發(fā)生一系列物理、化學(xué)作用，產(chǎn)生的膠凝性水化物使松散的土顆粒膠結(jié)為一體，并不斷凝結(jié)硬化，從而使淤泥分散的單元結(jié)構(gòu)漸變?yōu)榫哂幸欢ㄕw強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)。經(jīng)該技術(shù)處理后的淤泥固化土孔隙比減小，含水率降低，壓縮性減小，其強(qiáng)度和穩(wěn)定

8、性較之淤泥有極大幅度的提高，同時固化土的透水系數(shù)很小，可避免有害物質(zhì)溶出造成污染。5、淤泥固化在軟土基礎(chǔ)中的應(yīng)用使用固化處理后的淤泥作為填充料代替山石進(jìn)行軟土地基處理，其要求必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性。5.1 淤泥固化機(jī)理當(dāng)淤泥中加入固化劑后，在激發(fā)劑水化形成的堿性環(huán)境中，固化劑中首先與水發(fā)生水化、水解反應(yīng)，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等膠凝體，隨著膠凝體的進(jìn)一步硬化及相互齒合、膠結(jié)，就會結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體。同時，固化劑在水化、水解反應(yīng)過程中，還會產(chǎn)生鈣礬石、石英、硬柱石等多種物質(zhì)，這些物質(zhì)都能很好的填充土體空隙，因其體積的膨脹，就與其他水化產(chǎn)物一起填充、搭接形成蜂窩狀空間結(jié)構(gòu)，同

9、時其泌水通道最終被細(xì)化或者不規(guī)則阻斷。以上反應(yīng)機(jī)理使得淤泥在固化后，經(jīng)過一定的物理壓實(shí)，能形成一個由水化膠凝物為主的骨架，含水率大大降低、又略有空隙的整體膠合結(jié)構(gòu)，具有良好的整體強(qiáng)度，較強(qiáng)的水穩(wěn)性及防滲透性。5.2 淤泥固化前后物理力學(xué)性質(zhì)對比淤泥的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo):淤泥固化土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo):淤泥經(jīng)固化后，土體性能和各項參數(shù)均發(fā)生明顯變化:含水率大幅降低，孔隙比減小，飽和度也相應(yīng)降低;液性指數(shù)和壓縮系數(shù)顯著降低，使淤泥土由流塑變?yōu)榭伤芑驁杂矤顟B(tài)，壓縮性大大減小;黏聚力增強(qiáng)、內(nèi)摩擦角增大，從而使其抗剪強(qiáng)度得以提高。固化材料的加入，使土體顆粒間排列形式發(fā)生變化，淤泥結(jié)構(gòu)得以重組，固化后的土體具有強(qiáng)度高、壓縮性低的特性，滿足作為路基材料的功能要求。結(jié)束語綜上所述，淤泥固化技術(shù)是一種近年來興起的新型建材技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)了資源變廢為寶的同時，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了綠色施工。將處理后的淤泥土應(yīng)用于軟土路基處理，對于改變原有的開采山石，破壞山體，造成環(huán)境污染具有重要意義，同時有利于降低工程成本，提高工程總體效益。參考文獻(xiàn):1 肖兵，羅海兵，周莉.淤泥固化技術(shù)在處理城市道路軟土