淤泥固化在軟土基礎中應用論文

1、淤泥固化在軟土基礎中應用論文淺析淤泥固化在軟土基礎中的應用【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的關鍵。當前，單純的淤泥快速脫水技術難以有效地解決問題。將淤泥脫水技術與淤泥固化技術相結合，使豐富的灘涂淤泥變?yōu)橛行У幕靥畈牧希瑫r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、保護生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟的發(fā)展都有著重要的意義。本文分析了淤泥軟土的形成、性質，國內外淤泥固化技術的研究現(xiàn)狀，并對淤泥固化技術以及在軟土基礎中的應用作了詳細闡述，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軟土。在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)物理化學和生物化學作用形成的，未固結的軟弱細?；驑O細粒土。屬現(xiàn)代新近沉積物。淤泥按粒度組成可以是粉土質的或粘土質的，細砂質或極細砂質的極少。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%)有機質，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帕時，壓縮系數(shù)為a1-2>0.05,壓力自9.8X10帕增加到29.4X10帕時壓縮系數(shù)a1-3>0.1;強度極低，常處于流動狀態(tài)，視為軟弱地基。淤泥按孔隙比可再細分為淤泥(孔隙比大于1.5)和淤泥質土（孔隙比為1,1.5）。淤泥的自然結構變化十分敏感，結構及其強度受力破壞后能自動復原，這就是所謂的觸變性。淤泥不宜作天然地基，因為它會產生不均勻沉降，使建筑物產生裂縫、傾斜、影響正常使用。在淤泥上進行建筑時必須采取人工加固措施。如壓密、夯實，用垂直砂井排水，加速淤泥固結。有時可采用柱基，或在建筑物上部采用適應于不均勻沉降的剛性圈梁，沉降縫等結構措施，以保證建

4、筑物的穩(wěn)定安全。2、淤泥軟土的性質淤泥土物理性質:一是含有很多細顆粒及大量有機腐植質;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。力學性質:強度極低，壓縮性大，透水性差。工程特性:地基承載力低，強度增長緩慢，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。3、淤泥固化技術在國內外的研究現(xiàn)狀3.1 國內現(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管中的毛細水，這部分水約占2

5、0%;三是存在于污泥顆粒內部（包括細胞內）的水和黏附在顆粒表面的附著水，這部分水約占10%。淤泥脫水固化技術在國內的研究還處于初步階段，目前主要依靠物理原理應用機械實現(xiàn)脫水固化，而化學高分子藥劑的應用還處在小范圍的試驗階段。3.2 國外現(xiàn)狀淤泥脫水固化技術的發(fā)展在美國、德國等發(fā)達國家相對較成熟，技術應用的原理同樣以物理方法為主，依靠成熟的機械設備實現(xiàn)脫水固化，在化學高分子應用領域的發(fā)展需進一步成熟。本文以美國IMS公司的環(huán)保挖泥船及全機械式泥漿脫水固結裝置為例進行說明。美國IMS公司介紹的環(huán)保挖泥船及全機械式泥漿脫水固結裝置可實現(xiàn)泥漿脫水固化一體化施工。脫水固化淤泥可達到的主要指標有: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%。該項技術機械安裝使用條件對固化場地的自然條件要求較高，在一定范圍內存在局限性。4、淤泥固化技術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，所含有機物質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，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、化學作用，產生的膠凝性水化物使松散的土顆粒膠結為一體，并不斷凝結硬化，從而使淤泥分散的單元結構漸變?yōu)榫哂幸欢ㄕw強度的結構。經(jīng)該技術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，可避免有害物質溶出造成污染。5、淤泥固化在軟土基礎中的應用使用固化處理后的淤泥作為填充料代替山石進行軟土地基處理，其要求必須具有足夠的強度、剛度和整體穩(wěn)定性。5.1 淤泥固化機理當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，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等膠凝體，隨著膠凝體的進一步硬化及相互齒合、膠結，就會結成具有一定強度的整體。同時，固化劑在水化、水解反應過程中，還會產生鈣礬石、石英、硬柱石等多種物質，這些物質都能很好的填充土體空隙，因其體積的膨脹，就與其他水化產物一起填充、搭接形成蜂窩狀空間結構，同

9、時其泌水通道最終被細化或者不規(guī)則阻斷。以上反應機理使得淤泥在固化后，經(jīng)過一定的物理壓實，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構，具有良好的整體強度，較強的水穩(wěn)性及防滲透性。5.2 淤泥固化前后物理力學性質對比淤泥的物理力學性質指標:淤泥固化土的物理力學性質指標: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、內摩擦角增大，從而使其抗剪強度得以提高。固化材料的加入，使土體顆粒間排列形式發(fā)生變化，淤泥結構得以重組，固化后的土體具有強度高、壓縮性低的特性，滿足作為路基材料的功能要求。結束語綜上所述，淤泥固化技術是一種近年來興起的新型建材技術，在實現(xiàn)了資源變廢為寶的同時，保護了生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)了綠色施工。將處理后的淤泥土應用于軟土路基處理，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:1 肖兵，羅海兵，周莉.淤泥固化技術在處理城市道路軟土