关于使用土壤硬化剂修复堤坝控导工程的经济效益分析

1、关于使用土壤硬化剂修复堤坝控导工程的经济效益分析在控导工程的日常维修养护中，埽面和边埂的整修需要大量的人力，特别是雨季很容易出现浪窝，针对这一情况，我们提出了在控导工程埽面和边埂维修中加入土壤固化剂，通过试验及投资分析证明了这个项目的可行性。【关键词】固化剂；埽面；边埂；水化反应；离子交换1、项目的提出中国黄河沿线堤坝的险工控导工程在2000年基本达到了洪水设防标准，加强工程的正常维修养护，保持工程标准及抗洪能力不降低，是工程管理工作的重要内容。在中国每年的控导工程在埽面、边埂维修及清除杂草过程中，每年都需要投入大量的人力。由于洪水的作用，每年大概都要造成的埽面土方流失约在0.15m3/m。土

2、壤固化剂是一种由多种无机和有机材料配置而成的水硬性胶凝性胶结土粒，填充孔隙将松散土体转为致密的胶凝材料，可较大幅度地改善和提高土壤的强度，耐久性等性能，减少土方流失，使其不长草，保证工程面貌。如果采用在控导工程埽面和边埂维修中加入土壤固化剂，既能减少维护的工作量，又能降低土方的流失。2、固化剂材料简介（这里对日本的固化剂进行介绍应用情况。说明该技术的成熟性。）2.1土壤固化剂固化机理2.1.1水化反应土壤固化剂本身部分水化反应生成硅酸钙、铝酸钙等胶凝性物质，使粘土颗粒表面形成凝结硬化壳。与粘土物质发生化学反应形成硅酸钙、铝酸钙等胶凝物质，使粘土表面产生凝结硬化，具有水稳性、强度高等优点。2.1

3、.2置换水反应土壤固化剂与土壤混合后，将过多的水分在反应中“夺取”生成含32个结晶水的钙钒石针状结晶体3CaO、Al2O3、3CaSO4、32H2O，将土壤中大量的自由水以结晶水形式固定下来，同时这种水化反应形成的结晶体使得材料体积增加，它有效地填充土团粒间的孔隙，使固化土壤变得紧密起来，从而提高了密实度，对抗压、抗渗、抗硫酸盐侵蚀等性能都大大提高。2.1.3粒子交换土壤固化剂与水作用产生大量的Ca2+，以及激发素中含有的高价阳离子，如Fe3+、Al3+等，由于具有较高的离子强度，与土颗粒中的Na+、K+、Ca+进行离子交换作用，使得粘土胶团表面电流降低，胶团所吸附的双电层减薄，电解质浓度增强

4、，颗粒趋于凝聚，清除土壤内的液相和气相，生成的硅酸钙结晶，体积膨胀而进一步填充孔隙，同时与针状结晶相互交叉，形成链状和网状结构而紧密结合，从而提高了地基的强度耐水性和抗冻性。2.1.4土壤固化剂与活性物质反应 土壤的成分比较复杂，它里面含有大量的活性SiO2+、Al2O3、CaO等物质，当加入固化剂与它充分搅拌后，固化剂中某些成分与这些活性成分反应生成胶凝性物质，发挥粘土潜在活性，增加及增强了这种网状结构，使之成为一种具有较高强度的整体。 另外，土壤固化剂能阻断或破坏土层中的毛细管结构，提高土壤的抗渗抗冻融性能。固化剂是经各地方环保部门检测鉴定的无毒无害无污染的环保产品，并且具有耐久性，它在固

5、化土壤方面有其独特的功效和优势，是一种经久耐用的胶结化材料，工程寿命持久。2.2固化剂在日本的工程应用情况（土壤固化剂在应用于山东东营黄河河口治理河岸防护工程、兖州铁路护坡加固工程、临沂水渠渠底防渗工程中，施工工艺简单，固化效果优越，耐久性好，使用五年多来，未见风化老化及冻融损坏，经济效益明显。）采用日本的资料。3、效益分析的基本数据情况试验坝段我们选择在山东东阿黄河陶咀控导工程（相应大堤桩号55+852-56+602）上，该工程上游的150米作为项目试验段，该控导工程于2000年进行改建达到2000年设防标准，坝顶高程39米，乱石护坡顶宽1米，埽面宽2米，边埂顶宽0.25米，高0.25米。4

6、、施工工艺4.1计算固化剂用量试验段长150米，埽面宽3米，处理厚度0.1米。通过室内击实试验得知土壤最佳含水量15.8%，最大干密度1.84g/cm3，固化剂掺比为8%（重量比），土壤压实度为92%，用固化剂量为：处理土方量：150×3×0.1045m3，固化剂用量：1.84×（1+15.8%）×45×92%×8%7.05T。4.2施工准备于4月27日购进奥特赛固化剂7T，随后整理好试验坝段的场地，由于土壤含水量低，进行洒水，使土壤达到适宜的含水量。4.3施工5月1日进行试验施工，把7T固化剂均匀地撒在准备好的试验段埽面上，利用50

7、型拖拉机带动旋耕梨进行拌和8遍，搅拌均匀，用8T洒水车进行碾压4遍，碾压完成后，利用刮平机刮平。封边埂并用人工踩实，整形拍打，然后，覆盖塑料薄膜，养生14天。5、试验结果及经济效益分析5.1结果施工完成后7天，表面即形成了坚硬的壳，如同砼一样，雨水冲不动，没有长草。5.2经济效益分析通过试验成本核算，每平米造价7.47元，详见控导工程埽面维修成本核算表：控导工程埽面维修成本核算表序号项目名称单位数量单价（元）复价（元）1固化剂吨740028002洒水车台班13003003旋耕梨台班0.2200404刮平机台班0.2100205人工费工日540200小计3360处理面积150×3450m2，造价7.47元/ m2。正常维修养护需投资数：每年维修养护增加土方150×0.1522.5，单价20元，投资450元，人工费，每年清除杂草清理6次，用工6个，工资103.49/工日，计投资620.94元，以上两项投资合计1070.94元。通过对比分析可以得出一个这样的结论：两年的正常维修养护投资，完全可以采用固化剂对控导工程的埽面、边埂进行处