淤泥固化在软土基础中应用论文

1、淤泥固化在软土基础中应用论文浅析淤泥固化在软土基础中的应用【摘要】如何快速、有效地对体量庞大的滩涂淤泥、疏浚淤泥及建筑泥浆进行“减量化、无害化、稳定化、资源化”处理处置，是淤泥脱水固化技术的关键。当前，单纯的淤泥快速脱水技术难以有效地解决问题。将淤泥脱水技术与淤泥固化技术相结合，使丰富的滩涂淤泥变为有效的回填材料，同时解决河道疏浚淤泥、城市排水管系淤泥难以处理的问题，对于减少土石方的开采、保护生态环境、社会经济的发展都有着重要的意义。本文分析了淤泥软土的形成、性质，国内外淤泥固化技术的研究现状，并对淤泥固化技术以及在软土基础中的应用作了详细阐述，以供口4二分同行参考。1、淤泥软土的形成淤泥软土

2、形成于第四纪晚期，属于海相、河谷相、湖沼相、三角洲相等粘性沉积物或河流冲积物，分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地区，接近地表部分有厚度不等淤泥质软土。在静水或缓慢的流水环境中沉积，经物理化学和生物化学作用形成的，未固结的软弱细粒或极细粒土。属现代新近沉积物。淤泥按粒度组成可以是粉土质的或粘土质的，细砂质或极细砂质的极少。海滨淤泥的粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主，淡水淤泥则是以伊利石和高岭石为主。淤泥含有较多的(2,3%)和多的(10,12%)有机质，其含量随深度而减少。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；压缩性特别高，压力自9.8X

3、10帕增加到19.6X10帕时，压缩系数为a1-2>0.05,压力自9.8X10帕增加到29.4X10帕时压缩系数a1-3>0.1;强度极低，常处于流动状态，视为软弱地基。淤泥按孔隙比可再细分为淤泥(孔隙比大于1.5)和淤泥质土（孔隙比为1,1.5）。淤泥的自然结构变化十分敏感，结构及其强度受力破坏后能自动复原，这就是所谓的触变性。淤泥不宜作天然地基，因为它会产生不均匀沉降，使建筑物产生裂缝、倾斜、影响正常使用。在淤泥上进行建筑时必须采取人工加固措施。如压密、夯实，用垂直砂井排水，加速淤泥固结。有时可采用柱基，或在建筑物上部采用适应于不均匀沉降的刚性圈梁，沉降缝等结构措施，以保证建

4、筑物的稳定安全。2、淤泥软土的性质淤泥土物理性质:一是含有很多细颗粒及大量有机腐植质;二是颜色深灰色或暗绿色，有臭味;三是一般天然含水量在40%,70%之间，有的大于70%，孔隙比>1.0，天然容量在15,18kN/m3-之间。力学性质:强度极低，压缩性大，透水性差。工程特性:地基承载力低，强度增长缓慢，加荷后易变形且不均匀，变形速率大且稳定时间长，具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。3、淤泥固化技术在国内外的研究现状3.1 国内现状污泥中水分的存在形式一般分为三种:一是存在于污泥颗粒间隙中的游离水和间隙水，这部分水约占污泥水分的70%;二是存在于颗粒间毛细管中的毛细水，这部分水约占2

5、0%;三是存在于污泥颗粒内部（包括细胞内）的水和黏附在颗粒表面的附着水，这部分水约占10%。淤泥脱水固化技术在国内的研究还处于初步阶段，目前主要依靠物理原理应用机械实现脱水固化，而化学高分子药剂的应用还处在小范围的试验阶段。3.2 国外现状淤泥脱水固化技术的发展在美国、德国等发达国家相对较成熟，技术应用的原理同样以物理方法为主，依靠成熟的机械设备实现脱水固化，在化学高分子应用领域的发展需进一步成熟。本文以美国IMS公司的环保挖泥船及全机械式泥浆脱水固结装置为例进行说明。美国IMS公司介绍的环保挖泥船及全机械式泥浆脱水固结装置可实现泥浆脱水固化一体化施工。脱水固化淤泥可达到的主要指标有:1)作业

6、深度6.7m;2)泥浆排放体积:0,13.2m3/min;3)淤泥最大含固量:>35%。该项技术机械安装使用条件对固化场地的自然条件要求较高，在一定范围内存在局限性。4、淤泥固化技术4.1 淤泥的分类淤泥可分为以下几种:(1) 原淤泥:未经淤泥处理的初沉淀淤泥。二沉剩余淤泥或两者的混合淤泥。(2) 初沉淤泥:从初沉淀池排出的沉淀物。(3) 二沉淤泥:从二次沉淀池(或沉淀区)排出的沉淀物。(4) 活性淤泥:曝气池中繁殖的含有各种好氧微生物群体的絮状体。(5) 消化淤泥:经过好氧消化或厌氧消化的淤泥，所含有机物质浓度有一定程度的降低，并趋于稳定。(6) 回流淤泥:由二次沉淀(或沉淀区)分离出

7、来，回流到曝气池的活性淤泥。(7) 剩余淤泥:活性淤泥系统中从二次沉淀池(或沉淀区)排出系统外的活性淤泥。(8) 淤泥气:在淤泥厌氧消化时，有物分解所产生的气体，主要成分为甲烷和二氧化碳，并有少量的氢、氮和硫化氢。俗称沼气。4.2 淤泥固化原理淤泥固化技术，即在淤泥中添加由水泥、矿粉、粉煤灰、石灰、石膏等材料按一定配比制成的固化剂，进行搅拌混合，制成淤泥固化土。掺入的固化剂与淤泥之间发生一系列物理、化学作用，产生的胶凝性水化物使松散的土颗粒胶结为一体，并不断凝结硬化，从而使淤泥分散的单元结构渐变为具有一定整体强度的结构。经该技术处理后的淤泥固化土孔隙比减小，含水率降低，压缩性减小，其强度和稳定

8、性较之淤泥有极大幅度的提高，同时固化土的透水系数很小，可避免有害物质溶出造成污染。5、淤泥固化在软土基础中的应用使用固化处理后的淤泥作为填充料代替山石进行软土地基处理，其要求必须具有足够的强度、刚度和整体稳定性。5.1 淤泥固化机理当淤泥中加入固化剂后，在激发剂水化形成的碱性环境中，固化剂中首先与水发生水化、水解反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝体，随着胶凝体的进一步硬化及相互齿合、胶结，就会结成具有一定强度的整体。同时，固化剂在水化、水解反应过程中，还会产生钙矾石、石英、硬柱石等多种物质，这些物质都能很好的填充土体空隙，因其体积的膨胀，就与其他水化产物一起填充、搭接形成蜂窝状空间结构，同

9、时其泌水通道最终被细化或者不规则阻断。以上反应机理使得淤泥在固化后，经过一定的物理压实，能形成一个由水化胶凝物为主的骨架，含水率大大降低、又略有空隙的整体胶合结构，具有良好的整体强度，较强的水稳性及防渗透性。5.2 淤泥固化前后物理力学性质对比淤泥的物理力学性质指标:淤泥固化土的物理力学性质指标:淤泥经固化后，土体性能和各项参数均发生明显变化:含水率大幅降低，孔隙比减小，饱和度也相应降低;液性指数和压缩系数显著降低，使淤泥土由流塑变为可塑或坚硬状态，压缩性大大减小;黏聚力增强、内摩擦角增大，从而使其抗剪强度得以提高。固化材料的加入，使土体颗粒间排列形式发生变化，淤泥结构得以重组，固化后的土体具有强度高、压缩性低的特性，满足作为路基材料的功能要求。结束语综上所述，淤泥固化技术是一种近年来兴起的新型建材技术，在实现了资源变废为宝的同时，保护了生态环境，实现了绿色施工。将处理后的淤泥土应用于软土路基处理，对于改变原有的开采山石，破坏山体，造成环境污染具有重要意义，同时有利于降低工程成本，提高工程总体效益。参考文献:1 肖兵，罗海兵，周莉.淤泥固化技术在处理城市道路软土