劉彬權(quán)，汪瀟

（1.西北電力建設第三工程有限公司，陜西 咸陽 712000；2.江蘇坤澤科技股份有限公司，南京 210000）

1 引言

連云港石化產(chǎn)業(yè)基地公用工程島項目一期工程位于連云港市徐圩新區(qū)，緊鄰黃海。我國漫長的海岸線上廣泛分布著海相軟土沉積，1128年，黃河奪淮河入黃海，大量泥沙入海，使得連云港海岸快速淤積，長達700a之久，直至1855年黃河北歸在山東東營入渤海。經(jīng)查閱本項目巖土勘察報告，場地內(nèi)分布的軟土為②層淤泥，厚度13.50～14.50m，平均13.95m，厚度及層位分布較穩(wěn)定，土質(zhì)較均勻，含水率高達60%，有機質(zhì)含量1.9%～3.6%，高壓縮性，工程性質(zhì)差，作為建（構(gòu)）筑物地基易產(chǎn)生不均勻沉降，基坑開挖、回填時極易產(chǎn)生坍塌或塑性擠出等不利影響。因此，基坑回填時，需對②層淤泥進行固化，嚴格控制固化劑摻量、分層碾壓，確保土體承載力特征值達到180kPa。

2 回填土及影響因素

本工程回填土采用淤泥固化土，需對基坑開挖出的淤泥摻入一定量固化劑，隨之進行反應，以達到設計的承載力強度。

回填土主要影響因素：

1）含水量。土方回填壓實施工中，控制最佳含水率是首要關(guān)鍵。試驗測得，淤泥經(jīng)固化反應后的固化土最佳含水率為15%，遠低于原始淤泥的60%含水量，更有利于回填的密實。如果壓實條件相同，壓實質(zhì)量會受填土的含水量影響。

2）鋪土厚度。虛鋪土厚度不應大于壓實機械振動、碾壓的影響深度，若虛鋪過厚，應增加機械碾壓遍數(shù)。

3）壓實功。壓實后填方的干密度與壓實機施加的功率有關(guān)。在壓實開始時，土壤的干燥密度急劇增加。當土壤的最大干密度接近時，壓力會顯著增加，但土壤的干密度幾乎保持不變。

3 土壤固化劑

土壤固化劑依據(jù)不同的作用機理可以分為：生物酶類、化學類。本工程采用化學類固化，將現(xiàn)場開挖的土方摻入固化劑，利用機械充分拌和均勻，得到改良土。拌和前，根據(jù)土質(zhì)和設計要求，進行土樣抽樣試驗配合比，加入一定量的固化劑。固化土的配合比可根據(jù)使用要求進行調(diào)整，以調(diào)整其強度。本工程根據(jù)取樣結(jié)果，最終選用江蘇坤澤科技有限公司生產(chǎn)研發(fā)的KZJ-LO3型、摻量90kg/m3的無機復合型固化劑。該產(chǎn)品具有工期快、強度上升快、質(zhì)量可控、施工成本低且具有良好的抗?jié)B性。化學類無機復合土壤固化劑作用機理是利用膠凝材料的水解與水化反應；離子交換和中和反應；土壤固化劑的組分與土壤顆粒的火山灰反應。具有技術(shù)指標領(lǐng)先、施工方便、工期短且成本低的優(yōu)點，尤其在降低揚塵污染，守護藍天白云方面效果更為顯著[1]。

淤泥土固化的特性及其影響：在淤泥固化技術(shù)中，淤泥與固化物發(fā)生一系列水解和水化反應，產(chǎn)生大量的膠凝物質(zhì)和結(jié)晶物質(zhì)，將土壤顆粒膠結(jié)包裹在淤泥中，通過激發(fā)劑刺激土壤顆粒本身的活性，促進和穩(wěn)定反應過程，使污泥具有一定的結(jié)構(gòu)強度等特性，并控制強度長期穩(wěn)定增長。再經(jīng)過物理壓實后，可以形成一個由水化膠凝物為主、含水率穩(wěn)定、又略有空隙的整體類蜂窩狀膠合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在性質(zhì)上與黏土完全不同，可表現(xiàn)出良好的整體強度，較好的水硬性、水穩(wěn)性及防滲性。

4 實驗結(jié)論

4.1 液、塑限試驗

未加固化劑的分散性黏土或普通土，加入固化劑后土的塑性指數(shù)增加，說明加入固化劑后黏性土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍更小，黏土更加不易被水侵蝕或裂解崩塌。

4.2 壓縮試驗

在不同含水率作用下，通過實驗可以看出，加入固化劑土體的壓縮性隨著土中含水率的增加而增加。這主要是因為土體在純凈水作用下土體結(jié)構(gòu)形成崩塌，呈分散性?？梢钥闯?，土體中含水率增加會導致土體呈分散性，土體分散后呈粉末狀，為原有體積創(chuàng)造出更多的孔隙，降低其壓縮性。

4.3 直接剪切實驗

剪切實驗的實驗結(jié)果反映出，隨著固化劑的增加，土體抗剪強度的內(nèi)摩擦系數(shù)和內(nèi)摩擦角基本不變的情況下，黏聚力會隨之增加，這是因為固化劑增加土體黏聚力。剛開始固化劑對土體的影響并不是特別明顯，只有含水率增加到一定程度才會產(chǎn)生作用。隨著含水率的增加，抗剪性效果開始明顯。

4.4 滲透實驗

加入土壤固化劑后，土樣的滲透系數(shù)大大降低，滲透性明顯提高。但滲透系數(shù)的降低與固化劑的用量和養(yǎng)護周期密切相關(guān)。

養(yǎng)護周期一定時，固化土的滲透系數(shù)隨著固化劑含量的增加而降低；當含量一定時，固化土滲透系數(shù)的降低隨著齡期的增加而進一步加快。各齡期固化土的滲透系數(shù)與素土相比降低的比例為養(yǎng)護1d（67.5%～78.8%）＜養(yǎng)護4d（68.8%～86.7%）＜養(yǎng)護7d（72.9%～96.4%）＜養(yǎng)護14d（73.5%～97.7%）；尤其在摻量為1.0%和1.5%，養(yǎng)護14d時，滲透系數(shù)的值達到了5～8cm/s，較素土減少了2個數(shù)量級，極好地提高了土壤的抗?jié)B性能[2]。

5 試驗總結(jié)

通過上述實驗，得出以下結(jié)論：

1）在相同含水量的條件下，試件的強度隨著固化劑含量的增加而增加；

2）在固化劑用量相同的情況下，必然存在一個最優(yōu)的土料含水率，使得試件的抗壓強度達到最大，土料含水率大于或小于這個最優(yōu)土料含水率的試件抗壓強度會降低；

3）固化劑可極大地提高土體的強度，且隨著固化劑含量的增加，其強度指標繼續(xù)優(yōu)化，抗剪強度逐漸增大，無側(cè)限抗壓強度也逐漸提高；

4）加入土壤固化劑后，其膠結(jié)作用消除了土壤間隙，使土顆粒之間的連接力增強，提高了土體的緊密程度，更有助于回填土的材料質(zhì)量；同時，養(yǎng)護時間越長，固化劑摻量越大，其膠結(jié)作用發(fā)揮越充分，土壤強度越大，從而使土樣中的滲透路徑減少，滲透系數(shù)降低。

6 結(jié)語

土壤固化劑能提高土壤的強度、穩(wěn)定性和抗?jié)B性。它不僅替代了傳統(tǒng)砂石地基材料，極大避免了開山采石和采砂，保護自然山體等不可再生資源，且資源化利用提高了淤泥的附和值，還改變了土體的抗?jié)B性，可防止廠房滲水后回填土下沉引起的設備沉降事故，消除回填土的負面影響，增加建筑物的強度與穩(wěn)定性，提高工程項目的質(zhì)量與安全性。