東臺(tái)市常用的土壤固化土的施工方法
自20世紀(jì)50年代以來(lái),隨著材料科技的發(fā)展,基于工程建設(shè)的需求和環(huán)境保護(hù)的需要,以美國(guó)為代表的一些國(guó)家開始大力研究土壤固化材料。初期他們從石灰水泥等無(wú)機(jī)固化劑入手,諸如Rawas 等將人造火山灰和石灰水泥用于膨脹土的改良,Bell等將水泥類土壤固化劑應(yīng)用于黏土加固,土壤固化土進(jìn)一步提出將煤灰粉與石灰混合使用可以有效減少固化過(guò)程中引起的土體開裂問(wèn)題,另外土壤固化土的施工方法還對(duì)向石灰水泥中添加PFA與Miller等添加劑展開了研究。隨后,越來(lái)越多的有機(jī)類以及生物酶類材料進(jìn)入土壤固化領(lǐng)域,如Attom 等利用橄欖油榨油殘?jiān)紵a(chǎn)物改良膨脹土膨脹特性; Y?nter 等研究了不同類型土壤與聚乙烯醇( PVA) 的相互作用; Khatami 等將植物萃取物等用于提升固化土土體強(qiáng)度。隨著大量的研究,目前已經(jīng)制造出很多商業(yè)化成品,如美國(guó)帕爾瑪公司生產(chǎn)的固化酶,貝塞爾公司生產(chǎn)的貝塞爾液態(tài)有機(jī)高分子土壤固化劑(BS-100濃縮型和TS-100加強(qiáng)型) ,德克薩斯土壤控制國(guó)際公司生產(chǎn)的TOP-SEA系列液態(tài)土壤穩(wěn)定劑等。國(guó)內(nèi)在土壤固化材料方面的研究則較晚,大體上于20世紀(jì)80年代起步。近年來(lái),我國(guó)學(xué)者在借鑒國(guó)外研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)土壤特性與特點(diǎn),也做了大量研究工作,土壤固化土如: 梁文泉等將改性二氧化硅、活性鋁和鐵通過(guò)配比得到一種灰白粉末狀土壤穩(wěn)定劑;黃曉明等以石灰、水泥、硅酸鹽礦渣為主要材料,并添加馬來(lái)酸、碳酸鈉、氫氟酸、三乙醇胺等不同類型的添加劑,得到一種適用于黏土的土壤穩(wěn)定劑; 尚路等研制出一種可用于膨脹土改性的離子型土壤固化劑,這種固化劑可破壞土壤雙電層,使其利于壓實(shí)等。目前雖然與國(guó)外尚有較大差距,但也有部分產(chǎn)品已得到實(shí)際應(yīng)用,如NCS系列、硫酸鹽系列等。
前言所謂軟土,從廣義上講,就是強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層。習(xí)慣上常把淤泥、淤泥質(zhì)土、軟黏性土總稱為軟土。軟土的特性主要表現(xiàn)為天然含水率高、孔隙比大。過(guò)去在一般城市道路通過(guò)軟土地區(qū),由于道路等級(jí)不高,路基寬度窄,且多低路堤,故對(duì)軟基處理較少。
淤泥固化劑是一種高科技新型環(huán)保淤泥固化材料,主要作用于淤泥,可以替代真空預(yù)壓+換填山皮石+強(qiáng)夯的傳統(tǒng)的施工工藝??捎糜诟咚俟?、市政道路、港口貨場(chǎng)及各種建筑場(chǎng)地的地基處理。淤泥固化劑摻入淤泥中攪拌均勻后,發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng),使土壤中的成分發(fā)生溶解、結(jié)晶、吸收、擴(kuò)散、再結(jié)晶的鏈?zhǔn)交瘜W(xué)反應(yīng),再在機(jī)械荷栽的作用下,不僅把土體由“親水性”改為"厭水性”,而且改變了土體的結(jié)構(gòu),破壞了毛細(xì)管,使普通土體固化成了致密、均勻、有較高強(qiáng)度、耐久的基礎(chǔ)板塊,因而可以有效地降低由于溫度變化、高交通量及水浸的作用(水蝕、 凍觸、縮脹、翻漿等)所引起的道路破壞及老化。
換填法 對(duì)回填土場(chǎng)區(qū)建、構(gòu)筑物基礎(chǔ)可以采用換填,換填材料可以采用:粉質(zhì)粘土、砂石、灰土(通常2:8或3:7灰土)、粉煤灰等;換填厚度一般控制在3m以內(nèi),超出3m則不經(jīng)濟(jì)。灌注樁法 對(duì)厚度較大的回填土,可以采用灌注樁(鉆孔、人工挖孔)處理;樁穿透回填土層,樁端支撐在堅(jiān)實(shí)土層上。
綜上成述,選用物理暴曬辦法處理淤泥,盡管施工簡(jiǎn)間、處理本錢低,但暴曬需求占用大面積場(chǎng)地,而且易受氣候影響,而機(jī)械脫水設(shè)備價(jià)格較高,處理效率低,難以滿意大型疏浚工程的要求,現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)也未得到廣泛應(yīng)用;選用高溫溶解燒結(jié)辦法處理淤泥,能發(fā)生較高附加值的產(chǎn)品,但其對(duì)淤泥性質(zhì)有必定要求,而且處理費(fèi)用高、處理淤泥量有限,對(duì)處理含沙量過(guò)高的疏浚淤泥不適用,對(duì)處理很多的淤泥也不太適宜;選用化學(xué)固化辦法對(duì)淤泥進(jìn)行處置,處理效率高、施工便利,而且易于推廣應(yīng)用,如現(xiàn)在選用該技能對(duì)無(wú)錫長(zhǎng)廣溪堆場(chǎng)淤泥進(jìn)行固化資源化利用已經(jīng)獲得了成功,但化學(xué)固化辦法處理淤泥的投資較大,因而開發(fā)適應(yīng)我國(guó)國(guó)性的淤泥固化處理設(shè)備和固化劑勢(shì)在必行。
土壤固化劑一般可分為有機(jī)類和無(wú)機(jī)類。無(wú)機(jī)類土壤固化劑一般為粉末狀,有些無(wú)機(jī)土壤固化劑也含少數(shù)有機(jī)成分,功能較為安穩(wěn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,僅摻加3%的WH無(wú)機(jī)土壤固化劑,可使淤泥土的抗壓強(qiáng)度到達(dá)0.97MPa,摻加10%的土壤固化劑抗壓強(qiáng)度達(dá)5.06MPa,滲透系數(shù)為2.33*10-8cm/s。經(jīng)凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn),外觀無(wú)明顯變化。選用WS系列無(wú)機(jī)土壤固化劑能夠固化許多天然粗粒料,用其固化天然砂礫石,相同能夠到達(dá)增加強(qiáng)度,削減滲透性的目的。湖南省益陽(yáng)爛泥湖垸大堤護(hù)坡,選用土壤固化劑固化當(dāng)?shù)厣奥咽?,固化?8天抗壓強(qiáng)度達(dá)15MPa, 同時(shí)完全滿意防浪抗沖的要求。