CN106836186B - 一种淤泥固化土的施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种淤泥固化土的施工工艺，包括清表排水、淤泥取样、检测分析、开挖堆放、搅拌混合、填筑及碾压、固化土养护步骤。通过固化土原位固化对淤泥和固化剂进行搅拌混合，形成淤泥固化土，所述固化剂由膨胀石墨、活性炭、水泥、生石灰、石膏、木质纤维素、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、煤矸石、碱渣、羟丙基甲基纤维素、糠醛渣、麦饭石和蒙皂石粘土制成。本发明能使原先流动状、高含水率、低强度、高压缩性的淤泥转变成高抗压强度、整板性优越、耐久性好、环境友好的固化土，可满足道路、堆场、港口、围垦工程、绿化等浅层地基土方材料的要求。
Description
技术领域
本发明属于淤泥固化处理技术领域，具体涉及一种淤泥固化土的施工工艺。
背景技术
目前，城市的许多地块或河道因未及时疏通导致大量淤泥的沉积，同时这些淤泥处于饱和流塑状、含水率高和高压缩性软弱状况，这种地质条件易造成地块上层建筑物的施工困难和地块的不均匀沉降，需要对其进行处理。传统解决的方法是将淤泥挖出后就近弃埋，这样虽然能够解决淤泥沉积的问题，但淤泥中还含有有毒化学物质、病原生物等一些有害成分，直接弃埋不仅会占用大量耕地，而且会污染环境。因此发明一种采用固化土工艺进行加固地基处理的方法是很有意义的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种淤泥固化土的施工工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种淤泥固化土的施工工艺，具体包括以下步骤：
（1）清表、排水：施工前对场地进行清表或排水作业；清表：清除场地表层杂物，并对施工区域进行整平；排水：排除池塘、沟渠内的全部积水，对于有机质含量超过12%的淤泥进行挖除；
（2）淤泥取样、检测分析：对已经清表、排水过后的淤泥进行取样，对淤泥进行含水率、颗粒以及矿物成分分析，取得淤泥的分析数据，并根据取得的各项数据配制淤泥固化剂；
（3）开挖堆放：在场地清理和淤泥固化剂配制完成之后，根据施工质量的要求，利用挖机进行土方开挖，开挖至设计加固层层底标高，必须严格控制好开挖深度，避免过深破坏下层固化土结构、过浅影响本固化层质量，将开挖出的淤泥土料按序堆放于选定的场地备用；
（4）搅拌混合：将步骤（3）开挖出的淤泥土料与步骤（2）配制的淤泥固化剂通过固化土原位固化或固化土异位固化进行搅拌混合，形成淤泥固化土；
（5）填筑及碾压：将步骤（4）得到的淤泥固化土均分为两部分分别用于上、下基层的填筑及碾压；下基层：对淤泥固化土进行打堆闷料降水，控制含水率在50wt%以下，随后对淤泥固化土进行摊铺，后进行碾压，摊铺厚度为45~50cm；上基层：在完成下基层的淤泥固化土的碾压后，对淤泥固化土进行打堆闷料降水，控制含水率在40wt%以下，随后对淤泥固化土进行摊铺，后进行碾压，摊铺厚度为35~40cm；上、下基层淤泥固化土的摊铺碾压的间隔时间为24小时以上；
（6）固化土养护：在完成步骤（5）的上、下基层淤泥固化土的填筑及碾压后，在表面覆盖草垫、薄膜或土工布进行养护，养护龄期7~14d。
所述的淤泥固化剂，按重量份数计其原料组成为：膨胀石墨2~3份、活性炭3~5份、水泥10~25份、生石灰15~20份、石膏2~5份、木质纤维素1~2份、粉煤灰15~35份、粒化高炉矿渣粉20~45份、煤矸石6~8份、碱渣4~6份、羟丙基甲基纤维素1~2份、糠醛渣3~5份、麦饭石4~6份、蒙皂石粘土5~7份、水玻璃13~15份和三乙醇胺3~5份。
在步骤（4）中，淤泥固化剂的掺量比为15%。
步骤（4）中所述的固化土原位固化的具体操作为：将配制的淤泥固化剂，由高压气体输送，通过搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷出，并随着搅拌叶片的旋转均匀分布在整个空隙轨道面内，进而和开挖出的原位淤泥土料搅拌并混合在一起。
步骤（5）中上、下基层淤泥固化土的摊铺碾压时间控制为：当温度满足5℃≤T＜15℃时，应保证96h内完成淤泥固化土的摊铺碾压；当温度满足15℃≤T＜25℃时，应保证72h内完成淤泥固化土的摊铺碾压；当温度满足25℃≤T＜35℃时，应保证48h内完成淤泥固化土的摊铺碾压；当温度满足T≥35℃时，应保证24h内完成淤泥固化土的摊铺碾压；当温度满足T＜5℃时，暂缓施工。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明的淤泥固化剂中的膨胀石墨和活性炭共同作为粉末载体，同时利用活性炭的吸附作用，将固化剂中的其它成分吸附填充到膨胀石墨和活性炭的孔隙中，大大增强吸水作用，并且能够有效吸附并固化淤泥中的重金属，并且随着淤泥含水量的降低，原本游离在水中的重金属离子被固化，达到填埋和建筑填土的要求；糠醛渣、蒙皂石粘土的加入能够有效减小粘结后的淤泥的内部应变，防止开裂，固化性能好，防止开裂；
（2）采用固化土原位搅拌处理，基本不存在挤土效应，对周围地基扰动小，固化剂均匀地分布在土中，不会产生不均匀散乱现象，有利于提高固化土的地基承载力和抗剪强度；
（3）采用本发明工艺对淤泥固化处理后，土体固结，强度大大增加，相比原本具备流动性、承载力低的淤泥更便于土开挖、边坡成型及为施工设备提供更安全的作业环境，同时也减少了一些必要临时支护措施，降低了开挖成本。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。
实施例1
琅岐红光湖公园淤泥固化工程
本工程位于福州市琅岐镇，总固化方量为26万方。淤泥固化施工区域如下：
（1）湖畔边坡固化；（2）挡墙驳岸固化；
（3）填方区基础固化，包括停车场、铺装广场及场地内基础固化等；
（4）园路路基固化。
施工步骤：
（1）施工前先对场地进行清表作业，清除场地表层杂物，并对施工区域进行整平；
（2）淤泥取样、检测分析：对淤泥进行取样，对淤泥进行含水率、颗粒以及矿物成分分析，取得淤泥的分析数据，并根据取得的各项数据配制淤泥固化剂；所述的淤泥固化剂，按重量份数计其原料组成为：膨胀石墨2份、活性炭3份、水泥10份、生石灰15份、石膏2份、木质纤维素1份、粉煤灰15份、粒化高炉矿渣粉20份、煤矸石6份、碱渣4份、羟丙基甲基纤维素1份、糠醛渣3份、麦饭石4份、蒙皂石粘土5份、水玻璃13份和三乙醇胺3份；
（3）开挖堆放：在场地清理和淤泥固化剂配制完成之后，根据施工质量的要求，利用挖机进行土方开挖，开挖至设计加固层层底标高，必须严格控制好开挖深度，避免过深破坏下层固化土结构、过浅影响本固化层质量，将开挖出的淤泥土料按序堆放于选定的场地备用；
（4）搅拌混合：将步骤（3）开挖出的淤泥土料与步骤（2）配制的淤泥固化剂通过固化土原位固化进行搅拌混合，淤泥固化剂的掺量比为15%，形成淤泥固化土；
（5）填筑及碾压：将步骤（4）得到的淤泥固化土均分为两部分分别用于上、下基层的填筑及碾压；下基层：对淤泥固化土进行打堆闷料降水，控制含水率在50wt%以下，随后对淤泥固化土进行摊铺，后进行碾压，72h内完成淤泥固化土的摊铺碾压，摊铺厚度为45cm；上基层：在完成下基层的淤泥固化土的碾压后，对淤泥固化土进行打堆闷料降水，控制含水率在40wt%以下，随后对淤泥固化土进行摊铺，后进行碾压，72h内完成淤泥固化土的摊铺碾压，摊铺厚度为40cm；上、下基层淤泥固化土的摊铺碾压的间隔时间为24小时以上；
（6）固化土养护：在完成步骤（5）的上、下基层淤泥固化土的填筑及碾压后，在表面覆盖草垫、薄膜或土工布进行养护，养护龄期10d。
经测试，淤泥固化土技术指标见表1（依据标准：《土工试验规程》SL237-1999、《岩土工程勘察规范》GB50021-2001）。
表1 淤泥固化土检测指标
采用淤泥固化处理方案在红光湖项目，具备以下几点优势，如下：
1、固化土的使用可解决红光湖场地内土方平衡的问题，淤泥回收再利用尽量避免外运、堆放问题，环保经济最优化。将淤泥固化处理后，部分土方可在公园内部平衡消化；强度要求较低的固化土作为回填材料，强度要求较高的固化土作为路基、广场地基材料，减少了石料等不可再生资源的使用，使得工程造价最大限度地得到优化；避免了大量的土方的外运和堆放的问题。
2、固化处理，便于开挖，节省开挖成本
对淤泥固化处理后，土体固结，强度大大增加，相比原本具备流动性、承载力低的淤泥更便于土开挖、边坡成型及为施工设备提供更安全的作业环境，同时也减少了一些必要临时支护措施，降低了开挖成本。
3、高含水率淤泥－固化剂的效果更好
若淤泥含水率大于70%，传统水泥土搅拌桩的水泥用量大且难成桩或成桩效果差、承载力低，而采用固化剂则对高含水率淤泥其效果能达到最佳。
4、减少有限资源的浪费，生态环保
对于原本进行土石方回填的路基、停车场、广场地基，现采用淤泥固化土进行替代，减少了石料等不可再生资源的使用。
工期优势
固化土加固施工高效，利用常规的挖机及专用成套设备等即可，设备数量根据工期紧迫程度可随时协调，进退场自如，且固化土养护周期短， 10天左右即可，完全可以满足后续施工的作业要求，有利于对工程的总工期控制，间接经济效益明显。
实施例2
深圳某港口货柜堆放区软基固化工程
本工程位于深圳某港口内，其港口货柜区采用吹填淤泥进行回填。待回填到设计高程时采用浅层地基固化处理。其固化面积为200000m2，其固化方量为60万方。固化的对象为高压缩性的淤泥。淤泥各项技术指标见下表：
施工步骤：
（1）施工前排除池塘、沟渠内的全部积水，对于有机质含量超过6%的淤泥进行挖除；
（2）淤泥取样、检测分析：对淤泥进行取样，对淤泥进行含水率、颗粒以及矿物成分分析，取得淤泥的分析数据，并根据取得的各项数据配制淤泥固化剂；所述的淤泥固化剂，按重量份数计其原料组成为：膨胀石墨3份、活性炭5份、水泥25份、生石灰20份、石膏5份、木质纤维素2份、粉煤灰35份、粒化高炉矿渣粉45份、煤矸石8份、碱渣6份、羟丙基甲基纤维素2份、糠醛渣5份、麦饭石6份、蒙皂石粘土7份、水玻璃15份和三乙醇胺5份；
（3）开挖堆放：在场地清理和淤泥固化剂配制完成之后，根据施工质量的要求，利用挖机进行土方开挖，开挖至设计加固层层底标高，必须严格控制好开挖深度，避免过深破坏下层固化土结构、过浅影响本固化层质量，将开挖出的淤泥土料按序堆放于选定的场地备用；
（4）搅拌混合：将步骤（3）开挖出的淤泥土料与步骤（2）配制的淤泥固化剂通过固化土原位固化进行搅拌混合，淤泥固化剂的掺量比为15%，形成淤泥固化土；
（5）填筑及碾压：将步骤（4）得到的淤泥固化土均分为两部分分别用于上、下基层的填筑及碾压；下基层：对淤泥固化土进行打堆闷料降水，控制含水率在50wt%以下，随后对淤泥固化土进行摊铺，后进行碾压，72h内完成淤泥固化土的摊铺碾压，摊铺厚度为48cm；上基层：在完成下基层的淤泥固化土的碾压后，对淤泥固化土进行打堆闷料降水，控制含水率在40wt%以下，随后对淤泥固化土进行摊铺，后进行碾压，72h内完成淤泥固化土的摊铺碾压，摊铺厚度为35cm；上、下基层淤泥固化土的摊铺碾压的间隔时间为24小时以上；
（6）固化土养护：在完成步骤（5）的上、下基层淤泥固化土的填筑及碾压后，在表面覆盖草垫、薄膜或土工布进行养护，养护龄期7d。
经测试，淤泥固化土技术指标见表2。
实施例3
天津中新生态城东堤路（海旭路-海月路）道路工程
本工程东堤路位于天津中新生态城，原天津滨海旅游区内，规划的功能定位以景观、旅游为主，交通为辅。东堤路沿线场地是围海造地的冲填区，且未尽真空预约，冲填最大厚度为5m，冲填年限为2年，同时冲填土下还有约6m的浅海相沉积层。上述土层天然空隙比大，天然含水率高，压缩系数大，均为流塑状，地基承载力低，属于典型的软土。不但道路施工机械进场困难，同时工后沉降较大。
淤泥各项技术指标见下表：
（1）施工前排除池塘、沟渠内的全部积水，对于有机质含量超过6%的淤泥进行挖除；
（2）淤泥取样、检测分析：对淤泥进行取样，对淤泥进行含水率、颗粒以及矿物成分分析，取得淤泥的分析数据，并根据取得的各项数据配制淤泥固化剂；所述的淤泥固化剂，按重量份数计其原料组成为：膨胀石墨2.5份、活性炭4份、水泥18份、生石灰18份、石膏3.5份、木质纤维素1.5份、粉煤灰23份、粒化高炉矿渣粉32份、煤矸石7份、碱渣5份、羟丙基甲基纤维素1.5份、糠醛渣4份、麦饭石5份、蒙皂石粘土6份、水玻璃14份和三乙醇胺4份；
（3）开挖堆放：在场地清理和淤泥固化剂配制完成之后，根据施工质量的要求，利用挖机进行土方开挖，开挖至设计加固层层底标高，必须严格控制好开挖深度，避免过深破坏下层固化土结构、过浅影响本固化层质量，将开挖出的淤泥土料按序堆放于选定的场地备用；
（4）搅拌混合：将步骤（3）开挖出的淤泥土料与步骤（2）配制的淤泥固化剂通过固化土原位固化进行搅拌混合，淤泥固化剂的掺量比为15%，形成淤泥固化土；
（5）填筑及碾压：将步骤（4）得到的淤泥固化土均分为两部分分别用于上、下基层的填筑及碾压；下基层：对淤泥固化土进行打堆闷料降水，控制含水率在50wt%以下，随后对淤泥固化土进行摊铺，后进行碾压，72h内完成淤泥固化土的摊铺碾压，摊铺厚度为50cm；上基层：在完成下基层的淤泥固化土的碾压后，对淤泥固化土进行打堆闷料降水，控制含水率在40wt%以下，随后对淤泥固化土进行摊铺，后进行碾压，72h内完成淤泥固化土的摊铺碾压，摊铺厚度为38cm；上、下基层淤泥固化土的摊铺碾压的间隔时间为24小时以上；
（6）固化土养护：在完成步骤（5）的上、下基层淤泥固化土的填筑及碾压后，在表面覆盖草垫、薄膜或土工布进行养护，养护龄期14d。
经测试，淤泥固化土技术指标见表3。
表3 淤泥固化土技术指标
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种淤泥固化土的施工工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）清表、排水：施工前对场地进行清表或排水作业；清表：清除场地表层杂物，并对施工区域进行整平；排水：排除池塘、沟渠内的全部积水，对于有机质含量超过12%的淤泥进行挖除；
（2）淤泥取样、检测分析：对已经清表、排水过后的淤泥进行取样，对淤泥进行含水率、颗粒以及矿物成分分析，取得淤泥的分析数据，并根据取得的各项数据配制淤泥固化剂；所述的淤泥固化剂，按重量份数计其原料组成为：膨胀石墨2~3份、活性炭3~5份、水泥10~25份、生石灰15~20份、石膏2~5份、木质纤维素1~2份、粉煤灰15~35份、粒化高炉矿渣粉20~45份、煤矸石6~8份、碱渣4~6份、羟丙基甲基纤维素1~2份、糠醛渣3~5份、麦饭石4~6份、蒙皂石粘土5~7份、水玻璃13~15份和三乙醇胺3~5份；
（3）开挖堆放：在场地清理和淤泥固化剂配制完成之后，根据施工质量的要求，利用挖机进行土方开挖，开挖至设计加固层层底标高，将开挖出的淤泥土料按序堆放于选定的场地备用；
（4）搅拌混合：将步骤（3）开挖出的淤泥土料与步骤（2）配制的淤泥固化剂通过固化土原位固化进行搅拌混合，形成淤泥固化土；
（5）填筑及碾压：将步骤（4）得到的淤泥固化土均分为两部分分别用于上、下基层的填筑及碾压；下基层：对淤泥固化土进行打堆闷料降水，控制含水率在50wt%以下，随后对淤泥固化土进行摊铺，后进行碾压，摊铺厚度为45~50cm；上基层：在完成下基层的淤泥固化土的碾压后，对淤泥固化土进行打堆闷料降水，控制含水率在40wt%以下，随后对淤泥固化土进行摊铺，后进行碾压，摊铺厚度为35~40cm；上、下基层淤泥固化土的摊铺碾压的间隔时间为24小时以上；
（6）固化土养护：在完成步骤（5）的上、下基层淤泥固化土的填筑及碾压后，在表面覆盖草垫、薄膜或土工布进行养护，养护龄期7~14d。
2.根据权利要求1所述的淤泥固化土的施工工艺，其特征在于：在步骤（4）中，淤泥固化剂的掺量比为15%。
3.根据权利要求1所述的淤泥固化土的施工工艺，其特征在于：步骤（4）中所述的固化土原位固化的具体操作为：将配制的淤泥固化剂，由高压气体输送，通过搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷出，并随着搅拌叶片的旋转均匀分布在整个空隙轨道面内，进而和开挖出的原位淤泥土料搅拌并混合在一起。
4.根据权利要求1所述的淤泥固化土的施工工艺，其特征在于：步骤（5）中上、下基层淤泥固化土的摊铺碾压时间控制为：当温度满足5℃≤T＜15℃时，应保证96h内完成淤泥固化土的摊铺碾压；当温度满足15℃≤T＜25℃时，应保证72h内完成淤泥固化土的摊铺碾压；当温度满足25℃≤T＜35℃时，应保证48h内完成淤泥固化土的摊铺碾压；当温度满足T≥35℃时，应保证24h内完成淤泥固化土的摊铺碾压；当温度满足T＜5℃时，暂缓施工。
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