城市湖泊环保疏浚淤泥固化试验研究

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1、第12卷第12期中国水运Vol.12No.122012年12月ChinaWaterTransportDecember2012城市湖泊环保疏浚淤泥固化试验研究张同虎，孟令娣（江苏省灌南县水利局，江苏连云港222500）摘要：文中针对城市湖泊环保疏浚底泥有机质含量高、颗粒小、密度轻等特点，采用水泥、生石灰和粉煤灰等添加剂对其进行固化试验研究，阐述淤泥固化后的短期强度和含水率的变化特征，研究其固化机理，并对添加剂的固化效果进行分析和总结。根据模糊优化理论，将生产成本、固化效果、工期等因素作为优化目标，建立数学模型，提出并分析固化最优方案。结果分析表明，掺入4%的水泥和9%的粉煤灰混合添

2、加剂为最优选择，有效地降低约45%成本，且强度增长率达到321%。本试验可为城市湖泊环保疏浚淤泥固化提供一定借鉴作用。关键词：疏浚底泥；固化机理；优化方案；节约成本；增加强度中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：1006-7973（2012）12-0264-03一、引言通过直剪试验，对淤泥原状土进行试验。与土体含水率在湖泊疏浚清淤和近海岸等工程中，将会产生大量疏浚反映的土体强度一致，当土体的含水率约为140%时，剪切淤泥[1，2]。此类淤泥由于有机质含量高、颗粒小、密度轻等[7]强度较小，凝聚力只有约6Kpa。张晴波和郑世华针对武汉特点，很难直接被工程所用。在湖泊疏浚清淤中

3、，往往需要东湖底部淤泥重塑土在液限以下的不同含水率条件下已进行湖底淤泥在短时期内达到一定强度，以便于施工；在围海造系统的强度研究，如图1所示。作为参照，本文所研究土体地工程中，往往采用吹填土填充和扩展土地，短时间内达到的凝聚力略低于武汉东湖湖底淤泥液限附近的剪切强度，也施工强度（机器承载强度）也是亟须解决的问题。将固化材暗示了机械离心脱水法可能不乐观。因为若采用离心脱水，[3]料加入淤泥中进行固化处理是一种行之有效的方法。只有含水率降低到液限以下才会获得较高的强度。换言之，[4]水泥作为常用固化剂，粘粒含量从34%减少到1%以下，若采用机械脱水法达到规定强度，需要更大的能耗和更久

4、的[5][6]明显增加土体的剪切强度和承载能力。谢海澜等发现生石灰与时间。可见，相比于离心脱水方法，化学固化方法更为合理。水泥同时加入吹填泥浆中时，生石灰能提供大量钙离子用于补偿100由于离子交换作用而消耗的游离的钙离子，且生石灰通过消化反应生成氢氧化钙能提高环境介质的碱度，提高了加固效果。孟庆80试验结果文献7结果山提出了粉煤灰或石膏可以极大地改善单纯水泥的固化效果。60鉴于水泥、生石灰和粉煤灰三种常用固化剂对淤泥固化40有较好的效果，本文通过参加不同参量的三种混合固化剂的抗剪强度（kPa）室内常规剪切试验，研究土体含水率和短期强度的变化规律。20结合固化剂的成本、土体达到规定

5、强度的凝结时间，基于灰0色优化理论，对最佳混合固化剂进行分析。0306090120150180含水率（%）二、试验材料和方法1．试验材料图1公兴河底土体含水率和剪切强度的关系试验淤泥取自连云港市灌南县公兴河疏浚工程河底，基2．试验方案和方法本物理性质指标如表1。从土体物理指标可以看出，当含水从短期强度（1d）满足施工要求的目的出发，同时结合率大于50%~60%，土体极易流动，不能保持其形状，处于现有工程（淤泥的初始含水率为140%），探求掺量在13%流动状态。土体的平均含水率为144%，远远大于液限，间时不同添加剂的固化土体强度规律，并探求添加剂的最佳掺接说明土体剪切强度较低，接

6、近0kpa。土粒较均匀，集中分量，分别考虑多种方案，见表1。其中13%掺量根据刘娉惠布粉粒范围内，属于CHO，即高液限有机质粘土。平均有机[5]和谢海澜[6]等研究方案和实际工程效果决定。质在8.8%，属于高有机质土体。按照试验方案，先将淤泥和规定配比的添加剂经搅拌均[7]表1公兴河疏浚淤泥基本物理性质指标匀后，装入钢制直剪环刀制成直剪试样。制样前在环刀内壁不同粒径（mm）平均含水率液限塑限塑性有机质含量密度均匀涂一层润滑剂，以将试验的人为影响降到最低。固化淤含量（%）比重3（%）（%）（%）指数（%）（g/cm）泥拌合物按干密度控制法进行制样，随即放入温度20±2℃、砂粒粉粒黏

7、粒14458.629.42914.180.75.28.82.671.31湿度大于90%的养护室进行标准养护。直接剪切强度试验参收稿日期：2012-07-28作者简介：张同虎（1986-），男，江苏省灌南县人，江苏省灌南县水利局助理工程师。孟令娣（1978-），女，江苏省灌南县人，江苏省灌南县水利局工程师。第12期张同虎等：城市湖泊环保疏浚淤泥固化试验研究265[8]照《土工试验方法标准》，每组试验测定3个平行试验。至110%。强度增加幅度也最大，约40kpa。土体强度的提表2固化