土壤固化剂在堤防加固工程中应用

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1、土壤固化剂在堤防加固工程中的应用（岩土工程研究所侯玉京）1概述高性能土壤固化剂是近年来国内土木工程领域普遍关注的新型土体加固材料，由于土壤固化剂适用范围广、性能稳定、价格低廉、施工及维修方便，非常适合目前国内市场的需要。除了在交通道路、环保工程、水土保持等领域有广泛的应用外，土壤固化剂还可人量用于水利工程中的护坡、防渗、简易公路，起到防洪消险、节水灌溉等作用。国外固化剂技术的工程应用己经相当普遍，在日木、美国、加拿大、澳大利亚、南非和欧洲都有很成熟的固化剂硏究应用机构和公司。我国八十年代开始引进这项技术，目前已有近50家机构和公司

2、在进行开发应用。尽管土壤固化剂的应用还处于起步阶段，利用固化剂材料的工程建设项冃还很少，但己有的工程实践证明，土壤I古I化剂可大量应用于水利、交通、环境、港口、机场等基础设施的建设。其最大特点是可以就地取材进行施工，能节省大量的水泥、砂石料费用，与混凝土材料相比，一般可降低造价30%左右。土壤固化剂在堤防加固工程屮的应用更具潜力。长江流域各主要堤防由于防洪标准较低，原有的施工质量较差或年久失修，堤身隐患众多，许多堤段的护坡、护脚没有防护或已遭破坏，遇有特大洪水常常出现管涌、裂缝、滑坡等险情，若不能及吋治理抢救，大堤极易溃决。岳阳麻

3、塘垸大堤经历了1998大洪水后，引起了各地对堤防加固工程的重视，目前全国各地正加大投入，加固堤防。堤防加固一般采用加高、加宽原堤防的方法，以达到设计断面要求，对于透水堤基采用各种截渗措施，以截断或延长渗径。但是堤坡、堤脚的防护加固因造价较高，地方上难以承受。土壤固化剂因其可以就地取材、材料价廉且有足够的抗压、抗渗、抗冲、抗冻等特性，有希望代替块石、混凝土板成为护坡、护脚的另一种实用材料。土壤固化剂一般可分为有机类和无机类。无机类土壤固化剂一般为粉末状，有些无机土壤固化剂也含少量有机成分，性能较为稳定。试验结果表明，仅掺加3%的WI

4、I无机土壤固化剂，可使淤泥土的抗压强度达到0.97MPa,掺加10%的土壤固化剂抗压强度达5.06MPa,渗透系数为2.33*108cm/so经冻融循环试验,外观无明显变化。采用WS系列无机土壤間化剂可以間化许多天然粗粒料，用其固化天然砂砾石，同样可以达到增加强度，减少渗透性的目的。湖南省益阳烂泥湖垸大堤护坡，采用土壤固化剂固化当地砂卵石，固化后28天抗压强度达15MPa,同时完全满足防浪抗冲的要求。2在堤防加固工程中的应用方法2.1堤面道路将土壤固化剂用于道路路基或路而，在国内外己有较为成熟的应用经验。I古I化堤面不仅可以方便交

5、通和汛期抢险，而且可以防止用水在堤顶渗透给大堤造成的破坏。在堤面道路上应用土壤固化剂的主要程序如下框图所示：分析选律设讣方第场地平整、松土、输凰固仇刑遶用聂旗本分析确定毙工方袪匱仇土物理力竿潯透住试脸施工级妖设讣徉利(更要时调養含水量)、養平、压实网蔓固仇刑配比

6、齐竿，血要討愜1卜图1土壤I古I化剂应用主要程序2・2护坡护坡的主要作用是防止波浪对堤身的破坏，造成护坡破坏的主要原因有(1)护而材料的重量不足或厚度不够，不能阻止破碎波射流的冲击和坡而波动水流的冲刷，以及内压力的浮托作用；(2)坡面的保护范围不够，在边界处土料遭到冲蚀，

7、以至于损及护面层木身；(3)堤身压实质量差，产生不均匀沉陷,引起护坡面板塌陷倾毁。在波浪较小地区，一般采用干砌石护坡；在波浪较大地区，多采用浆砌右护坡或预制的钢筋混凝土板铺砌；在波浪作用强烈的地区，可采用钢筋混凝土板、混凝土方块或混凝土异形块体等；在护坡工程中采用土壤固化剂同化当地的土壤或天然砂砾石料，可以根据不同工况的需要制作护坡，从而达到防冲防浪的目的。块体的重量采用国内外常用的西班牙伊利巴伦公式计算⑴，由滑动平衡导得W=ybNH3/(fcosa-sina)3/(Sr-1)3其中：W---护坡块体重量(吨)；□□□□□□□□□

8、□---块体材料的容重(吨/米')；Sr二旳/丫---块体材料的容重与水容重之比；H---设计波高（米）；□□□□□□□□□a---斜坡与水平面的夹角；f-—块体间摩擦系数，对块石、方块分别为2.38、2.84；N-一经验系数，对块石或方块为0.43o以湖南省益阳烂泥湖垸大堤为例，最大设计波高1.0m,若采用块石护坡,块体重量约为110kg；对于麻塘垸大堤，最大设计波高约2.5m,块体重量约为1040kgo显然多数块石难以满足在波浪力和块体所受浮力作用下沿斜坡的滑动平衡。采用整体的固化面板可以较好地满足这一要求，若采用预制构件则需

9、要有足够的重量和牢固的咬合型式。均质土農砂卵石地从制作护坡前，应进行坡而压实，斜坡压实可采用斜坡振动碾压实，也可釆用电动打夯机夯实。坡面压实前应清除原坡面杂草、根系和表而腐植土层，测定原始干密度、含水量，作为护坡加固的参考依据。图2益阳烂泥湖垸大堤