生石灰在表层流塑污泥加固处理中的应用
徐世民 夏华宗
（河北省地矿局国土资源勘查中心，河北省石家庄 050081）
摘要：本文介绍以生石灰和外加剂加固处理表层污泥的实例，可作为一种表层流塑污泥加固处理的化学处理方法。
关键词：污泥 生石灰 加固处理
流塑污泥层含水量高，含有大量有机质和可溶盐，具流动性，加固处理技术比较困难。对于规模较小污泥处理方法，常采用挖除、回填方法进行处理。要处理大量污泥，采用挖除回填法，其功效慢，质量难以保证。并且，挖除产生大量污泥，处理起来比较困难；回填需要大量土源，寻找土源比较困难。我单位采用化学固结法对天津港某工地表层流塑污泥进行加固处理，取得了良好的效果。
1 概况
天津港某工地建设场地为原塘沽盐田，大部地带表层分布流塑污泥，为滨海新近淤积弱泥炭质土，厚度大部分在0.2～0.4m,局部厚度可达到0.7m。密度1.70～１.80g/cm3,干密度1.08～１.20g/cm3，含水量50%以上，烧失量17.9%，含盐量高达20.43%，PH值=8.4。该土层具有流变性，强度低，贯入阻力为0.颗粒成分见表1.
该地层难以满足工程建设要求，采用化学固结法进行处理。加固处理后的污泥层承载力要求达到50～60kPa（贯入阻力约为5N），处理后混合土干密度大于1.3g/cm3。
表1 污泥颗粒成分表
颗粒成分 砂粒 粉粒 粘粒 胶粒
颗粒直径（mm） 0.25～0.074 0.074～0.05 0.05～0.002 ＜0.002
含量（%） 48.50 5.00 45.50 1.00
2 加固方法及原理
加固方法：生石灰为主要固化剂，配以适量的外加剂，与污泥充分搅拌成混合土。
加固原理：以生石灰为主要固化剂，配以适量外加剂经与污泥充分拌和，产生一系列的物理化学反应，改变污泥土的结构和物理性质，使之硬结成具有整体性、水稳性、和一定强度的混合土。
3 混合土配比的确定
3.1取样试验
现场取原污泥样品，检测污泥样品的物理化学指标。按照不同的配比加入生石灰和外加剂制作混合土样，选取生石灰含量分别为10%、7%和5%同比例外加剂三组配比，每组五个样，共15个试验样品。分别在混合后第一天和第七天时检测混合土样含水率、密度、干密度、压缩系数、压缩模量和贯入阻力指标等。
3.2试验结果及分析
主要试验结果见表2，贯入阻力(P)随时间（t）和配比（k）变化曲线分别见图1和图2，干密度（rd）随时间（t）和配比（k）变化曲线分别见图3和图4。
表2 室内试验结果表
样品 污泥 含10%生石灰 含7%生石灰 含5%生石灰
1d 7d 1d 7d 1d 7d
含水率W
(%) 50.50 29.00 27.90 35.10 31.40 37.10 35.50
密度r
（g/cm3） 1.80 1.59 1.52 1.80 1.77 1.78 1.76
干密度rd
（g/cm3） 1.20 1.23 1.19 1.33 1.34 1.30 1.30
压缩系数a1-2 ---- ---- 0.78 ---- 0.30 ---- 0.49
压缩模量Es1-2
（MPa） ---- ---- 2.70 ---- 6.60 ---- 4.00
贯入阻力P
（N） 0 20.00 11.50 17.50 30.00 11.00 13.00
图1 P-t变化曲线 图2 P-k变化曲线
图3 rd-t变化曲线 图3 rd-k变化曲线
三种配制成不同的配比混合土，贯入阻力都能达到要求。含量10%的混合土在1d时强度提高较快，7d时反而减小。含量7%和5%的混合土随时间延长而增大，最后趋于稳定，说明效果比较好（图1）。
在短时间内（1d），贯入阻力随生石灰含量的增加而增大；但时间延长（7d），贯入阻力随生石灰的含量增加呈先增大后减小的趋势（图2）。
以上分析说明：混合土的强度受生石灰含量的影响，同时具有时间效应。在生石灰含量比较小和随时间延长混合土固化性能比较好，强度不断增加，最后趋于稳定；当生石灰含量超过一定范围，失水明显，拌合困难，局部呈干散状，整体固结性能差，强度短时间内提高比较快，但时间延长反而减低。
通过试验成果分析，确定采用生石灰含量在5%的配比对表层流塑污泥进行加固处理.
4 现场试验
根据确定配比，现场选取2个盐田作为试验区，每个试验区面积为57m×60m。
4.1试验方法及过程
（1）清理表层结晶盐和排水
鉴于表层有3～25cm的结晶盐和局部有明水，在试验前将试验区内的明水排净和表层盐清除。
（2）污泥厚度测量
利用上部污泥和下部软泥强度不一的特点，采用钢筋插入，手感确定污泥厚度，并用铁锨揭露局部测点进行验证，保证测量深度的准确性。
（3）生石灰及外加剂量的确定
根据污泥厚度和试验区面积，确定污泥的体积，再根据确定的配比，计算出需要的生石灰和外加剂的量，进一步确定试验区内不同部位的撒料厚度。
（4）原料粉碎、拌和
采用破碎拌和机对原料粉碎拌和一次完成。按照所需配比的外加剂重量由人工均匀填入破碎拌和机中，使其充分拌和，使其均匀，满足施工设计要求，直接运往施工现场。
（5）场地撒料及搅拌
根据计算出的不同部位撒料的厚度，将制成的原料采用人工铺撒平整。采用翻、拌、压等方法对化学剂与污泥进行充分搅和，翻、拌遍数不低于5遍。以拌和后的色泽均匀来控制搅拌的均匀性。搅拌均匀后，进行碾压三遍。
（6）试验效果检验
检验方法采用轻型动力触探原位测试及混合土干密度测试进行质量效果检测。检测标准为处理部位14天后，轻型动力触探每30cm一阵击大于6击，处理后混合土干密度大于1.30g/cm3. 检测结果统计表3
4.2试验结果及效果分析
从检测结果看，轻型动力触探平均击数在8击以上，混合土干密度值大于1.37g/cm3两项指标均满足质量控制标准。而且从现场观察其初凝时间也比较快，固结效果好。
表3 检测结果统计表
配比 轻型动力触探击数N10（击） 贯入阻力
P(N) 含水量
W(%) 密度
r（g/cm3） 干密度
rd（g/cm3）
污泥 ----- ----- 48.60 1.78 1.20
①
9 10.80 31.90 1.81 1.37
②
8 11.00 30.90 1.81 1.38
③
8 13.50 32.20 1.83 1.38
④
8 9.00 32．40 1.81 1.37
⑤
11 23.10 28.50 1.82 1.42
5 结束语
通过室内试验和现场试验，充分证明采取一定配比的生石灰和外加剂来处理表层流塑污泥是确实可行的方法。具有成本低，速度快，没有污染，效果好等优点。可以作为一种表层流塑污泥加固处理的化学处理方法。
