張鐵軍，高惟煒，吉 鋒

(1.中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司華東分院;2.東南大學(xué)交通學(xué)院巖土工程研究所)

1 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，道路工程、河道工程等建設(shè)項(xiàng)目的增加，產(chǎn)生了大量的廢棄淤泥，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年廢棄的淤泥達(dá)到1 億m3以上;僅江蘇地區(qū)公路、市政等投資建設(shè)過(guò)程中就產(chǎn)生了大量的難以直接利用的淤泥，而產(chǎn)生的這些廢棄淤泥具有高含水率、高液限、高壓縮性、高粘粒含量、排水性差、低強(qiáng)度等特性，導(dǎo)致它不能直接應(yīng)用于工程填料，是工程上難以直接利用的一種特殊土，而往往作廢棄處理，造成了資源的浪費(fèi)和環(huán)境危害，同時(shí)在廢棄的過(guò)程中需要征收大量土地作為堆場(chǎng)進(jìn)行堆放，而目前在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，土地資源尤為寶貴，廢棄過(guò)程中的征地從很大程度上增加了工程投資。

目前在大多數(shù)工程建設(shè)中，例如公路建設(shè)、市政工程、河堤的培土加固、各種園區(qū)建設(shè)的場(chǎng)區(qū)道路都需要大量的優(yōu)質(zhì)填土材料，而這些填土材料往往需要遠(yuǎn)距離購(gòu)買，無(wú)形中增加了工程投資，而且現(xiàn)在土地資源越來(lái)越寶貴，獲取優(yōu)質(zhì)路基填土材料的難度持續(xù)增加，因此研究工程中產(chǎn)生的廢棄淤泥的填料化改良成為一種良好的選擇，這項(xiàng)技術(shù)也是工程界普遍關(guān)心的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，這樣既可以減少淤泥拋棄帶來(lái)的問(wèn)題，也可以解決目前道路等工程建設(shè)缺少優(yōu)質(zhì)填土材料的問(wèn)題，可以達(dá)到變廢為寶、節(jié)省土地資源、減少工程造價(jià)、縮短工期的目的，這也符合項(xiàng)目建設(shè)的生態(tài)環(huán)保理念。

2 國(guó)內(nèi)外廢棄淤泥處理的現(xiàn)狀

2.1 物理處理方法

目前在國(guó)內(nèi)工程中為了降低廢棄淤泥含水率最為直接的方法就是自然晾曬，該方法是最簡(jiǎn)，也經(jīng)常被采用，國(guó)內(nèi)有許多堆場(chǎng)的淤泥場(chǎng)就是采用自然晾曬的方法，該方法從某種程度上利用了一部分廢棄的淤泥，但是自然晾曬的方法有明顯的缺陷:一是晾曬降低含水量需要較長(zhǎng)的時(shí)間，且易受天氣的影響，一般實(shí)施較為困難。二是需要征收一些土地給其晾曬，增加工程投資，三是晾曬效率較低，因此該自然晾曬的方法只能處理少量的廢棄淤泥，對(duì)于大面積的處理廢棄淤泥效果并不理想，往往還是選擇廢棄處理，造成了環(huán)境的危害和資源浪費(fèi)，增加了廢棄成本和征地成本，導(dǎo)致工程投資的增加。

2.2 熱處理方法

熱處理方法是通過(guò)加熱、燒結(jié)的方法將淤泥轉(zhuǎn)化為建筑材料的方法。目前在國(guó)內(nèi)也經(jīng)常被采用，在國(guó)內(nèi)大量工程中產(chǎn)生的淤泥運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)的廠家進(jìn)行成品化制作，例如將其燒成磚或者其它建筑材料，這一方法的優(yōu)點(diǎn)是成品具有很強(qiáng)的附加價(jià)值，但其處理能力有限，還需要固定式的工廠進(jìn)行加工處理，淤泥等廢棄土還需要遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸，在很多道路工程中是很難實(shí)現(xiàn)的，而且該方法并不能將廢棄淤泥改良后作為工程填料使用，存在一定的缺陷。

2.3 化學(xué)固化處理方法

目前有關(guān)廢棄淤泥的改良主要是化學(xué)固化方面的研究，在國(guó)內(nèi)外也最為常見，通過(guò)在淤泥中添加一定劑量的水泥、石灰等固化材料，再進(jìn)行攪拌混合，通過(guò)孔隙水與固化材料發(fā)生水合反應(yīng)使孔隙內(nèi)的自由水變?yōu)榻Y(jié)合水，提高固化土的強(qiáng)度。該化學(xué)固化處理方法主要是關(guān)注廢棄淤泥處理后的強(qiáng)度特性。

2.4 目前廢棄淤泥處理方法存在不足之處

(1)采用自然晾曬的物理處理方式處理效率較低，容易受到自然氣候等外在條件的影響，在工程建設(shè)過(guò)程中需要再次征地進(jìn)行晾曬，增加工程造價(jià)，該方法處理的量有限，在實(shí)際工程應(yīng)用中無(wú)法大面積采用，目前工程中產(chǎn)生的廢棄淤泥還是作為廢棄物進(jìn)行拋棄處理。

(2)熱處理方式處理效率較低，需要專門的生產(chǎn)廠或者需要將廢棄淤泥運(yùn)到廠家進(jìn)行再次生產(chǎn)，不適合大批量的廢棄淤泥處理，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品并不能作為工程填料使用，往往是作為建筑材料使用，因此在實(shí)際工程中該方法應(yīng)用較少。

(3)化學(xué)固化處理方法在廢棄淤泥的再生利用方面有比較好的效果，但是固化處理技術(shù)更多的是關(guān)注固化土強(qiáng)度特性和成型效果，一旦固化成型后強(qiáng)度隨著齡期的增加將迅速增加，成塊狀，難以直接作為工程填料使用，同時(shí)化學(xué)固化處理還需要專用的施工設(shè)備和攪拌技術(shù)，這樣的要求大大的限制了廢棄淤泥固化處理技術(shù)在我國(guó)工程上的廣泛應(yīng)用。

2.5 高含水量淤泥處理新途徑的探討

作為工程填料使用時(shí)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，有時(shí)強(qiáng)度并不需要太高，例如《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30－2004)中對(duì)于路基填料的主要控制指標(biāo)是CBR 和壓實(shí)度，從規(guī)范中可以看出，對(duì)路基填料的CBR 的要求并不算高，工程建設(shè)過(guò)程中關(guān)注更多的是路基填料的壓實(shí)度，從這個(gè)角度出發(fā)，針對(duì)工程建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄淤泥再生利用，首先需要研究改良后的廢棄淤泥要能夠進(jìn)行壓實(shí)。

對(duì)道路工程中產(chǎn)生的廢棄淤泥進(jìn)行了試驗(yàn)研究，本次試驗(yàn)淤泥主要取于相關(guān)道路工程的廢棄淤泥，試樣具有高含水率、高壓縮性、低強(qiáng)度等特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試了淤泥的現(xiàn)狀物理力學(xué)參數(shù)，并通過(guò)摻入相關(guān)改性劑進(jìn)行處理，從試驗(yàn)角度實(shí)現(xiàn)了淤泥改良后作為路基填料的可能性，并通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試了改良后淤泥的物理特性。

本次摻入的改良劑A 的摻量見表2。

表1 工程中取樣淤泥的現(xiàn)狀物理參數(shù)

表2 改良劑A 的試驗(yàn)方案

摻入改良劑A 后，對(duì)改良后廢棄淤泥的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，主要研究改良后廢棄淤泥的含水量、液塑限，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改良后廢棄淤泥的物理性質(zhì)發(fā)生了根本性變化，具體如圖1 所示。

圖1 廢棄淤泥改良前后塑性圖

從圖1 可以明顯看出，改良前廢棄淤泥屬于高液限軟粘土，改良后，廢棄淤泥的液塑限明顯降低，特別是塑性指數(shù)得到大幅度降低，工程性質(zhì)得到了改良，逐漸由起初的膠結(jié)狀態(tài)變?yōu)榱艘环N松散狀態(tài)的土，這種松散土比較適合道路工程，容易碾壓，強(qiáng)度也不需要太高，通過(guò)本次試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了廢棄淤泥的松散化處理，為廢棄淤泥改良后作為道路工程填料的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。

而且通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改良后的廢棄淤泥松散化后，含水量也大幅度降低，使這種改良后廢棄淤泥容易壓實(shí)且達(dá)到最佳壓實(shí)效果成為可能，改良后松散土的含水量如表2。

表2 改良后廢棄淤泥含水量隨齡期變化關(guān)系

圖2 改良后廢棄淤泥含水量隨齡期變化關(guān)系

從表2 和圖2 中可以明顯看出，隨著改良劑A 摻量的增加，改良后松散土的含水量逐漸降低，同時(shí)松散土的含水量降低受到齡期的影響顯著，隨著齡期的增加，含水量有較大幅度的降低。從圖2 中可以看出，在齡期3 d 之前，含水量降低幅度較大，之后隨著齡期的增加，松散土含水量的降低幅度逐漸變緩，可見改良劑A 對(duì)廢棄淤泥的前期改良效果較為明顯，這為工程應(yīng)用提供了良好的前提條件。

3 結(jié) 論

(1)目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于廢棄淤泥的物理晾曬處理方法、熱處理方法和化學(xué)固化處理方法取得了一定的效果，但是由于各種方法的一些局限性，使得處理后廢棄淤泥不能作為工程填料使用，需要積極探索新的處理方法。

(2)從室內(nèi)研究角度研究了道路工程中產(chǎn)生的廢棄淤泥的新的處理方法，實(shí)現(xiàn)了由膠結(jié)狀態(tài)的淤泥改良成松散狀態(tài)的良質(zhì)土技術(shù)，這種改良后的松散土可以做為路基填料進(jìn)行碾壓，這種松散化處理技術(shù)為廢棄淤泥的再生利用提供了新的研究思路和途徑。

(3)廢棄淤泥松散化處理后，含水量大幅度降低，而且可以在3 d 齡期條件下，處理后的松散土含水量降低幅度較大，含水量大幅度降低為松散土作為工程填料碾壓密實(shí)提供了前提條件和可能性。

(4)廢棄淤泥松散化處理技術(shù)還需要進(jìn)一步的深入研究，積極探索新的改良劑和新的施工技術(shù)，為這種松散化處理技術(shù)大量用于道路工程實(shí)踐提供技術(shù)支持。

［1］ 朱偉，馮志超，張春雷，等. 疏浚泥固化處理進(jìn)行填海工程的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究［J］.中國(guó)港灣建設(shè)，2005，(5):27－30.

［2］ 朱偉，張春雷，高玉峰，等. 疏浚泥處理再生資源技術(shù)的現(xiàn)狀［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2002，25(4):39－41.

［3］ 顧歡達(dá)，顧 熙.河道淤泥的有效利用方式及其物性探討［J］.環(huán)境科學(xué)報(bào)，2002，22(04):454－458.