疏浚工程中产生的大量淤泥，具有含水量高、黏土颗粒含量多、强度非常低、一般呈泥状、车辆搬运困难、人与机械无法在表面行走等特点^[1]。此外，疏浚底泥中含有较多的有机质，如腐殖酸、胡敏酸、氮磷营养物质及重金属污染物质^[2]，若不加以处理，会严重污染环境。

　　妥善处理不断增加的疏浚底泥，资源化利用已减量化和无害化处理的底泥，已成为当前研究的焦点^[3]。固化稳定化处理技术是改善淤泥工程特性较常用的方法，且固化处理后的疏浚底泥可结合邻近的堤防加固工程、市政工程、道路工程等作为填方材料进行使用^[4]。在道路工程中，经固化的淤泥可作为公路路基工程土方材料，实现疏浚底泥的资源化再利用，具有很高的经济价值和社会价值^[5]。河道淤泥作为公路路基填料，一般具有高天然含水率、高液限及高塑性指数、高有机质含量、高流变性或蠕变、低承载力、低渗透性的特点，作为公路路基填料应采取相应措施，如加强淤泥自身性质、选择合适固化材料、科学合理安排施工、严格控制淤泥加固泥的各项指标，并注重工程质量检测，确保无侧限抗压强度、承载比(CBR)和压实度达到要求。

　　1 试验材料和方法

　　1.1 试验用底泥

　　岳阳市中心城区污水系统综合治理项目中，王家河底泥清淤工程共设置9个取样点，试验中随机选取1,5,9号点位的混合淤泥作为研究对象，淤泥含水率为59.25%;有机质含量为6.18%;p H值为6.99;粒径<0.005mm的占32.68%;粒径为0.005～0.05mm的占64.28%，粒径>0.05mm的占3.04%。

　　1.2 试验用固化剂

　　用于淤泥固化的掺加剂种类很多^[6]，其中水泥基固化材料被广泛应用于淤泥固化外掺剂中，可有效提高土壤承载能力，尤其适合改良黏土类土壤^[7]。本试验通过向淤泥中添加水泥基固化材料制备固化土，并基于含水率、压实度、承载比(CBR)指数分析固化土作为路基填土是否满足要求。

　　已有众多理论研究发现，掺入水泥可通过絮凝反应、火山灰反应、碳酸化反应等作用提高土体强度^[7,8,9]。本试验通过掺加水泥基固化材料研究固化淤泥的固化效果。

　　1.3 测定方法

　　试验中采用的测定方法如下:(1)p H值使用便携式p H计，按照GB 6920—86《水质p H值的测定玻璃电极法》进行测定;(2)含水率使用烘箱、天平，按照JTG E40—2007《公路土工试验规程》进行测定;(3)有机质使用马弗炉，按照《公路土工试验规程》进行测定;(4)颗粒粒径分布使用马尔文激光粒度仪(Mastersize-2000)，按照《公路土工试验规程》进行测定;(5)压实度使用标准击实仪，按照《公路土工试验规程》进行测定;(6)CBR按照《公路土工试验规程》进行测定;(7)无侧限抗压强度使用应变控制式无侧限压缩仪，按照GB/T 50123—2019《土工试验方法标准》进行测定。

　　2 数据分析

　　2.1 固化土的压实度分析

　　水泥基固化材料土的最佳含水率接近素土，此处采用水泥基固化材料系固化剂，可认为固化土的最佳含水率近似于素土，因此须测定3种土的最佳含水率和最大干密度。由于土样含水率远高于最佳含水率，因此采用风干土法调整1,5,9号点位的混合淤泥含水率，使调整土样的含水率分布在最优含水率两侧^[10]，对调整后的土样开展击实试验得到击实曲线(见图1)，得到第1,5,9号最优含水率分别为15.6%,17.7%,19.6%;对应的最大干密度分别为1.79,1.85,1.88g/cm³。

　　图1 击实曲线  

　　2.2 无侧限抗压强度影响分析

　　根据标准击实试验得到的最佳含水率和最大干密度，初步估算每组试样所需的湿土质量，再按湿土质量分数的5%,10%,15%,20%分别称取固化剂，人工搅拌均匀后分3层压入试模内，每层击实后、加入下层前须拉毛表面。试样制作完毕后静置24h再脱模，放入标准养护室(室温20℃，相对湿度100%)内养护，试验前1天取出浸水，拭去表面水分，用修土刀修平试样上下表面，放入万能试验机内进行抗压强度试验，加荷速率为1mm/min。

　　水泥基固化材料固化剂掺入3种淤泥后的无侧限抗压强度随固化剂质量分数及龄期的变化如图2所示。由图2可知，随着固化剂质量分数的提高和龄期增长，无侧限抗压强度增幅逐渐加快，3个点位样品的无侧限抗压强度增长规律基本相似。

　　图2 无侧限抗压强度变化曲线  

　　对比CJJ/T 80—98《固化类路面基层和底基层技术规程》中相关规定，试验中固化淤泥的无侧限抗压强度满足路基填土指标要求。

　　2.3 CBR影响分析

　　由无侧限抗压强度数据可以看出，不同淤泥的固化土强度指标相似，因此在CBR试验中，仅对1号淤泥固化土做CBR试验，如表1，图3所示。

　　水泥基固化材料添加量为5%时，CBR值无法满足路基填土的使用要求;当水泥基固化材料添加量为10%，养护期≥14d时，或水泥基固化材料添加量为15%,20%时，可满足路基填土的最小强度要求。

　　3 淤泥固化土做路基配方设计和施工方法

　　CBR、无侧限抗压强度和压实度是公路路基施工过程的重要指标，因此施工过程中必须按照施工要求控制相关参数。由于没有成熟的工程经验和相关规范做参考，必须严格控制施工质量，注重质量检测。本研究基于实验室分析数据和现场实际，提出适用于公路路基填土的淤泥固化资源化设计和施工方法。

　　表1 CBR试验数据统计 

　　表1 CBR试验数据统计

　　图3 不同养护期的CBR曲线  

　　3.1 配方设计

　　根据上述试验研究，添加水泥基固化材料的淤泥固化土具备路基填土材料的可行性，可有效提高土强度，考虑到安全系数，现场施工中，采用20%添加量水泥基固化材料的固化土，作为公路路基填土材料。

　　3.2 施工方法

　　1)使用挖掘机开挖河道淤泥，挖开后用挖掘机抓斗破碎调匀淤泥，使土团粒的粒径≤20mm，或通过绞吸等方法产出含水率更高的淤泥做预处理，淤泥含水率在50%～60%为宜。

　　2)按照设计配制水泥基固化材料添加量，将开挖土和水泥基固化材料加入搅拌机中进行试搅拌，检测含量和均匀性符合要求后，开始正式生产。

　　3)焖熟水泥基固化材料改良土后，用自卸车运至填筑面，摊铺整平，或搅拌且养护成熟后再摊铺整平。

　　4)测试改良土均匀性等指标，满足要求后，用压路机进行碾压。

　　5)每层填筑完成后，用薄膜覆盖表面进行养护，并进一步整修。

　　6)填筑每层压实层，按规定的检验批次和要求检测压实层质量(主要检测无侧限抗压强度和CBR)，下层碾压合格后，方可填筑另一层改良土。

　　水泥基固化材料固化淤泥做路基填土的施工流程如下:取泥→调泥→加入水泥后进行搅拌→填筑→薄膜养护→检测。

　　4 结语

　　在实验室试验研究基础上，淤泥中添加水泥基固化材料做固化处理(添加量为5%,10%,15%,20%，养护龄期为3,7,14,21d)后，固化泥的无侧限抗压强度等指标一般满足路基填土要求;当水泥基固化材料添加量为10%，养护期≥14d时，或水泥基固化材料添加量为15%,20%时，可满足路基填土的最小强度要求。

　　由于固化淤泥属于化学改性土，强度来源于固化材料的水化反应，在反应过程中没有去除水分，而是发生转化，因此没有提高土的干密度，与天然土压实原理不同，因此建议以无侧限抗压强度或CBR等强度值做设计参数。

　　本文基于水泥基固化材料固化淤泥的试验研究成果，在工程实践中提出水泥基固化材料固化淤泥做路基填土的配方设计和施工方法。