沿海地区工程渣土余泥资源化处置形成固化土路基关键施工工艺研究

沿海地区工程渣土余泥资源化处置形成固化土路基关键施工工艺研究

汤晓菲

浙江滕头园林股份有限公司 浙江省宁波市 315192

摘要：面对日益严峻的工程环保压力，如何处置好大量的桩基泥浆和钻渣，将是每个工程项目不得不面对的难题。本文以泥浆和钻渣作为原料的余泥资源化处置形成的固化土是一种具有足够强度且不易压缩变形的材料，其作为路基材料的均匀性更好、品质更稳定，既能够保证路堤的强度和稳定性，又能达到减少路堤沉降的目的，而且现场施工控制更容易，施工效率更高，保证路面的使用质量，同时满足的环保要求，实现了废弃材料的资源化再利用。

关键词：渣土；余泥；资源化处置；固化土；路基；施工工艺

1.路基设计概况

设计路基填筑材料为宕渣（土石混合料），填料的最大粒径和最小强度（CBR）值必须满足设计规范及下表要求。路床填料均匀、密实、强度高，最大粒径小于100mm（上路床采用含泥量小于8%的清宕渣填筑）；直接作用于路基填筑的填料，其液限不大于50%，塑性指数不大于26。泥炭、淤泥、有机质超过允许含量的土不得直接用于填筑路基。

2.渣土余泥资源化处置形成固化土路基填筑施工工艺

2.1 工艺流程

图1 施工工艺流程图

2.2 固化土制备

余泥资源化利用中心建设均按照“工厂化、标准化、专业化”的要求进行，配置国内先进的板框压滤脱水设备、拌合机组将废弃泥浆及钻渣统一进行处理加工，制备固化土。余泥资源化利用中心目前配置9套固化处理设备。其中压滤机9台、250型变量柱塞泵9台、二次压榨泵9台，采用传送带上料。余泥资源化处置形成固化土的生产流程为：脱水→破碎→添加固化材料→集中厂拌。

（1）脱水

施工中产生的废弃泥浆和钻渣经过振动筛初次过滤进入汇总池，然后通过泥浆输送泵输送至搅拌池并与石灰等材料充分搅拌，使泥浆变得更为细腻。

经过搅拌池充分搅拌后，泥浆充分发生化学反应由自由流管输送至压滤车间，使用变更柱筛泵以0.8MPa/cm²的压力输送至压滤机，后以1.2～1.6MPa/cm²的压力压滤不少于10分钟。板框压滤脱水机则通过将固液混合物送进各滤室，通过向各滤室施加过滤压力，使得过滤介质(滤布)将固体和液体分离，从而得到含水量较低的泥饼以及滤液。滤液经检测合格后可用作工程用水，如混凝土拌合用水。

图2压滤脱水原理示意图 图3 压滤脱水设备

（2）破碎

破碎前检测脱水泥渣的实际含水率，脱水泥渣含水率不大于26%。

图4 含水率检测 图5 二次破碎

项目采用土壤破碎机对泥饼进行粉碎处理，由皮带输送机转至储料仓，作为固化土制备的原料。土壤破碎机在高速旋转的破碎刀鼓上安装多组拆卸式硬质合金刀头，对物料进行高速铣削，并达到强制筛分的目的。为确保破碎效果，避免湿料沾仓现象，在一次破碎的基础上进行二次破碎，破碎后泥渣最大尺寸不超过20mm。正式破碎前与下级固化土拌合站进行联动联调，使两级设备的生产能力协调一致，以便达到最佳的质量和经济效果。

（3）添加固化材料

通过室内试验详细研究多种土体的基本性质，包括含水率、液塑限、塑性指数、最大干密度及最优含水率、颗粒级配等，并对沉淀池泥浆进行系统研究及分析，确定了影响固化土强度的主要因素及影响规律，包括固化材料掺量、比例、含水率、龄期、闷料时间、工序的影响等。通过比较不同配比对固化脱水土的强度影响及探究含水率与强度之间关系，根据大量试验数据结果，确定试验段最优固化方案为单掺水泥3.0%+0.018%土壤固化剂。

（5） 集中厂拌

混合料采用集中拌合。破碎出料通过传送带对拌合设备进行送料，混合料拌合机通过螺旋电机的转速和料门的开度来控制原料的流量。在设定拌合产量时，将拌合产量设定在略大于破碎机产量的工况，使拌合站配料仓保持较少的存料，防止拌合站配料仓因进料过快而出现“粘”、“堵”、“拱”、“卡”的现象。拌合设备采用雾化加水技术，加水量通过精密计量装置控制。拌合机出料口配备带活门漏斗的料仓，由漏斗出料直接装车运输。

2.3 路基填筑施工

2.3.1 碎石垫层、钢塑格栅、宕渣施工

碎石垫层总填厚为50cm，并加设1层钢塑格栅，分三层进行施工。第一层在清表后经过压实的基底上填筑25cm碎石垫层，采用推土机配合挖机整平碾压；第二层铺设钢塑格栅；第三层铺设25cm碎石，采用推土机配合挖机整平碾压。

钢塑格栅施工：在平整压实好的底层碎石垫层后全断面铺设钢塑格栅，根据钢塑格栅的铺设宽度，截取每幅土工格栅长度铺设，逐幅铺设。土工格栅要拉直平顺，幅与幅采用塑料扣或铁丝绑扎处理，搭接宽度大于30cm，两幅搭接时高端压在低端之下。

宕渣采用水平分层填筑，每层最大松铺厚度为30cm，根据方格网的大小确定每个方格卸料1车。卸料时安排好填料运输路线，按水平分层、平行推铺、均匀碾压的方式进行施工。

2.3.2 固化土分层填筑

（1）测量放样

在摊铺固化土前进行测量放样，放出施工边线。摊铺采用两台摊铺机梯队作业，放样时用全站仪每隔10m打钢钎拉出摊铺基准线，并打好40cm厚度控制线支架。在两侧设置的指示桩上，明显标记路基边缘压实后的设计标高。

（2）运输及摊铺

固化土采用自卸车利用施工便道运输至现场，根据前期试验段施工经验，松铺厚度取40cm，采用摊铺机或平地机进行固化土的摊铺、整平。

运输车辆在开工前检查其完好情况，到场后由专人指挥车辆倒车驶进摊铺现场；摊铺机前有专人指挥车辆，以确保固化土的连续均匀摊铺。车辆到场后分列两边，前后相距约10m，车辆倒车时统一在摊铺机前10～30cm处停车，挂空挡卸料，倒料时位置要准确，不得撞击摊铺机。

卸料过程中运料车挂空档，靠摊铺机推动向前，卸完料后立即驶离摊铺机，在摊铺机料斗内固化土未铺完前，下一辆料车即停靠在摊铺机前并开始卸料，保证摊铺机料斗内有10cm厚的固化土。当车辆运输时间超过4h运到工地时予以废弃。

摊铺机摊铺时，两台摊铺机由横坡低到高成阶梯状进行摊铺，前行摊铺机的自动找平传感器置于基准钢丝和基准铝合金梁上，后行摊铺机的一侧自动找平传感器置于基准钢丝上，另一侧滑弦走在前行摊铺机已摊铺面上，摊铺时能够根据标高自动找平。调整好传感器臂与导向控制线的关系；严格控制摊铺厚度和高程，保证路拱横坡度满足设计要求。

两台摊铺机前后相隔5m～10m呈梯队式同步摊铺，两幅之间有5cm～10cm左右的搭接宽度，以避免施工纵缝，摊铺速度结合拌和机实际产量采用相对连续不间断行驶。摊铺机一前一后保证速度一致、摊铺厚度一致、松铺系数一致、路拱坡度一致、摊铺平整度一致、振动频率一致等，两机摊铺接缝平整。

开始摊铺3～6m长时，立即检测摊铺面的标高和横坡，不符合设计要求时，适当调整熨平板高度和横坡直到合格，再进行摊铺。正常施工时，摊铺机每前进10m米，检测人员检测一次摊铺机的标高、横坡，并做好松铺厚度记录。摊铺过程中保持摊铺机的速度恒定应考虑固化土的生产能力与摊铺速度相匹配，避免中途不必要的停机，摊铺速度在2～2.5m/min。

（3）碾压

在固化土摊铺整型过程中及时测定含水量并指挥压路机碾压，碾压后混合料的压实度不小于设计要求。压路机紧跟在摊铺机后面成阶梯紧跟，以50～60m为一个碾压施工段，由横坡低到高进行碾压，碾压段落设置明显的分界标志，层次分明，有专人指挥。碾压时遵循先轻后重，先静压后振压，由两边向中间，纵向进退式，先慢后快，碾压行驶速度慢速宜为2-3km/h，最大速度不超过4km/h。碾压时保证轮迹重叠1/3，达到无漏压、无死角，确保碾压均匀。

碾压前确定和调整好作业参数，并按初压、复压和终压三个步骤进行，复压终压前洒水应及时跟进，确保在最佳含水量。

碾压机械组合：三台不小于16t单钢轮振动压路机、双钢轮压路机

碾压顺序：

1）初压：单钢轮振动压路机静压2遍；

2）复压：振动压路机弱振1遍→振动压路机强振2～4遍（直至满足不同区段压实度要求）；

3）终压：静压1～2遍，直至轮迹消除。

压路机倒车自然停车，无特殊情况，不准在其上急刹车、急转弯和调头；换挡要轻且平顺，不要拉动基层；压路机停车要错开，相隔间距不小于3m，并停在已碾压好的路段上。采用振动平板夯实机对边部进行压实，并保证路基表面平整、密实。

固化土碾压完成经检测符合设计要求后，道路两侧由人工进行整修，调整线形，使之满足设计要求。

（4）坡面防护

余泥资源化处置形成的固化土试验段采用三维网+喷播草灌作为坡面防护。

草灌混植采用湿法喷播。施工时三维植物网用专用竹钉固定，间距0.5m，梅花型布置，搭接长度为10cm，搭接处钉子顺势钉入，钉子密度增加一倍。

（5）养护

当固化土分层施工时，上层填土能连续施工时可另外不进行养护。如不能连续施工应进行养护，固化土表面洒水养护不少于3天。养护期间固化土不能过湿，更不能忽干忽湿，除洒水车外封闭交通。

2.3.3沉降观测

（1）观测仪标的布设

（2）观测频率

在施工期，每填筑一层至少需观测一次，因故停止施工，每三天观测一次；预压期间，第一个月每三天观测一次，第二个月至第三个月每七天观测一次，从第四个月起每半个月观测一次，直到铺筑路面前；通车期，沉降观测以及取少量的典型断面(2个)进行跟踪观测，每1~2个月一次。侧向位移观测频率与沉降观测相同，直至路堤达到设计的施工标高。

（3）填筑、沉降、位移速率控制标准

填筑速率应同时结合沉降速率及位移速率进行控制，沉降速率要求不大10mm/d，位移速率均要求不大于3mm/d。如果超过此要求，应放慢填筑速度，并且找出原因调整施工速率或方法。

（4）预压卸载沉降速率控制标准

采用双标准控制：即要求推算的工后沉降量小于设计容许值,同时要求达到以下沉降速率标准时，对桥头路段要求连续两个月的月沉降速率小于3mm、一般路段小于5mm进行控制。

2.3.4堆载预压

余泥资源化处置形成的固化土试验段施工完成后，根据方案进行通车试验和各项试验指标检测，满足设计要求后填筑顶面宕渣，并按图纸设计要求进行堆载预压。

堆载土方填筑过程中，应严格按照设计要求进行逐层填筑压实，分层厚度为30cm碾压方法同路基填筑，堆载预压过程中进行沉降和稳定性检测，预压期内路基实测标高小于堆载设计标高25cm以上时应及时补方并压实。填筑速率应同时结合沉降速率及位移速率进行控制，沉降速率不大于10mm/d,位移速率不大于3mm/d，如果超过此要求，应该放慢填筑速率，并且找出原因调整填筑速率或施工方法。预压体应将主体路基完全覆盖包络在内，路基坡脚应加宽，不得留有空，保证荷载均匀。预压期间应及时补方，一次补方厚度不得超过一层填筑厚度，并按路床压实度要求压实。

3.路基通车试验检测

3.1检测内容

路基施工完成静置半个月后，采用载重总重量55T的重型卡车，循环通车30天。循环通车方式如下：

（1）路基纵向行驶试验

重车在每个行车道依次循环行驶（即呈“弓”字形行驶），即重车由一个行车道的一端行驶至该行车道另一端，然后掉头进入相邻行车道，再行驶至相邻行车道的另一端，依次循环进行。

（2）路基横向行驶试验

必要时，还可开展沿路基横向行驶试验。主要是在沉降观测断面附近，重车沿路基横向，靠近沉降观测线行驶。

重车行驶时需要注意避让沉降观测板/杆。采用2辆55T重车，分别从试验段的两端开始，每辆车每半个小时完成一次循环（行驶速度小于30km/h），每辆车每天行驶8个小时以上的频率进行行驶试验。

4.结束语

工程渣土余泥资源化处置形成固化土，用于高速公路路基填筑施工，不仅能够保证路堤的强度和稳定性要求，保证路基施工质量，实现了资源化的再次利用，同时也满足了环保施工的要求。

参考文献：

[1]工程渣土在道路工程中的资源化利用与性能分析[J].郑晓光，水亮亮，任奇.上海公路.2020,(04)

[2] 桩基施工泥浆固化处理新技术应用分析[J].陶祝华.建筑技术开发.2019,46(01)

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