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篇1

【關(guān)鍵詞】土壤固化劑；邊坡；加固

引言

中國西部受印度板塊向北漂移形成喜瑪拉雅山使青藏高原不斷的抬升、東部又受太平洋板塊的擠壓造就了中國東、西兩大南北向強烈地震帶。在地震帶上的山脈和山間盆地在內(nèi)動力的強烈擠壓下其地表山勢陡峭，山體出現(xiàn)側(cè)向拉張應(yīng)變，所以結(jié)構(gòu)松弛，坡面破碎，致使山崩、滑坡、泥石流頻繁發(fā)生。特別在5.12汶川地震、4.20雅安地震后，西部山區(qū)，特別是四川地區(qū)地質(zhì)條件更加脆弱。道路修復與重建地區(qū)主要形成山體垮塌堆積體，土質(zhì)邊坡裂隙更加發(fā)育；巖石邊坡垮塌更加破碎；震后松散坡體及垮塌堆積體更加容易發(fā)生山崩、滑坡、垮塌、泥石流等災(zāi)害。這些自然災(zāi)害對道路邊坡造成巨大破壞，給國家經(jīng)濟帶來巨大損失，對人民安全產(chǎn)生巨大威脅。因此，為減少山崩、滑坡、垮塌、泥石流等災(zāi)害，對山區(qū)邊坡的加固工程便迫在眉睫。而土壤固化劑以其施工便捷、工期短、工程造價低的優(yōu)點為邊坡加固提供了新的思路。

1 邊坡加固方法分析

邊坡失穩(wěn)有三個主要原因。 一是沿線地質(zhì)環(huán)境十分脆弱，二是開挖暴露時間過長， 造成開挖坡體在應(yīng)力松弛情況下，發(fā)生較大變形， 致使結(jié)構(gòu)強度大幅度降低，隨時間推移開挖形成的擾動區(qū)范圍逐漸增大；三是降雨入滲對其破壞失穩(wěn)起了重要的加速和促發(fā)作用。因此，根據(jù)邊坡失穩(wěn)的主要原因，從根源上對邊坡進行加固防護才是震后四川道路邊坡修復施工過程中的重點。

2 土壤固化劑在邊坡加固中的應(yīng)用

四川山區(qū)土壤以膨脹土和粘土為主兩者均具有親水性，特別膨脹土的親水性十分強。國內(nèi)外研究表明，土壤固化劑對膨脹土與粘土的性能均有一定程度的改良。

離子型土壤固化劑最早是由美國科學家雷諾研發(fā)，是一種由多個強離子組合而成的水溶性化學物質(zhì)。它是通過電化原理改變黏土顆粒雙電層結(jié)構(gòu)，能永久地將土壤的親水性變?yōu)槭杷裕瑫r使土易于壓實，形成強度較高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的整體板塊，從而提高土體的穩(wěn)定性，對土壤的抗沖刷性也有所改良。根據(jù)離子型固化劑對改良黏性土的作用機理，可利用高壓注漿的方法將一定配比的離子型固化劑注入邊坡表層土壤，使其在邊坡表面形成硬殼層。離子土壤型固化劑能減小黏性土顆粒結(jié)合水膜厚度，從而提高土壤抗剪強度。離子型土壤固化劑改善邊坡硬殼層的抗?jié)B、抗剪、抗凍性能，提高土體強度和耐久度，從而達到邊坡加固的目的。

3 結(jié)論

邊坡在防范地質(zhì)災(zāi)害的作用是十分重要且明顯的，土壤固化劑固化邊坡表面土層，使其形成一層硬殼層，從而達到邊坡加固的目的。土壤固化劑在固化土強度滿足要求的同時其經(jīng)濟效益和環(huán)保效益又十分顯著。因此，這必將是一項長期且具有重要意義的研究課題。但由于中國幅員遼闊，西部地區(qū)地形差異大，土質(zhì)復雜，致使土壤固化劑的通用性不強，所以對各類土壤及地形特點采取針對性的配方及施工方法，使邊坡加固在各自的配方下表現(xiàn)出最佳性能仍需繼續(xù)研究。

參考文獻

[1] 楊斌. 山區(qū)道路開挖邊坡災(zāi)害與對策研究. 四川建筑， 2009， 29（1）.

[2] 單志杰. EN-1離子固化劑加固黃土邊坡機理研究. 中國科學院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心），2010.

篇2

【關(guān)鍵詞】：道路施工土壤固化劑施工工藝

中圖分類號：U41文獻標識碼： A 文章編號：

引言

軟弱地基處理一直是困擾道路工程建設(shè)的一個難題。在我國干線公路，特別是高等級公路建設(shè)中，普遍采用石灰穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定土等各種綜合穩(wěn)定土類底基層，但這些方法經(jīng)常帶來土體強度不夠、容易產(chǎn)生收縮裂縫、受環(huán)境溫度影響較大、工程費用增加、生態(tài)環(huán)境破壞等方面的問題。土壤固化劑作為一種新型的土壤固化材料，它的出現(xiàn)、研究與應(yīng)用解決了軟弱地基處理中很多實際問題，其固化土體具有速度快、強度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。

一、原材料的選擇與技術(shù)要求

土壤固化劑采用電離子溶液類固化劑，技術(shù)性能指標應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《土壤固化劑》CJ/T3073-1998的規(guī)定。石灰應(yīng)采用消石灰或生石灰粉，消石灰中不得含有未消解的生石灰顆粒，石灰等級應(yīng)在三級以上。水泥應(yīng)符合國家技術(shù)標準的要求，宜采用42.5MPa的普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。土應(yīng)選用塑性指數(shù)12～26的土質(zhì)，不能使用液限大于50%、塑性指數(shù)大于26的粘質(zhì)土、以及淤泥、沼澤土、含草皮土、生活垃圾和腐殖質(zhì)土。水應(yīng)采用飲用水或PH值大于或等于6的水。

二、配合比設(shè)計要求

土壤固化劑固化水泥石灰土，其中水泥占干土重量為2%，石灰占干土重量為3%。固化劑濃縮液摻入劑量建議值為0.014%（重量比），摻入劑量變化范圍取為0.012～0.018％，可根據(jù)試驗進行確定?？梢酝ㄟ^擊實試驗確定各層混合料的最佳含水量和最大干密度。施工現(xiàn)場采用的石灰用量或土壤固化劑用量應(yīng)高出試驗確定的劑量：石灰應(yīng)增加干土重量的1~2%，土壤固化劑水溶液（稀釋后）應(yīng)增加干土重量的0.1%~0.2%。

三、無側(cè)限抗壓強度

無側(cè)限抗壓強度是指試件在20±2℃條件下養(yǎng)生7天后的抗壓強度，是道路基層混合料的主要性能指標。水泥石灰固化土路床7d強度 (標準養(yǎng)護6d，浸水1d) 要求大于0.8MPa，14d強度 (標準養(yǎng)護6d，浸水8d) 要求大于1.2MPa，壓實度不小于96%。

四、固化劑施工工藝

1、施工準備

(1)施工前應(yīng)按設(shè)計要求進行各種原材料、混合料配合比、灰劑量標準曲線、標準擊實、強度等試驗。(2)現(xiàn)場取土，清除草根、樹根、石塊等雜物。土塊最大尺寸不應(yīng)大于15mm，土的塑性指數(shù)要不大于26，不小于8。(3)生石灰應(yīng)在使用前7-10天充分消解，含水量適中，并用10mm孔徑的篩子篩除生石灰殘渣。(4)檢測土中的含水量，符合固化劑混合料的最佳含水量要求，當不能滿足要求時，應(yīng)對土采取處理措施。濕拌法宜大于最佳含水量的1%-2%。(5)根據(jù)道路的長度、寬度、路基厚度、最大干密度、石灰和固化劑的配合比，計算石灰與固化劑的用量。將水與固化劑按150-200:1的比例稀釋濃縮液。

2、施工放樣

在路基上布設(shè)中線。直線段每15m-20m設(shè)標樁，平曲線段10m-15m設(shè)標樁，并在兩側(cè)路肩邊緣外每0.3m-0.5m設(shè)標樁標注樁號，并測出該樁號的設(shè)計標高。

3、運輸

用挖掘機裝車，自卸汽車運輸，將合格的素土運至現(xiàn)場，卸料時設(shè)專人指揮，素土鋪筑范圍要超出設(shè)計邊線0.3m以上，用推土機整平。

4、攤鋪石灰

根據(jù)固化劑石灰土的厚度和最大干密度及石灰的配合比，計算石灰的攤鋪厚度，用自卸汽車將充分消解的石灰運至路基上，由人工攤鋪，并及時檢測鋪筑厚度，確保石灰用量。

5、素土與石灰拌和

用路拌機將石灰土結(jié)合料拌和均勻，達到拌和后的石灰土色澤一致，控制路拌機的速度不大于3km/h，避免有未摻拌的“素土”夾層，在邊角等部位由人工處理。在開始拌和時，要標定拌和深度，且不得更改，兩次拌和寬度要重疊20cm。

6、水泥與石灰土拌合

根據(jù)固化劑固化水泥石灰土的寬度、厚度及預定的干密度、水泥劑量，計算出每袋水泥的間距，在固化層上安放標記；根據(jù)縱橫間距劃出方格，在每方格內(nèi)將一袋水泥卸在指定位置，檢查有無遺漏和多余；用刮板將水泥均勻攤開，并注意使每袋水泥的攤鋪面積相等。水泥攤鋪完后，表面應(yīng)沒有空置，也沒有水泥過分集中地點。采用寶馬拌和機拌合均勻。

7、噴灑固化劑稀釋溶液

首先將灑水車裝水，再將固化劑濃縮液倒入灑水車中，稀釋濃度要結(jié)合土的天然含水量，當拌合土含水量較低時，稀釋濃度取低值，否則相反。同時參考施工當日的氣溫情況，然后將適宜的稀釋液均勻的噴灑在水泥石灰土的表面。確保在一定面積內(nèi)固化劑摻量準確、均勻，且混合料含水量大于最佳含水量1%-2%。在道路縱坡大于20%時要配合緊密，防止固化劑液體流失，配合比不均勻。加入固化劑的水泥石灰土必須在24h內(nèi)碾壓成型。

8、路基整型

將拌和好的混合料運到道路中進行攤鋪，立即用平地機整形。在直線段，平地機由兩側(cè)向路中心進行刮平；在平曲線，平地機由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進行刮平。用推土機在初平的路段上快速排壓一遍，以暴露潛在的不平整。對于局部低洼處，應(yīng)將其表層5cm以上翻松，并用新拌和的混合料進行找平。再用平地機整形一次，應(yīng)將高出的料直接刮出路外，不應(yīng)形成薄層填補現(xiàn)象。每次整形都應(yīng)達到規(guī)定的坡度和路拱，并應(yīng)注意接縫必須順適平整。在整形過程中，嚴禁任何車輛通行，并保持無明顯顏色不一現(xiàn)象。

9、碾壓

整型后的混合料路基在最佳含水量時壓實，表層含水量不足時，先灑水再進行碾壓。先用180KN及以上的三輪壓路機靜壓一遍，再用振動壓路機進行碾壓。碾壓時重疊部分為1/2輪寬，一般需碾壓6～8遍，應(yīng)使各部分碾壓到的次數(shù)盡量相同，路面的兩側(cè)應(yīng)多壓2~3遍。后輪超過兩段接縫處，碾壓時控制壓路機的速度不大于3km/h，不得在未成型的道路上調(diào)頭或急剎車，達到壓實度要求，碾壓表面無明顯輪跡。在碾壓結(jié)束之前，用平地機再終平一次，使其縱向順適，路拱符合設(shè)計要求。終平應(yīng)仔細進行，必須將局部高出部分刮除并掃出路外；對局部低洼之處，不再進行找補，可留待鋪筑上層時處理。

10、噴灑封層

碾壓完成后，立即噴灑固化劑水溶液封層，噴灑均勻，不得漏灑。

11、養(yǎng)生

養(yǎng)護期不應(yīng)少于7天，且灑水養(yǎng)生不能間斷，未達到強度要求之前，禁止各類車輛通行。

五、質(zhì)量要求與檢查驗收

1、施工中，應(yīng)建立健全工地試驗、質(zhì)量檢查以及工序間的交接驗收等規(guī)章制度。試驗、檢測、驗收，應(yīng)做到原始記錄齊全、數(shù)據(jù)準確和資料完整。

2、施工單位應(yīng)設(shè)有對所用材料進行壓實度、平整度等各項室內(nèi)試驗的試驗室和工地檢測的設(shè)備和儀器。

3、每道工序完成后，均應(yīng)進行檢查驗收，合格后方可進行下道工序。經(jīng)檢測不合格的，應(yīng)進行翻修，達到合格要求。

六、施工注意事項

1、現(xiàn)場拌和灰土時一定要保證灰土粒徑不大于15mm，且要把灰土中的雜質(zhì)、未消解的灰塊、石塊、大粒徑灰塊剔除干凈；

2、不要直接在土壤中加入固化劑濃縮液，要按150~200：1或更高的體積比用水稀釋固化劑濃縮液，稀釋濃溶液時，應(yīng)把固化劑濃縮液加入水中，不要把水加到固化劑濃縮液中；

3、整型后的混合料應(yīng)在最佳含水量時壓實，當表層含水量不足時，應(yīng)灑水再進行碾壓。

4、碾壓時下層不能掛振進行碾壓，上層可進行強振碾壓。

5、混合料碾壓成型后，不應(yīng)忽干忽濕，養(yǎng)護期不應(yīng)少于7天，且由于本工程土壤的特殊性，灑水養(yǎng)生不能間斷，未達到強度要求之前，禁止各類車輛通行。

結(jié)束語

固化土的各項路用性能滿足規(guī)范要求，抗壓強度、回彈模量、承載比等物理力學指標隨著摻量的增加而增大，當固化劑摻量在0.012%～0.018%之間時，在保證工程質(zhì)量的同時，工程造價較低。用固化劑代替水泥加固基層土，不需大量挖棄土方，可節(jié)省運輸和開挖費用，其施工工藝和普通路基施工工藝基本相同，施工機械也大體一致，簡單可靠且經(jīng)濟性合理，土壤固化劑加固土在公路路基工程的應(yīng)用具有廣泛的前景。

參考文獻

[1]蔣永能.土壤固化劑在道路工程中的試驗應(yīng)用[J].中外公路，2010，30(1).

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[關(guān)鍵詞]道路施工 突然固化劑 施工工藝

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）29-0165-01

一、道路施工中土壤固化劑特點及應(yīng)用準備

（一）土壤固化劑的應(yīng)用特點

土壤固化劑是由多種有機與無機材料科學合成的新型節(jié)能環(huán)保工程材料，對不同粒徑的土壤有很好的固化作用，且施工與使用中具有節(jié)能、環(huán)保、強度高、水穩(wěn)定性良好、造價低廉的優(yōu)點，在多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用推廣。土壤固化劑應(yīng)用于道路施工中，可依照施工需求隨意安排固化時間，且相比傳統(tǒng)固化方式，土壤固化劑的使用能有效改善工程固化施工效果、提升固化效率、降低固化施工成本與技術(shù)難度。當前的土壤固化劑用于道路施工中，土壤凝結(jié)時間大于4h，抗壓強度損失低于12%；相比傳統(tǒng)固化方式，采用土壤固化劑施工可將工期縮短5d左右，施工效果良好的情況下，碾壓操作后即可通車運行；干密度、抗壓強度等方面均具有明顯優(yōu)勢；不僅能節(jié)省材料費用，還能大大降低勞務(wù)費與施工運雜費用，降低總成本的30%～45%。

（二）固化劑材料的選擇

當前的固化劑材料有多種類型，既分有機與無機類別，又有固液形態(tài)的區(qū)別，有機類型的土壤固化劑又可分為單組份與多組分兩種，多由水、活性劑、高聚類離子化合物等組成；無機類型的土壤固化劑可分為液粉型與固粉型兩種，其中的固粉型固化劑多由水泥、石灰等原料組合而成，此種固化劑也是我國道路施工中應(yīng)用最為廣泛的。

施工中使用固化劑之時，應(yīng)根據(jù)施工地段地質(zhì)條件、工程建設(shè)規(guī)劃及經(jīng)濟建設(shè)需求進行合理的選擇，既要考慮固化劑應(yīng)用于工程建設(shè)中的工程效益與經(jīng)濟效益，還要考慮到固化劑的環(huán)保與生態(tài)影響。

二、土壤固化劑在道路施工中的工藝

（一）工藝流程

采用土壤固化劑進行道路下層施工時，首先準備碎石層，再安插指示樁、完成材料準備與攪拌工作，固化層材料鋪好整平之后，進行工程碾壓操作，路面碾壓之后，采取相應(yīng)的措施進行養(yǎng)護處理，以保障施工質(zhì)量。

（二）碎石層及防滲土工膜施工

將碎石層整平，采用10t以上的壓路機將路面靜壓直至沒有輪印，靜壓平整過程中隨時檢測路面碎石層及靜壓狀況，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)及時記錄，并立即重新挖開，進行路面回填操作，必要時摻拌水泥石灰等材料進行綜合修復處理。靜壓完成后，在碎石層之上鋪筑防滲土工膜，防滲土工膜鋪設(shè)完畢后，使用事先準備好的砂袋施壓，待到焊接工作完畢后，鋪設(shè)固化土。

（三）施工放樣

在鋪設(shè)平整的碎石層之上恢復中線，路面的直線段每15m距離設(shè)樁，于道路兩側(cè)固化劑處理層邊緣布置指示樁，同時在指示樁之上標上相應(yīng)的處理層設(shè)計高程。

（四）備料、攪拌

晾曬干燥施工所用固化素土，采用相應(yīng)的工具將固化素土中所摻雜的草屑、雜物處理干凈，確保固化素土的質(zhì)量與純度。

分析固化處理層的厚度、寬度、干密度、所含石灰量，精準計算施工路段干燥土的需求量。

將符合施工需求的素土運送至施工堆料場地內(nèi)，將經(jīng)過晾曬干燥處理的固化素土與石灰進行干拌處理2～3次，通過堆拌操作分離土粒中粒徑較大的土粒，使用推土機進行充分的碾壓處理。

進行數(shù)遍干拌操作之后，根據(jù)既定的含水量加水攪拌，確保攪拌后的材料碾壓鋪設(shè)施工中的含水量高于規(guī)定的最佳含水值，進行5遍左右的攪拌操作之后，檢查灰土粒徑，直至所有灰土粒徑小于15mm。

檢測混合料的含水量，依照既定的固化劑稀釋液含水量計算公式進行分析，并根據(jù)固化劑在干土中所占的比重計算加入的固化濃縮液重量，計算并測定無誤后，使用水罐將準備好的土壤固化液稀釋處理，稀釋過程中注意稀釋比例，使用壓力式灑水車將稀釋后的固化液均勻噴灑于灰土上，將固化劑拌入30min之后，進行5遍左右的拌和處理。

測定施工現(xiàn)場土質(zhì)塑性，塑性較低的土質(zhì)進行1次拌和處理，塑性相對高的土質(zhì)進行3次以上的充分拌和，首次拌和時加入65%～95%劑量的石灰拌和處理，悶放2d。

（五）攤鋪整平

將下層固化處理層均勻攤鋪于碎石層之上，即將事先拌和好的固化土進行34cm松鋪（攤鋪厚度為20cm×1.7=34），具體攤鋪厚度根據(jù)施工現(xiàn)場高程計算確定。

（六）碾壓操作

用120KN及以上的三輪壓路機碾壓處理一遍，再用重型輪胎壓路機或振動式壓路機碾壓。采用液體土壤固化劑的固化土混合料宜用150KN振動式壓路機先碾壓1～2遍，然后關(guān)閉振動或改用輪胎式繼續(xù)碾壓。碾壓時重疊部分應(yīng)為1/3～1/2輪寬，后輪應(yīng)超過兩段接縫處，重復碾壓3～5遍，直至固化土層表面無明顯輪跡，其壓實度應(yīng)符合設(shè)計要求。壓路機的碾壓速度：第1、2遍應(yīng)不大于1.5～1.7km/h，以后碾壓速度宜不大于2.0～2.5km/h。碾壓應(yīng)由兩側(cè)向中心，由低處向高處進行。

（七）養(yǎng)護工作

碾壓工作完畢之后，進行灑水養(yǎng)護操作，注意道路施工要求及實際施工狀況，將灑水的濕度控制在合理的范圍之內(nèi)，并與每次灑水處理后，使用壓路機壓實處理，灑水養(yǎng)護5d以上。養(yǎng)護期間應(yīng)封閉交通，并設(shè)置安全警示標志，對于塑性較大的道路，應(yīng)重點預防裂縫的出現(xiàn)，高溫天氣加強灑水養(yǎng)護力度。另外，使用液體固化劑施工后，應(yīng)進行24～72h的干燥固化養(yǎng)護。

三、固化劑施工中的注意事項

施工中使用固化劑之時，應(yīng)根據(jù)施工地段地質(zhì)條件、工程建設(shè)規(guī)劃及經(jīng)濟建設(shè)需求進行合理的選擇，既要考慮固化劑應(yīng)用于工程建設(shè)中的工程效益與經(jīng)濟效益，還要考慮到固化劑的環(huán)保與生態(tài)影響。液體土壤固化劑其溶液的固體含量不得大于3%，不得有沉淀或絮狀現(xiàn)象，粉狀土壤固化劑的細度為0.074mm標準篩篩余量不得超過15%。土壤固化劑類型應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況經(jīng)過室內(nèi)試驗慎重選擇。道路施工中使用土壤固化劑時，土粒最大粒徑不應(yīng)大于15mm，且大于10mm土顆粒應(yīng)小于土總重量的5%。

四、總結(jié)

土壤固化劑應(yīng)用于道路施工中，可依照施工需求隨意安排固化時間，且相比傳統(tǒng)固化方式，土壤固化劑的使用能有效改善工程固化施工效果、提升固化效率、降低固化施工成本與技術(shù)難度。當前的土壤固化劑用于道路施工中，土壤凝結(jié)時間大于4h，抗壓強度損失低于12%；相比傳統(tǒng)固化方式，采用土壤固化劑施工可將工期縮短5d左右，施工效果良好的情況下，碾壓操作后即可通車運行；干密度、抗壓強度等方面均具有明顯優(yōu)勢；不僅能節(jié)省材料費用，還能大大降低勞務(wù)費與施工運雜費用，降低總成本的30%～45%。固化劑在道路施工中實際應(yīng)用時，應(yīng)明確施工流程，首先準備碎石層，再安插指示樁、完成材料準備與攪拌工作，固化層材料鋪好整平之后，進行工程碾壓操作，路面碾壓之后，采取相應(yīng)的措施進行養(yǎng)護處理，以保障施工質(zhì)量。

參考文獻

[1] 蔣永能.土壤固化劑在道路路基工程中的試驗應(yīng)用[J].中外公路，2010，30（1）.

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關(guān)鍵詞 ：土壤；多溴聯(lián)苯醚；加速溶劑萃??；固相萃取凈化；氣相色譜

1 引 言

多溴聯(lián)苯醚（Polybrominated diphenyl ethers， PBDEs）作為一類溴代阻燃劑（BFRs）， 廣泛應(yīng)用于電子、紡織、建材和家具等工業(yè)產(chǎn)品。PBDEs屬于持久性有機污染物（POPs）， 具有疏水性， 易于在顆粒物和沉積物中吸附[1]。PBDEs在環(huán)境中難降解， 滯留時間長。大氣、水體、土壤中的PBDEs可通過“蚱蜢跳效應(yīng)”廣域遷移， 導致全球污染[2]。毒理學研究表明， PBDEs在動物和人體中會長期累積， 并通過食物鏈和生物放大作用向人體轉(zhuǎn)移， 影響甲狀腺[3～7]、內(nèi)分泌及神經(jīng)[7～9]等系統(tǒng)的正常功能， 同時可能存在潛在的致癌性[10]。

目前，對土壤樣品中PBDEs的提取方法有索氏萃取[11～13]、超聲波輔助萃取[14]、微波輔助萃取[13]、加速溶劑萃取等[13～19]。索氏萃取法費時， 且有機溶劑消耗量大；超聲波和微波萃取法可節(jié)省提取時間和溶劑， 但提取不完全[11，14]。加速溶劑萃取技術(shù)（Accelerated solvent extraction， ASE）具有操作簡便、萃取效率高、速度快、有機溶劑用量少等特點， 是一種省時、安全、自動化的萃取技術(shù)， 廣泛應(yīng)用于土壤中農(nóng)藥殘留[15]、多氯聯(lián)苯[13，16]、多環(huán)芳烴以及多溴聯(lián)苯[12，14，16，19，20]等污染物的分析檢測。

ASE土壤提取液成分復雜， 雜質(zhì)較多， 須進行凈化處理。本研究將固相萃取技術(shù)（Solid phase extraction， SPE）應(yīng)用于土壤樣品的凈化。SPE樣品前處理技術(shù)具有高效、快速、方便和高選擇性等優(yōu)點， 被廣泛應(yīng)用于環(huán)境樣品分析的前處理過程中[21～27]。目前， 土壤介質(zhì)中PBDEs的凈化存在過程復雜、有機溶劑用量大、靈敏度低、重現(xiàn)性差等問題[14，28，29]。選擇合適的填料是提高除雜效率、獲得良好的回收率及重現(xiàn)性的關(guān)鍵， 因此， 本研究重點優(yōu)化了ASE提取和SPE純化條件， 并結(jié)合氣相色譜電子捕獲法（Gas chromatography with electron capture detector， GCECD）， 建立一種高效、快捷、高靈敏度且具有低檢出限的土壤中PBDEs分析方法。

2 實驗部分

2.1 實驗試劑

正己烷、二氯甲烷（DCM）、丙酮（色譜純，美國Merck公司）；硅藻土（100～200目， 德國Fluka公司）；弗羅里硅土（60～100目， 美國TEDIA公司）；無水Na2SO4、Al2O3（100～200目）、硅膠（100～200目）、石英砂、H2SO4（分析純）購于國藥集團化學試劑公司；實驗用水為去離子水。

PBDEs標準樣品：BDE15， BDE28， BDE47， BDE66， BDE77， BDE99， BDE100， BDE153， BDE154， BDE183， 濃度為1000 ng/mL， 購自美國AccuStandard公司。

2.2 供試土壤

2.3 PBDEs標準曲線的繪制及檢出限的確定

采用Agilent 7890A GCECD（美國Agilent公司）， 對PBDEs進行定性與定量分析。色譜條件：DB5色譜柱（30 m × 0.32 mm × 0.25 μm）， 進樣口溫度為265℃， 載氣為高純氮氣， 流量為2 mL/min， 檢測器溫度為298℃， 進樣量為1 μL， 不分流進樣。升溫程序：初始溫度140℃， 保持2 min， 5℃/min升至180℃， 保持5 min；5℃/min 升至265℃， 保持5 min；15℃/min升至315℃， 保持10 min。

配制濃度為10， 25， 50， 100， 250和500 ng/mL的PBDEs混標溶液， GC測定。以進樣濃度為橫坐標， 峰面積為縱坐標， 繪制標準曲線。同時， 以信噪比S/N=3時對應(yīng)的濃度作為儀器的方法檢出限。

2.4 固相萃取柱制備及洗脫實驗

選取實驗室常用的硅膠、弗羅里硅土、硅藻土、氧化鋁4種填料， 并通過濃H2SO4改性制備了酸性硅膠、酸性弗羅里硅土、酸性硅藻土3種改性填料。SPE柱裝填順序（自下而上）為墊片、0.5 g無水Na2SO4、填料層、1 g無水Na2SO4及墊片。根據(jù)不同填料的單一及復配組合， 共制備了10種SPE柱（表2）。

洗脫實驗：用5 mL正己烷活化SPE柱后向柱中加入40 μL 1000 ng/mL PBDEs混合標準溶液， 移取1 mL正己烷進行洗脫， 以進樣瓶接收洗脫液， 待洗脫液完全過柱后更換進樣瓶。重復以上操作， 直至洗脫液總體積達18 mL。洗脫液氮吹定容至0.5 mL， GC測定。以洗脫體積為橫坐標， 總回收率（累積求和）為縱坐標， 繪制洗脫曲線。

2.5 PBDEs土壤提取液凈化實驗

土壤中PBDEs提?。簻蚀_稱取1.00 g供試空白土壤于燒杯中， 加入40 μL 1000 ng/mL PBDEs混標溶液， 待溶劑揮發(fā)后加入2 g硅藻土， 攪拌均勻后裝入不銹鋼萃取池， 采用ASE200型加速溶劑萃取儀（美國DIONEX公司）進行提取。萃取儀爐溫為100℃， 壓力為1500 psi， 提取劑為正己烷丙酮（4∶1， V/V）。萃取過程：加熱5 min， 靜態(tài)萃取5 min， 沖洗體積60%， 氮氣吹掃60 s， 循環(huán)2次。提取液用R210/R215型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（瑞士Buchi公司）濃縮至約1 mL。

PBDEs土壤提取液凈化：選取2.4節(jié)制備的10種SPE柱進行實驗， 實驗均設(shè)置6個平行， 并設(shè)置3個空白對照。凈化過程：5 mL正己烷活化SPE柱后， 將濃縮后的土壤提取液加入柱中， 用正己烷洗脫， 洗脫體積由洗脫曲線確定， 收集全部洗脫液， 濃縮定容至1 mL， GC測定。

2.6 ASE萃取溶劑優(yōu)化

ASE萃取溶劑直接影響PBDEs的萃取效率及基質(zhì)效應(yīng)。為確定最佳萃取溶劑， 本實驗設(shè)計了以下4種萃取體系：正己烷、正己烷DCM（1∶1， V/V）、正己烷丙酮（4∶1， V/V）、正己烷丙酮（4∶1， V/V）進行萃取劑優(yōu)化實驗， 采用酸性硅膠柱進行凈化， GC測定（具體步驟參照2.5節(jié)）。

3 結(jié)果與討論

3.1 方法線性關(guān)系和檢出限

由表1可知， 各目標化合物在各自濃度范圍內(nèi)（10～500 ng/mL）均呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系， 相關(guān)系數(shù)均大于0.999， 檢出限為0.042～0.22 ng/mL。

3.2 SPE填料選擇和洗脫優(yōu)化

由圖1可知， 硅藻土柱、酸性硅藻土柱、弗羅里硅土柱、硅膠柱和酸性硅膠柱的洗脫趨勢大體一致， 對PBDEs的最大洗脫量出現(xiàn)在1～3 mL之間， PBDEs完全洗脫所需體積為5 mL（即洗脫體積， Vmax）；酸性弗羅里硅土柱和氧化鋁硅膠復合柱洗脫趨勢大體一致， 最大洗脫量在2～5 mL之間， Vmax為8 mL； 氧化鋁柱、氧化鋁弗羅里硅土復合柱和氧化鋁酸性硅膠復合柱的最大洗脫量在5～10 mL之間， Vmax為15 mL；氧化鋁柱和氧化鋁酸性硅膠復合柱對PBDEs拖尾現(xiàn)象較明顯。

硅藻土具有良好的微孔結(jié)構(gòu)， 比表面積較大， 吸附能力較強。實驗表明， 土壤提取液過硅藻土柱和酸性硅藻土柱后， 溶液顏色仍然較深， 說明兩種SPE柱除雜效果較差。由表 2可知， 雜質(zhì)的存在影響了PBDEs的定量分析， 使PBDEs回收率偏高。

弗羅里硅土是一種極性較強的硅鎂型吸附劑， 對脂肪及類脂類雜質(zhì)有較理想的去除效果， 常用于凈化土壤、植物和動物組織樣品的萃取液[20，29，30]。酸性弗羅里硅土極性更強， 同時， 濃H2SO4的存在可有效去除有色有機雜質(zhì)。由表2可知， 兩種SPE柱的回收率相對偏低。

氧化鋁對目標物保留的主要機理是偶極偶極作用， 可用于除去土壤提取液中極性較強的有機酸類及其它極性雜質(zhì)。氧化鋁對PBDEs有一定的保留能力， 這使得PBDEs在氧化鋁柱中出現(xiàn)不同程度的拖尾現(xiàn)象， Vmax為15 mL。隨著洗脫量增加， 雜質(zhì)會隨洗脫液共流出， 凈化效果變差。為減少氧化鋁的拖尾現(xiàn)象， 本研究制備了氧化鋁硅膠柱、氧化鋁弗羅里硅土柱和氧化鋁酸性硅膠柱。實驗表明， 硅膠、酸性硅膠及弗羅里硅土中加入氧化鋁后， 洗脫速度明顯變慢， 洗脫時間明顯增加， 有機溶劑用量增多， 增加了環(huán)境污染。由表2可知， 氧化鋁柱和其它3種氧化鋁復合柱對PBDEs回收率在75.3%～110.9%之間。

硅膠表面由于吸水作用形成硅醇基， 合理數(shù)量的硅醇基可以增加硅膠與極性物質(zhì)之間除疏水作用以外的氫鍵作用、離子相互作用和偶極偶極相互作用， 故硅膠表面硅醇基的數(shù)量決定了硅膠的吸附性能[31]。本研究對所用硅膠先進行去活化處理后， 再進行定量活化， 這樣制備出的硅膠的表面硅醇基含量均一， 性質(zhì)穩(wěn)定， 保證了實驗的重現(xiàn)性。酸改性使得硅膠表面引入了磺酸基， 增加了酸性硅膠對極性雜質(zhì)吸附作用；同時濃H2SO4能較好地去除有色有機雜質(zhì)[32，33]。由表2可知， 酸性硅膠柱與硅膠柱相比回收率更高， 除雜效果更好。由圖1還可知， 濃H2SO4改性的硅膠對PBDEs的作用機制及強度并無明顯變化， 而良好的回收率說明濃H2SO4的存在并沒有使PBDEs發(fā)生氧化降解等現(xiàn)象。

綜上， 對于土壤提取溶液的凈化， 當以正己烷作為洗脫液時， 酸性硅膠具有洗脫溶劑用量少、價格低廉、凈化效果好、回收率及重現(xiàn)性好等優(yōu)點， 是一種理想的PBDEs土壤提取溶液SPE凈化的柱填料。

3.3 ASE萃取條件優(yōu)化

由表 3可知， 對于土壤中PBDEs的提取， 正己烷回收率為87.6%～113.4%， 但提取穩(wěn)定性（RSD=4.1%～9.1%）較正己烷丙酮（4∶1， V/V）體系差一些（RSD=1.7%～4.6%）， 故極性和非極性溶劑的組合提取效果更好。在正己烷中加入極性溶劑（丙酮或二氯甲烷）后， PBDEs的提取效率增加， 而隨著提取體系極性增加， 所得提取溶液顏色越深， 提取出的雜質(zhì)越多， 這增加了凈化過程的復雜性， 而未凈化除掉的雜質(zhì)的存在會影響儀器的定性及定量準確性。

最終實驗選取正己烷丙酮（4∶1， V/V）作為ASE提取劑， 該提取體系對PBDEs的平均加標回收率為85.4%～103.1%；相對標準偏差為1.7%～4.6%， 實驗重現(xiàn)性較好；提取液經(jīng)凈化后雜質(zhì)較少， 且不影響定量分析， 可用作加速溶劑萃取土壤中PBDEs的提取劑。

3.4 方法準確度和精密度

以1.00 g海南磚紅壤作為基質(zhì)， 分別加入濃度相當于10、40和100 ng/mL PBDEs進行加標回收實驗（參照2.5節(jié)）， 每個濃度重復6次， 并設(shè)置3個空白對照。方法的準確度和精密度分別通過加標回收率和相對標準偏差表征。由表4可知， 低、中、高 3組（濃度分別為10， 40和100 ng/mL ）的平均加標回收率分別為74.4%～115.2%， 87.5%～125.2%， 87.3%～115.9%；相對標準偏差分別為4.4%～14.4%， 5.0%～13.8%， 4.8%～7.1%。

3.5 實際樣品分析

采用上述優(yōu)化后的方法， 對采集自某地的土樣進行分析。由表5可知， 該地區(qū)存在不同程度的PBDEs污染， ΣPBDEs為5.91～17.69 ng/g， 污染物以中、高溴代PBDEs為主。同時， 實際樣品分析結(jié)果說明， 優(yōu)化的方法可用于測定土壤中的PBDEs。

4 結(jié) 論

采用ASE法提取土壤中的PBDEs， 正己烷丙酮（4∶1， V/V）的提取效果最佳；采用酸性硅膠SPE柱對樣品凈化， PBDEs完全流出僅需5 mL正己烷， 溶劑用量少， 環(huán)境污染小， 洗脫速度快， 雜質(zhì)干擾少。本方法簡單、快捷， 具有良好的凈化效果、準確度和精密度（回收率74.4%～125.2%， RSD0.999）及較低的檢出限（≤0.22 ng/mL）， 可作為土壤介質(zhì)中PBDEs的有效凈化和檢測方法。

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篇5

關(guān)鍵詞：路基土 土壤固化劑 海水侵蝕 凍融循環(huán)

中圖分類號：U213 文獻標識碼： A

Experimental Investigation of New Soil Stabilizer in Improving Subgrade at Dalian Area

JIANG An-nan ZHANG Si-qi ZHAO Xiao-wei ZHAO Hui

（Dalian maritime university Liaoning Dalian 116026）

Abstract： Dalian city belongs to north coastal areas. The influence of freezing-thawing cycles upon subgrade performance is serious. Now we take subgrade soil from Yingchengzi section of Dalian Coastal Highway as research object. Using SLB-1 triaxial apparatus to do compression test， we do experiment of marine corrosion and freezing-thawing cycles to solidified soil（formula A and formula B）.And we draw a conclusion that solidified soil has excellent performance of salt-resistance and freeze-resistance. We further proof the feasibility of new soil stabilizer in subgrade treatment in cost analysis.

Key words： subgrade soil soil stabilizer marine corrosion cycle of freezing and thawing

1引言

大連屬北方沿海地區(qū)，水資源豐富，特別是沿海路段，常年受海水侵蝕，凍融循環(huán)的侵害，加重了路基破壞，可能造成路面鼓包、斷裂和翻漿冒泥等病害。因此對路基土進行處理，使其適應(yīng)北方沿海地區(qū)環(huán)境，提高其耐久性，有很高的工程意義。

在眾多處理辦法中，在路基土中添加固化劑，使其達到預期工程性質(zhì)，是一種操作簡便、造價便宜的施工處理手段。但由于大連的特殊氣候條件，市面上現(xiàn)成的固化劑往往達不到預期的效果，本文將提出一種的具有抗鹽性、抗凍性的新型固化劑，以適應(yīng)北方沿海地區(qū)，達到改良路基土的效果。

2雙電子層理論及固化劑的作用機理

粘土顆粒表面由于本身性質(zhì)帶有固定數(shù)量的負電荷和受靜電引力吸附的水化陽離子，吸附的陽離子越靠近土顆粒表面，靜電引力越大陽離子濃度越大。土粒表面的負電荷和受表面影響的陽離子層合稱雙電子層。在土粒表面的雙電子層區(qū)域存在著結(jié)合水，水膜厚度由土粒的靜電引力決定，因此土顆粒的結(jié)合水受電子層中電荷濃度的影響。結(jié)合水膜厚度對粘性土的工程性質(zhì)有直接影響，水膜厚度大，土的塑性高，顆粒間的相對距離變大，土的強度降低。

新型固化劑為一種陰離子表面活性劑，它能與土壤顆粒所帶的正負電荷產(chǎn)生反應(yīng)，降低偶極電荷，大大減少結(jié)合水膜的厚度，可綜合提高土壤的承載能力與抗?jié)B性能。

3實驗

試驗土壤樣品取自大連濱海公路營城子路段施工現(xiàn)場，樣土為級配不良的細粒土質(zhì)砂，根據(jù)液塑限可以進一步細分為粉土質(zhì)砂物理性質(zhì)見下表：

表1 試驗土樣基本物性指標

表2 試驗土樣顆粒分布比例

制作39.180mm試件放入恒溫恒濕箱中養(yǎng)護7天在100kpa圍壓下進行不固結(jié)不排水三軸試驗素土強度見圖1

圖1：素土強度（最大主應(yīng)力差132.2kpa）

圖2：固化土壤強度（最大主應(yīng)力差258.4kpa）

根據(jù)上述理論，將新型固化劑和石灰作為固化劑添加入試驗土壤中，對其設(shè)計正交試驗，確定固化劑最佳比例為0.02%新型固化劑6%石灰（配方A）。其100kpa圍壓下強度（見圖2）有明顯提高。

為更好的模擬大連路基環(huán)境，對固化土壤進行抗鹽性、抗凍性試驗。我們制作兩組試件，一組用清水拌合成件養(yǎng)護后放入清水中放置3、5、7天測試其強度；另一組用0.35%鹽水拌合養(yǎng)護后放入0.35%鹽水中放置3、5、7天測試其強度。有圖3可見試件強度隨浸泡時間沒有明顯下降，其含鹽試件強度反而略高于清水試件，固化土壤有良好的抗鹽性。

圖3：海水清水浸泡試件強度變化

圖4：凍融循環(huán)試件強度變化

將養(yǎng)護好的試件放入凍融箱中，在-15℃條件下冷凍12小時，然后升高溫度到25℃融化12小時，此為一個凍融循環(huán)。重復以上過程分別得到3、5、7次凍融循環(huán)試件。由圖4可見試件強度隨凍融次數(shù)明顯下降，證明固化土壤抗凍性差。

為提高其抗凍性，在原配方有基礎(chǔ)上添加粉煤灰，根據(jù)正交試驗，其最佳配比為：0.02%新型固化劑、6%石灰、15%粉煤灰（配方B）。試件及凍融循環(huán)試件強度見圖5，凍融7天試件最大主應(yīng)力差203.9kpa，未凍融試件272.1kpa。可見在原配方基礎(chǔ)上添加粉煤灰明顯提高其抗凍性。

圖5：配方B試件及凍融7次試件強度

在受到海水侵蝕的路基處理中可以考慮配方A，在既有海水侵蝕及凍融情況的路基處理中可以考慮配方B。

4造價分析

各成分市場價格：新型固化劑8000元/噸、石灰500元/噸、粉煤灰100元/噸

以寬10m，厚0.15m，1公里的待處理路基土為算例，土總量：

10m×0.15m×1000m=1500m3×1.8（混合土的干密度）=2700噸

配方A：2700×4%×500（石灰）+2700×0.02%×8000（新型固化劑）=54000+4320=58320

配方B：2700×4%×500（石灰）+2700×0.02%×8000（新型固化劑）+2700×15%×100（粉煤灰）=54000+4320+40500=98820元

由上述計算可見該固化劑的造價相對便宜，其中固化劑中主要成分新型固化劑造價遠小于石灰與粉煤灰。

5結(jié)論

（1）研究粘土的雙電子層理論，表明改變結(jié)合水中的正負電荷性質(zhì)可以影響結(jié)合水膜的厚度，從而改變土壤的強度。從理論出發(fā)我們找到了一種新的離子型固化劑能有效的提高土壤強度。

（2）實驗表明開發(fā)的新型固化劑能明顯提高路基土強度，并提高其抗鹽性、抗凍性，能滿足北方沿海地區(qū)路基土處理要求。

（3）新型固化劑造價便宜，有良好的市場前景。

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[3] JTG E40-2007 公路土工試驗規(guī)程[S] 北京 交通部辦公廳

篇6

【關(guān)鍵詞】污染土壤；穩(wěn)定化；土壤修復

1、國內(nèi)外污染土壤修復現(xiàn)狀與分析

國際上污染土壤的修復主要集中在那些發(fā)達國家。20世紀80年代以來，世界上許多國家特別是發(fā)達國家均制定并開展了污染土壤治理與修復計劃。

我國對于大中城市污染土壤修復問題的研究開展得較晚，這顯然是因為我國的經(jīng)濟的快速發(fā)展大大晚于發(fā)達國家的緣故。不過，隨著我國至上而下對大中城市土壤污染問題給予的高度重視，我國在大中城市污染土壤修復問題上進展十分迅速。

國內(nèi)外專家的研究表明，解決土壤修復的過程是一個相當漫長的過程。當前解決土壤污染問題，需要有不同學科的科學家如土壤學、農(nóng)學、生態(tài)學、生物地球化學、海洋科學以及涉及農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)等有關(guān)的生產(chǎn)單位和政府決策者的共同努力。

2、修復污染土壤的常用技術(shù)

2.1換土法，這種方法是修復污染土壤最切實有效的方法，比較適用于小面積的污染區(qū)域；

2.2洗土法，這種方法操作簡單、造價低、投入少，缺點是所需時間較長。

2.3固化/穩(wěn)定法，這一方法工藝簡單，可操作性強。

2.4熱處理法，這一方法的可操作性較強只是消耗的能源較多，需要投入較大的修復資金，被修復土壤結(jié)構(gòu)破壞不能復原。

2.5玻璃化法，優(yōu)點是處置徹底。由于過程的不可逆，因此不會發(fā)生再污染；缺點是價格昂貴，同時處理后會破壞土壤結(jié)構(gòu)。

2.6化學還原法，化學還原法成本較低，有大規(guī)模應(yīng)用的可能。但是當污染物無氧化性能、或者污染物存在于土壤顆粒內(nèi)部難以與還原劑接觸并發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，此類污染物的去除是化學還原法的難點。

2.7化學降解法，處于研究階段，截止于目前國內(nèi)還沒有在工程中應(yīng)用。

2.8電動力學修復技術(shù)，電動力學修復法的基本原理是在污染土壤兩端加上低壓直流電場，在直流電場產(chǎn)生的各種電動力學效應(yīng)（包括電遷移、電滲析、電泳、電解）作用下，污染物的正離子、氫離子、帶正電的土壤小顆粒向陰極運動，污染物的負離子，氫氧根離子，帶負電的土壤小顆粒向陽極遷移，然后再把沉積有污染物組分的電極挖出進行處理，達到去除污染物的目的。

2.9植物修復技術(shù)，使用植物法修復污染土壤可以將污染土壤修復工程設(shè)計為：城市公園式的假山假水、庭院樓閣、芳澗草坪、回廊四延、人工湖河四通八達、曲橋流水相得益彰的庭院式樣。這一模式同時還完全避免了植物修復法耗時長的弊病。

2.10微生物修復技術(shù)，體方法是在污染土壤的水飽和區(qū)加入營養(yǎng)鹽、氧源（多為H2O2），再引入微生物。目的是提高生物降解的能力。

3、固化/穩(wěn)定化修復污染土壤技術(shù)

3.1固化技術(shù)

固化技術(shù)是指在污染土壤中添加土壤固化劑，使被固化物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃拥墓腆w或者是使其形成緊密固化體的技術(shù)。固化過程形成的產(chǎn)物是結(jié)構(gòu)完整的整塊密實固體。

3.2穩(wěn)定化技術(shù)

穩(wěn)定化技術(shù)是指在污染土壤中添加土壤固化劑時，同時加入一定量的穩(wěn)定劑，將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性及低毒性的物質(zhì)的促進深化技術(shù)。穩(wěn)定化技術(shù)一般可分為化學穩(wěn)定化技術(shù)和物理穩(wěn)定化技術(shù)。

化學穩(wěn)定化技術(shù)是通過化學反應(yīng)使有毒物質(zhì)生成具有晶相態(tài)的結(jié)晶體。一般情況下，物質(zhì)呈晶相態(tài)后在都會處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。晶相態(tài)的生成使物質(zhì)變成不溶性化合物，從而使有害污染物在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定；

物理穩(wěn)定化技術(shù)是將污染物與固化劑/穩(wěn)定劑混合生成一種粗大顆粒、達到如工程土壤狀堅實度的固體。

實際上，在對污染物的處理過程中，化學穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化不是次第進行的，無先后之分。固化技術(shù)和穩(wěn)定化技術(shù)在處理污染土壤時通常無法截然分開，固化的過程同時會有穩(wěn)定化的作用發(fā)生，穩(wěn)定化的過程往往也伴隨有固化的作用。

3.3包容技術(shù)

固化/穩(wěn)定化技術(shù)通常情況下還含有包容技術(shù)在內(nèi)。所謂包容技術(shù)是指用固化劑/穩(wěn)定劑作用于污染土壤與污染物時，同時產(chǎn)生的凝聚作用，凝聚過程就是將污染物（有毒物質(zhì)或危險廢物）顆粒包容或覆蓋的過程。污染土壤固化/穩(wěn)定化處理的目的，是使污染土壤中的所有污染組分呈現(xiàn)化學惰性或被固化/穩(wěn)定化包容起來，以便運輸、利用和處置。和固化/穩(wěn)定化相互伴生一樣，在固化和穩(wěn)定化處理過程中，往往也同時發(fā)生包容化的作用。

在一般情況下，穩(wěn)定化過程是選用某種適當?shù)墓袒瘎?穩(wěn)定劑與污染土壤混合，以降低污染土壤的毒性和減小污染物的遷移率。穩(wěn)定化的方式是將污染物全部或部分地附著在支持介質(zhì)、黏結(jié)劑上的方法。固化過程是一種利用固化劑/穩(wěn)定劑改變污染土壤的工程特性的過程。當然，固化過程也可以看作是一種特定的穩(wěn)定化過程，可以理解為穩(wěn)定化的一個部分，但從概念上它們又有所區(qū)別。無論是穩(wěn)定化還是固化，其目的都是減小污染土壤的毒性和可遷移性，同時改善被處理土壤的工程特性。

4、適用于國內(nèi)修復污染土壤的固化劑――HEC固化劑

本文選用HEC高強高耐水土體固結(jié)劑作為城市污染地塊應(yīng)用固化/穩(wěn)定化技術(shù)固封受污染土壤的主要固化材料。其理由是HEC固化劑系國家級火炬計劃項目、國家級重點新產(chǎn)品。

HEC固化劑系水泥基粉狀膠凝材料，固化固封性質(zhì)好，且易均化。選用具有強固封作用的AD材料作為HEC固化劑的輔助材料。并適量摻添石灰，營造有害重金屬的成鹽氛圍。

HEC固化劑最重要的特征是其生成的固化體具有良好的水穩(wěn)定性能，土壤固化體的K穩(wěn)≥0.8，這是國內(nèi)外其它土壤固化劑望塵莫及的。如果將HEC、AD、石灰的配比根據(jù)污染土壤的污染物及其污染程度進行適當?shù)恼{(diào)配，同時固化劑摻量應(yīng)≥15%（m/m），就可以保證整治修復的效果。

5、結(jié)語

由于各種受污染土壤中的污染物的不同、受污染的程度和范圍的差異、污染土壤擱置時間長短不一、同時各地的地理環(huán)境氣候條件千差萬別，因此在污染土壤的整治修復時采用的技術(shù)方案也應(yīng)有各自的特點。由此，必須針對具體的整治修復對象及其處置目標，提出可操作的優(yōu)化技術(shù)方案。與此同時，從經(jīng)濟角度上考慮還應(yīng)該是廉價的，整治修復能達到目標效果。

從技術(shù)層面上，固化/穩(wěn)定化修復污染土壤技術(shù)具有簡明有效、針對性強、整治修復快速、可操作性強等特點。固化/穩(wěn)定化修復污染土壤技術(shù)的要點在于具有多重整治效果，和可以因地制宜進行施工操作的施工與環(huán)境的適宜性。

從地理位置和環(huán)境條件要求層面上，固化/穩(wěn)定化修復污染土壤技術(shù)具有十分鮮明的適應(yīng)性和簡約性，方案的操作不受鬧市區(qū)的制約，也不會對鬧市區(qū)的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生不良的影響，摒棄了那些工程與鬧市互相阻滯的弊端。

從經(jīng)濟層面上，固化/穩(wěn)定化修復污染土壤技術(shù)具有經(jīng)濟合理性，不采用那些使用高新設(shè)備、高消耗能源和高處置費用的整治修復技術(shù)，同時能達到既定的處置目標。

從節(jié)能環(huán)保層面上，固化/穩(wěn)定化修復污染土壤技術(shù)基本無廢棄物排放，對地下水資源、地理環(huán)境和生態(tài)資源也不造成影響。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：公路施工；路基加固

中圖分類號：U416文獻標識碼：A

公路主體工程的路基，它是按照路線位置和一定技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物，承受路面?zhèn)鱽淼暮奢d，所以它即是線路的主體又是路面的基礎(chǔ)。其質(zhì)量好壞，直接影響公路的使用品質(zhì)。

一、公路路基缺陷的基本類型

1、路堤的沉陷

路堤的沉陷表現(xiàn)為路基的表面發(fā)生豎向的位移，分為堤身下陷和地基下沉導致的路堤下陷。

2、路基邊坡的坍方

路基病害的最普遍的路基病害就是路基邊坡的坍方和脫落，路基的辯駁坍方可分為剝落、崩坍、碎落、滑坍及塌坍等。剝落的發(fā)生部位主要在挖方邊坡表面。碎落比剝落的危害程度要更大，它是巖石碎塊的一種剝落現(xiàn)象，向下滾落的時候呈塊狀碎屑順著坡面向下滾落。當落下的巖石直徑大于40CM時，這種碎落現(xiàn)象就稱為落石。滑坍的規(guī)模和危害程度都比碎落要大，它是路基邊坡的土體或者巖石，順著一定的滑動面整體向下滑動，可能引發(fā)嚴重的堵車。崩坍與滑坍一樣危害都非常大，區(qū)別就在于崩坍沒有固定的滑動面，坡腳線以下地基并沒有發(fā)生移動，而崩坍的每個部分相對的位置確實完全打亂的。塌坍與崩塌在形態(tài)上是相似的，只是變形的速度相對來說較慢，翻滾現(xiàn)象很少出現(xiàn)。

3、路基沿山坡滑動

如果山坡比較陡峭，路基有可能會閑著原地面出面整體或者局部的向下移動。這種情況很少出現(xiàn)，但是絕對不能夠忽視，也應(yīng)當采取相應(yīng)的加固措施，以確保路基的穩(wěn)定性。

4、特殊地質(zhì)水文情況下發(fā)生的毀壞

公路如果處在不良的地質(zhì)和水文地帶上，或者遇到了嚴重的自然災(zāi)害，都能引起路基結(jié)構(gòu)的嚴重破壞。

二、公路路基缺陷發(fā)生的主要原因

1、地質(zhì)地形的缺陷

公路的承載力會因為公路工程所處地段的地面比較軟弱加上地質(zhì)條件也不好，會達不到相應(yīng)的公路建設(shè)要求。尤其在泥沼、劣質(zhì)土、流沙等這些地面軟弱的地段，在填筑之前如果沒有進行嚴密的壓實，同時也沒有進行換土的話，勢必地基的處理就不夠到位，由此公路建設(shè)的要求也就和地基的實際壓實度不相符合。地基的實際壓實度不夠的情況下，地面的土壤在受到應(yīng)力的情況下就會發(fā)生移位或者下沉，繼而形成路基的沉陷。

2、公路路基填料

如果公路建設(shè)所處地段的土壤是腐殖土、泥沼土等劣質(zhì)土，或者有大量的凍土、大塊土等混合土壤，那這些路段就需要進行補充路基填料。這些補充填石材料如果性質(zhì)不相同、規(guī)格不均勻、大小不相等，那么在填充時就會出現(xiàn)堆積混亂的現(xiàn)象，一旦混亂推擠那么填料之間的空隙就會相應(yīng)的增大，導致相應(yīng)的傾向約束性能就較差。一旦路面存在負荷，存在空隙的填料就會產(chǎn)生移動的趨勢，結(jié)構(gòu)也就遭到一定程度的破壞，公路路基強度也就大幅減弱最終就會導致相應(yīng)公路路基的沉陷。

3、環(huán)境和氣候

公路所在地域的環(huán)境和氣候也會對路基的沉陷產(chǎn)生一定的影響，包括降雨量大小、積雪冰凍、干旱洪水等自然災(zāi)害。有些公路所處的地段排水性能較差，導致了大量積水的不斷往路基下滲，這就使得路面下方的毛細水位上升。當環(huán)境的溫差非常大時，勢必會對土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，降低土壤的強度，引起公路路堤不同程度得下沉，繼而導致公路路基的沉陷。

4、水文條件

一般在公路路基設(shè)計時都會考慮到防水和排水的問題，但現(xiàn)實中往往路基和邊坡的防水和排水效果都不太理想，這主要是由設(shè)計理念的差距和節(jié)約資金等原因造成的。當公路投入使用后，毛細水不斷上升集聚、雨水下滲等原因?qū)е逻吰聝?nèi)部填料的強度降低，填方路基整體承載能力降低就會導致路基邊坡失穩(wěn)。

5、公路施工不當導致的缺陷

公路路基需要恰當?shù)膲簩崣C械進行壓實操作，并且要嚴格按照操作程序和要求進行壓實機械的操作。為了保證路基的穩(wěn)定性，公路路基的壓實度必須符合并且應(yīng)該滿足公路建設(shè)中對路基的壓實度要求。但是在實際的施工操作中，存在一定的認識程度不夠，對路基的壓實度缺乏足夠的重視，從而沒有按照相應(yīng)的規(guī)范進行操作，導致公路路基的沉陷。

三、公路路基沉陷的加固技術(shù)分析

1、高填路堤下沉加固技術(shù)

1.1換填土復填法

由于填料不符合規(guī)范而導致的路基下沉，其下沉面積較小且深度較淺時，采用換填土復填法比較合適。這種方法的具體操作中就是挖出原來路基中存在病害的部分，將浮土完全清除，再整平碾壓達到壓實度要求后，用符合規(guī)范的填料進行回填操作。填料通常采用級配較好的砂礫土，塑性指數(shù)滿足規(guī)范要求的亞粘土最合適。進行回填操作時時，必須擴大挖補面積，且逐層挖成臺階狀，逐層由上往下進行填筑，同時要進行碾壓密實，壓實度要求比原路基壓實高1%-2%比較適宜。這種方法只要掌握好路基的填筑方法即可，沒有復雜的技術(shù)要求。這種方法的優(yōu)點是成本較低，并且操作起來也方便快捷。

1.2固化劑法

現(xiàn)實中出現(xiàn)高填路下沉的狀況，有時會更換路基填料會受到一定限制，并且填筑料的數(shù)量也較小時，此時就不宜采用換填土復填法，而應(yīng)該采用在原填料中摻入固化劑的方法。這中方法通過實踐證明實施效果比較好，在很多公路上已經(jīng)成功應(yīng)用。固化劑是一種特殊的建筑材料，固化劑的物理性質(zhì)和化學成分不同，類別、固化方法和特點也就不盡相同。按照形態(tài)將路用材料固化劑進行分類可以分為固態(tài)和液態(tài)兩種；按照化學成分的構(gòu)成不同，路用材料固化劑可分為主固化劑和助固化劑兩種。其中固體粉狀固化劑中主固化劑主要是石灰、水泥、石膏，助固化劑主要為高聚物，包括聚丙烯酞氨、聚丙烯酸或具有活性基的有機化合物；液態(tài)固化劑中主固化劑主要是水玻璃，助固化劑主要各種無機鹽、碳酸鈣、如碳酸鎂等。固體固化劑主要用于表層和淺層的固化，一般與土混合加壓；液態(tài)固化劑主要用于深土層的固結(jié)，操作中工藝特殊，將漿液注入土中使土固結(jié)。

1.3粉噴樁法

對于10m以內(nèi)路基下沉病害采用粉噴樁加固技術(shù)是一種比較合適的處理方法。粉噴樁處理軟基土是通過專門的機械將粉體固化劑噴出后在地基深處就地與軟土強制攪拌，固化劑和軟土之間新發(fā)生的一系列物理、化學反應(yīng)，在原地基中形成強度與剛度較大的樁體，繼而改善樁體周圍的土壤性質(zhì)，通過粉噴樁法，樁間土體和樁提就構(gòu)成了復合地基，這樣它們就能共同承擔外荷載，減少公路路基的負荷承載。使用粉噴樁法加固路基，必須對路基病害情況進行充分的調(diào)查研究，對粉噴樁施工的設(shè)計必須要認真謹慎，設(shè)計中考慮的參數(shù)包括樁徑、樁身強度、樁距、固化劑摻入量等等，施工過程中也要嚴格掌握固化劑摻入量、粉噴樁齡期、土樣含水量、混合料攪拌的均勻性。在實際的施工中必須要注意幾個非常重要的環(huán)節(jié)：第一，施工中必須嚴格按粉噴樁施工規(guī)范，嚴格掌握鉆機的就位、鉆進、停鉆、提升、停噴、重復的工藝流程。第二。嚴格控制粉噴樁的質(zhì)量。粉噴樁處理軟基屬隱蔽工程，通常是晝夜連續(xù)施工，必須嚴格控制粉噴樁的質(zhì)量，內(nèi)容包括樁距、樁位檢查，逐樁控制噴粉量、樁長等。

1.4注漿法

灌漿法適用于路基下沉的面積很大，深度很深的路基。灌漿的形式包括劈裂注漿、滲透注漿、噴射注漿、壓密注漿等四種形式。高填路堤是山區(qū)高速公路以高填路居多，路基的填料一般都是路基附近的挖方段，主要是碎石土。高填路堤由于受多種客觀因素的限制，經(jīng)常路基邊緣的壓實度達不到設(shè)計的標準要求，投入使用后就會路基的穩(wěn)定性就會收到影響，就會對行車安全造成不良影響。用灌漿法施工時，給水泥漿液一定的壓力，將其填充在路基孔隙中，繼而形成新的結(jié)石體。這樣就能夠增加路基強度，對于提高路基穩(wěn)定性發(fā)揮良好的作用。灌漿的壓力直接決定了漿液的擴散能力，因此針對路基的填充原料和形態(tài)的不同，采用的灌漿壓力也就不相同。灌漿壓力由以下幾個因素決定，包括路基的強度、密實度、初始壓力、灌漿的位置、鉆孔深度、及操作規(guī)程等。由于決定灌漿壓力的這些因素要準確的預知存在很大的難度，要通過現(xiàn)場的勘查試驗才能最終確定。

2、路基邊坡加固技術(shù)

2.1注漿加固

當邊坡坡體較破碎、節(jié)理裂隙較發(fā)育時，可采用壓力注漿這一手段，對邊坡坡體進行加固。灌漿液在壓力的作用下，通過鉆孔壁周圍切割的節(jié)理裂隙向四周滲透，將原來松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度大、防水性能好和化學穩(wěn)定性好的結(jié)構(gòu)整體；通過砂漿柱對破碎邊坡巖土起的螺栓連接作用能提高坡體整體性及穩(wěn)定性。注漿加固可對邊坡起到深層加固的作用。

2.2錨桿加固

當邊坡坡體破碎，或邊坡地層軟弱時，可打入一定數(shù)量的錨桿，對邊坡進行加固。錨桿加固邊坡的機理相當于螺栓的作用。錨桿加固為一種中淺層加固手段。

2.3土釘加固

對于軟質(zhì)巖石邊坡或土質(zhì)邊坡，可向坡體內(nèi)打入足夠數(shù)量的土釘，對邊坡起到加固作用。土釘加固邊坡的機理類似于群錨的作用。土釘加固是一種淺層邊坡加固技術(shù)，它的特點是：“短”而“密”。土釘加固與錨桿加固在施工工藝上是非常相似的，只是在具體的計算理論上存在一定的差異。

2.4預應(yīng)力錨索加固

當邊坡較高、坡體可能的潛在破裂面位置較深時，預應(yīng)力錨索不失為一種較好的深層加固手段。預應(yīng)力錨桿用來加固邊坡工程其加固原理就是給是邊坡體設(shè)定一個假想滑動面，滑動面以上的錨桿部分與孔壁之間無粘結(jié)力為自由段，滑動面下面的錨索體與孔壁粘結(jié)在一起稱為錨固段。通過錨桿錨固段和端頭錨固結(jié)構(gòu)提供的抗拔力及錨桿的抗剪能力，達到穩(wěn)定邊坡的效果。

篇8

關(guān)鍵字：大目灣新城；考察；海土固化；分析

中圖分類號：TL941文獻標識碼： A

一、大目灣新城工程概況

大目灣新城規(guī)劃范圍北起松蘭山風景區(qū)、南接濱海工業(yè)園區(qū)、東臨大目洋、西至老海堤，由人工圍海而成，規(guī)劃總用地面積約15平方公里。城市規(guī)劃建筑面積700萬平方米，道路總面積遠景規(guī)劃約351萬平方米，其中小區(qū)道路179萬平方米。所需石渣總量約為1200萬立方米，路面基層材料約110萬立方米，開挖地下空間及河道土方約740萬立方米。

二、考察報告

（一）考察目的

象山縣大目灣新城作為全國首個低碳生態(tài)小城鎮(zhèn)，對于低碳、環(huán)保的新型技術(shù)材料應(yīng)給予積極推廣。

海土固化工藝作為一種新型的施工工藝及施工材料，存在諸多優(yōu)勢：1、提高基層整體性和道路使用壽命；2、縮短施工周期，減少造價及維護成本；3、低碳、環(huán)保，就地取材，減少石渣、碎石的開采；4、提高社會效益，解決地下室土方傾倒問題。

尤其大目灣區(qū)域地表廣泛分布著深厚的淤泥、淤泥質(zhì)土，以及城區(qū)傾倒的耕植土，因不能用于工程而需大量的搬運。而海土固化正是可以消化大目灣區(qū)域內(nèi)的大量工程土，這種施工工藝也更符合大目灣新城低碳、環(huán)保的總體目標。為了推廣該新工藝，2012年8月份，在大目灣新城區(qū)域內(nèi)做了路基和場平的海土固化工程試驗段，從目前看是初步可行的。為了提高科學決策，管委會決定對采用該技術(shù)的道路和正在施工的工程進行實地考察，以便為大目灣區(qū)域的道路工程采用海土固化技術(shù)施工的可能性、合理性論證提供依據(jù)。

（二）考察項目

1、9月16日下午考察了南京市的恒泰路、石楊路和珠江路，恒泰路和石楊路于2012年5月施工完成，珠江路于2009年11月完成。

2、9月17日下午察看了鄭州鄭石高速和河南鄭民高速，然后與鄭州市土壤固化專家進行了座談，聽取了幾位專家對土壤固化劑的應(yīng)用情況介紹。

3、9月18日下午在洛陽考察了正在施工的鶴壁維三路、維一路，察看了現(xiàn)場的施工機械和施工工藝。晚上和施工單位一起討論了針對大目灣現(xiàn)狀的情況，提出了適合在大目灣區(qū)域的施工工藝，對于原來的施工工藝進行調(diào)整，提出了大目灣的施工工藝應(yīng)采用廠拌法，平整度的控制應(yīng)采用平地機刮平等注意事項。

（三）考察總結(jié)

通過對各個項目的考察，認真聽取了相關(guān)施工設(shè)計人員以及專家的介紹，考察組經(jīng)過集中討論、總結(jié)，對大目灣新城路基工程的水泥穩(wěn)定碎石基層采用海土固化工藝形成以下認識：

1、海土固化工藝符合國家的節(jié)能減排政策，更能符合大目灣新城低碳、環(huán)保的總體目標，可以在大目灣新城推廣使用。

2、海土固化工藝在技術(shù)是可行的，管委會應(yīng)該先做試驗路段，拿出適合大目灣區(qū)域的海土固化施工工藝、方法及相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)。

三、大目灣新樂北路海土固化總結(jié)

（一）大目灣海涂淤泥土壤特性分析

海土現(xiàn)狀

1、土壤的化學成分及微觀特性：大目灣海涂淤泥，是在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)物理、化學和生物化學作用形成的，未固結(jié)的軟弱細?；驑O細粒土。屬現(xiàn)代新近沉積物。結(jié)構(gòu)為蜂窩狀、疏松多孔，定向排列明顯、層理較發(fā)育，具薄層狀構(gòu)造。金屬離子尤其是活躍的鈉離子導致海土“遇水濘散，失水干散”的物理化學特性，只有對大目灣海土進行改良才能達到水穩(wěn)定效果。

2、大目灣海涂淤泥物理工程特性： 大目灣海涂淤泥物理力學性質(zhì)的最大特點是含水量高、孔隙比大、滲透性差、強度低、變形大、固結(jié)時間長、壓縮性高,并有觸變性、流變性和很強的不均勻性。

3、經(jīng)過試驗，土的強度為0.01―0.02MPa，滲透系數(shù)為10.6―10.8cm/s。

（二）新樂北路概況

新樂北路西起規(guī)劃5路，東至天安路，道路全長約508m。 路段寬12m，路面寬11m，兩側(cè)設(shè)0.5m土路肩。2×15cm厚水泥含量5%穩(wěn)定碎石基層，上基層壓實度97%，7天無側(cè)限抗壓強度3.0MPa,底基層壓實度95%，7天無側(cè)限抗壓強度2.5MPa，設(shè)計彎沉值1.09mm。面層為4cm+8cm厚瀝青砼，設(shè)計彎沉值0.68mm?，F(xiàn)把道路劃分為三個部分交由江蘇路業(yè)、北京奧固、北京中聯(lián)三家固化劑企業(yè)做道路試驗段，平均每家試驗2500平方米左右。

（三）施工工藝

江蘇路業(yè)采用：取土―石灰悶料 ―加水泥、固化劑拌料―攤鋪機攤鋪混合料―壓實整平―覆蓋灑水養(yǎng)護。

北京奧固采用：取土―晾干―加固化劑、水泥等輔料拌料―攤鋪機攤鋪混合料―壓實平整―灑水養(yǎng)護。

北京中聯(lián)采用：取土―石灰悶料―?加水泥、固化劑拌料―挖掘機攤鋪混合料―壓實平整―噴灑一遍固化劑稀釋液養(yǎng)護。

（四）試驗結(jié)果及分析

檢測項目包括最大干密度和最佳含水量、壓實度、彎沉值和無側(cè)限抗壓強度。所有檢測均交由象山縣交通工程咨詢監(jiān)理有限公司中心實驗室負責，檢測結(jié)果見下表：

主要檢測數(shù)據(jù)指標匯總表

對比大目灣海涂淤泥土經(jīng)改良前后的性質(zhì)及試驗路檢測結(jié)果，我們可以得知固化劑在處理海涂淤泥土方面，有以下作用與意義：

1、減少淤泥土含水量：減少含水量，提高土的壓實度，進而提高基層土的抗壓強度。

2、改變淤泥土的強度：天然狀態(tài)下淤泥土的強度為0.01―0.02Mpa，而經(jīng)固化劑及輔料改良后，土壤的浸水7天無側(cè)限抗壓強度可達1.1―4.6Mpa，提高數(shù)十倍。

3、降低了基層土的滲透系數(shù)，從而提高基層的水穩(wěn)性：新型的高分子聚合物微粒的應(yīng)用，使得混合料共聚物分子在土壤顆粒之間形成黏結(jié)，成為持久并防水的柔性固體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極大的提高土壤的抗水性能，使土壤不再遇水濕漲與塑化，因而也就不會受到日積月累水浸的損害，可保持路基良好穩(wěn)定的承載能力和道路的質(zhì)量壽命。

4、環(huán)保效益良好：海土固化的使用，有利于保護環(huán)境，減少炸山碎石、長途運距及運費，起到良好的環(huán)保作用，符合大目灣“低碳”的理念。

（五）存在的問題、原因及相應(yīng)的措施

1、施工前期土壤處理存在的問題。在淤泥快速晾干、土壤顆粒有大塊到粉化的過程中，土壤顆粒不夠粉化，存在較多直徑大于2cm的土塊，且前期淤泥的快速干化較慢。

原因是：海土含水量過大。

2、基層出現(xiàn)縫隙。原因是：北京奧固加的水泥量偏多，北京中聯(lián)灑水養(yǎng)護不夠。

3、混合料拌合不夠均勻。原因是：用挖掘機拌和的工藝達不到均勻性的要求。

攪拌現(xiàn)場情況

4、北京中聯(lián)的平整度與路拱度達不到設(shè)計要求。原因是：北京中聯(lián)沒有采用攤鋪機攤鋪。

5、混合料強度差別較大。原因是：提高混合料強度主要材料是水泥等輔料，而非固化劑。

6、彎沉值遠遠好于設(shè)計。原因是：固化劑對混合料的整體性貢獻較大。

四、結(jié)論

1、根據(jù)考察的結(jié)果，土壤固化技術(shù)已經(jīng)在廣泛應(yīng)用，并取得一定的成效。在使用的土壤基本上是強度相對較高、含水量較低的黃土，而大目灣新城的含水量高、孔隙比大、滲透性差、強度低、變形大的土壤固化在全國是首例。

2、根據(jù)新樂北路試驗結(jié)果分析，大目灣新城的土壤固化后可以作為道路的基層使用。但以下幾方面需要進一步改進：

⑴、改變混合料的均勻性。必需使用廠拌的施工工藝，各種輔料的添加采用電子計量；

⑵、平整度、路拱度等若要達到規(guī)范要求，必需使用攤鋪機攤鋪的施工工藝；

⑶、減少基層表面裂縫，必需使用覆蓋灑水養(yǎng)護。

⑷、基層的設(shè)計強度可以適當降低。

⑸、海土固化基層大大提高了彎沉值，建議根據(jù)理論計算，適當減少瀝青層厚度，從而節(jié)約工程造價。

篇9

關(guān)鍵詞： 鉆井廢棄泥漿；固化；粉煤灰；水泥

Abstract: the waste drilling mud is oil and natural gas exploration and mining process will inevitably the pollutants. Waste drilling mud has CODCr, heavy metal ion content high, the pH value high, chroma with a certain quantity of oil and high complexity and variety, the characteristics of strong polluting, processing is difficult. With oil and gas field environment protection increasing, abandoned mud harmless handling more and more important. In this article, the curing treatment method, the application of cement, fly ash, quick lime, clay, the preparation of the waste mud compound curing agent on the curing process, the systematic study of the various factors on the curing effect.

Keywords: waste drilling mud; Curing; Fly ash; cement

中圖分類號： TE242文獻標識碼：A 文章編號：

在石油與天然氣的開采、鉆探以及修井過程中，將產(chǎn)生大量的鉆井廢棄泥漿。在鉆井作業(yè)中，鉆井液是鉆井的血液，是保證鉆井正常運行不可缺少的物質(zhì)，它能起到平衡地層壓力、攜帶懸浮鉆屑、清洗井底、保護井壁、錄井、冷卻、鉆具及傳遞動力等作用。在鉆井作業(yè)完成后，存留在作業(yè)現(xiàn)場的廢棄物大多數(shù)是廢棄的鉆井液，由于石油鉆井的野外作業(yè)特征，施工現(xiàn)場所有的廢棄物幾乎全部排放積存于廢棄泥漿儲存坑內(nèi)，這使得鉆井廢棄物中的有害成分復雜化，最終形成一種由粘土、加重材料、各種化學處理劑、污水、污油及鉆屑等組成的多相懸浮性的鉆井廢棄泥漿。

固化處理是目前使用較廣的方法，也被認為是一種比較可靠的治理鉆井廢棄泥漿污染的方法，對于治理 CODCr、pH值和色度高的廢棄泥漿尤為顯著。固化劑主要有粉煤灰、水泥、生石灰及粘土等無機材料，其原理是水泥與粉煤灰混合物形成的復合膠凝材料在激發(fā)劑的作用下發(fā)生水化硬化反應(yīng)時將廢棄泥漿中的水份吸收，而不溶物質(zhì)則被膠凝形成具有一定強度的固結(jié)體。本文以粉煤灰和水泥等作為復合膠凝材料的基本原料，對鉆井廢棄泥漿的固化處理進行了研究，實驗以固結(jié)物的含水率為主要控制指標，研究分析了粉煤灰、水泥、粘土和生石灰在復合固化劑中的配比及各因素對固化效果的影響

1固化處理方法介紹

近年來，國內(nèi)外對廢棄泥漿主要治理方法有：坑內(nèi)填埋、注入安全地層、土地耕作、坑內(nèi)密封、固液分離、固化、回收利用和生物降解等處理方法。

固化處理法是向鉆井廢棄泥漿中加入固化劑，使其轉(zhuǎn)化為土壤或膠結(jié)強度較大的固結(jié)體，就地填埋或作為建筑材料等。該方法能夠消除鉆井廢棄泥漿中的金屬離子和有機物質(zhì)對水體、土壤和生態(tài)環(huán)境的影響和危害，回填還耕也比較容易，它是取代簡單回填法的一種更易為人們所接受的方法。對于含水量高的鉆井廢棄泥漿，可以結(jié)合固液分離技術(shù)，以取得最佳的處理效果。適用的鉆井泥漿體系主要有膨潤土型、部分水解聚丙烯酰胺、木質(zhì)素磺酸鉻、油基鉆井廢棄泥漿等等。鉆井廢棄泥漿固化后所得固結(jié)物有以下幾種處理方法：① 直接填埋覆土耕種[1]；② 用于井場簡易路的鋪建[2]；③ 固化制磚；④ 固化成條石后用于建筑材料。

2實驗方法

2.1色度的測定

色度采用稀釋倍數(shù)法 （GB11903-89）進行。將水樣稀釋成不同倍數(shù)，分別置于50mL比色管中，管底部襯一白瓷板，由上向下觀察稀釋后水樣的顏色，并與蒸餾水相比較，直至剛好看不出顏色，記錄此時的稀釋倍數(shù)，即為水樣的色度值。

2.2CODCr值的測定

CODCr值的測定采用重鉻酸鉀法 （GB11914-89）。

（1）用移液管吸取水樣20.00mL于500mL 的磨口錐形瓶中（若水樣中的氯離子濃度超過30mg/L,加入0.4g硫酸汞），使溶解后，加10.00mL重鉻酸鉀標準液，玻璃珠數(shù)粒，慢慢加入含有硫酸銀的濃硫酸30mL，邊加邊搖，接上冷凝管，加熱回流2小時。

（2）稍冷、用蒸餾水沖洗冷凝管等器壁后，再用蒸餾水稀釋到150mL左右。

（3）加試亞鐵靈指示劑2～3滴，以標準硫酸亞鐵銨標準液滴定到溶液由黃色-綠色-紅褐色為終點，記錄所消耗硫酸亞鐵銨的用量V1（mL）。

（4）同時做空白試驗，吸取20.00mL蒸餾水代替水樣，其它步驟與測水樣相同，記錄硫酸亞鐵銨的用量V0（mL）。

（5）計算：

CODCr = mg/L（2-1）

式中：C――硫酸亞鐵銨標準液濃度（mol/L）；

V0――空白消耗的硫酸亞鐵銨溶液的體積（mL）；

V1――水樣消耗的硫酸亞鐵銨溶液的體積（mL）；

V2――水樣的體積（mL）。

注：①硫酸亞鐵銨標準液的配制：稱取3.95g硫酸亞鐵銨溶于含有20mL濃硫酸而冷卻的蒸餾水中，移入1000mL容量瓶，加蒸餾水稀釋至標線，搖均。使用前，用重鉻酸鉀標準液標定。

②標定方法：準確吸取10.00mL重鉻酸鉀標準液于500mL錐形瓶中，加蒸餾水稀釋至110ml左右，緩慢加入30mL濃硫酸，混均。冷卻后，滴2～3滴亞鐵靈指示劑（約0.15mL），用硫酸亞鐵銨溶液滴定，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍綠色至剛出現(xiàn)紅褐色不褪即為終點。記錄硫酸亞鐵銨所消耗的體積V（mL）。

C[(NH4)2 Fe(SO4)2] = mol/L （2-2）

式中：C――硫酸亞鐵銨標準溶液的濃度（mol/L）;

V――硫酸亞鐵銨標準滴定溶液的用量（mL）。

2.3pH 值的測定

pH值的測定應(yīng)用酸度計法（GB/T 6920-1986）進行。

2.4固化實驗方法

（1）取3個100ml的燒杯，分別稱取50g的泥漿。

（2）稱取水泥5g、10g及15g分別加入燒杯，攪拌混合均勻，并放入干燥箱中進行干燥。

（3）干燥時間8小時左右，溫度100℃。

（4）稱重，計算含水率。

（5）重復步驟1～4 ，其中生石灰、粉煤灰及粘土加量見表2-1。

表2-1各固化劑加量

2.5浸出毒性實驗方法

稱取干基試樣10.0g,置于250mL的錐形瓶中，加入100mL的浸取劑（蒸餾水），蓋封后垂直固定于往復式水平振蕩機上，調(diào)節(jié)頻率為110±10次/min，在室溫下振蕩浸取8h，靜置16h后取下，于預先裝置好濾紙的過濾裝置上過濾，收集全部濾出液，即為浸出液。然后分別對浸出液的CODCr、pH值和色度進行測定（方法見2.1～2.3），浸出液中重金屬離子送檢。

3實驗結(jié)果與討論

3.1鉆井廢棄泥漿的性質(zhì)分析

對采集于延長油田股份有限公司吳起采油廠鉆探現(xiàn)場鉆井廢棄泥漿樣的性質(zhì)進行分析見表3-1。

表3-1鉆井廢棄泥漿的性質(zhì)

對照《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）（表1-1），從表3-1中可以看出該泥漿樣的CODCr、pH值都遠遠超標。

3.2不同固化劑對含水率的影響

水泥、生石灰、粉煤灰及粘土四種固化劑分別對鉆井廢棄泥漿的含水率的影響見表3-2、3-3、3-4及3-5。

從表3-2～3-5中可以看出，隨著水泥、生石灰、粉煤灰及粘土四種固化劑加量的增加，混合體系中的含水率逐漸下降，且當水泥、生石灰、粉煤灰及粘土加量分別為15%、1.5%、15%及9%時，混合體系中的含水率由原來的76.4%逐漸下降到61.9%、72.4%、68.1%和70.1%。這是由于混合體系中固含量增加所致。

3.3正交實驗

3.3.1正交實驗的設(shè)計

由于有4個因素，每個因素取3個水平，按照L9（34）設(shè)計正交試驗。各因素及水平見表3-6。

通過對正交實驗的分析，得出粉煤灰對含水率降低的貢獻最大，而生石灰對含水率降低的貢獻較小，因此粉煤灰是影響混合物含水率的重要因素，而水泥為影響混合物含水率的次要因素。同時根據(jù)正交實驗得出的最佳配方為：水泥、生石灰、粉煤灰和粘土的加量分別為15%、1.5%、15%和9%。

3.4單因素實驗

3.4.1水泥加量對固化后含水率的影響

當生石灰、粉煤灰和粘土分別為1.5%、15%和9%時，水泥加量對固化后含水率的影響，實驗結(jié)果見表3-8。

由上述實驗結(jié)果可知隨著水泥加量的增加，含水率逐漸降低，并且在水泥加量到7.5%后含水率降到60%。

3.4.2生石灰加量對固化后含水率的影響

當水泥、粉煤灰和粘土的加量分別為10%、15%和9%時,生石灰加量對固化后含水率的影響，實驗結(jié)果見表3-9。

由上述實驗結(jié)果可知隨著生石灰加量的增加含水率逐漸降低，由加量為0.5%時含水率為59.33%降低到加量為1.5%時的57.61%，從降低幅度來看，其降低幅度不大。

3.4.3粉煤灰加量對固化后含水率的影響

當水泥、生石灰和粘土的加量分別為10%、1.5%和9%。粉煤灰加量對固化后含水率的影響，實驗結(jié)果見表3-10。

由上述實驗結(jié)果可知隨著粉煤灰加量的增加含水率逐漸降低，并且在粉煤灰加量到7.5%后含水率降到60%。

3.4.4粘土加量對固化后含水率的影響

當水泥、生石灰和粉煤灰的加量分別為10%、1.5%和15%時，粘土加量對固化后含水率的影響，實驗結(jié)果見表3-11。

由上述實驗結(jié)果可知隨著粘土加量的增加含水率逐漸降低，由加量為5%時體系含水率為58.7%降低到加量為9%時的56.7%。試驗結(jié)果還表明，粘土加量對混合體系含水率的降低幅度影響不大。

3.5復合固化劑加量對含水率的影響

按照正交實驗結(jié)果得出的最佳配方配制廢棄泥漿固化劑。稱取不同量的復合固化劑，加入泥漿中觀察復合固化劑對含水率的變化，實驗結(jié)果見表3-12。

表3-12固化劑加量對含水率的影響

通過上述實驗可知含水率60%左右時對應(yīng)的固化劑加量為26%，所以較佳加量的加量范圍是23～30%，并對表中的6號固結(jié)物做浸出毒性實驗。

3.6浸出毒性實驗

將表3-12中6號固結(jié)物碾成粉末狀，對其做浸出毒性實驗。表3-13為廢棄泥漿和6號固結(jié)物的浸出毒性實驗結(jié)果對照表。

綜合表3-13和3-14，可以看出CODCr和色度都達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996），并且色度低于一級排放標準限值，而pH值雖然有所提高，但并未超過排放標準。其中重金屬離子中檢測出的離子，如：總鉻、六價鉻、As及其化合物和Cu及其化合物都低于《危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別》（GB5085.3-1996）中的標準值。因此，確定了該復合固化劑在鉆井廢棄泥漿處理中的可行性。

4結(jié)論

本文采用固化法對廢棄進行處理，并以固結(jié)物的含水率為主要控制指標，研究分析了粉煤灰、水泥、粘土和生石灰在復合固化劑中的配比及各因素對固化效果的影響。得出了以下結(jié)論：

（1）本文主要固化原料較佳的用量范圍：水泥13～16%、粉煤灰14～16%、生石灰1～2%、粘土8～10%。此固化劑可較好地固結(jié)鉆井廢棄泥漿，固結(jié)物含水率可降到60%。

（2）復合固化劑用量范圍是23～30%。

（3）固結(jié)物浸出液的CODCr、色度和pH值可達國家《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）的二級排放標準，其中檢測出的重金屬離子污染物都低于《危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別》（GB5085.3-1996）中的標準值，能有效固結(jié)鉆井廢棄泥漿中的有害物質(zhì)，確定該復合固化劑在鉆井廢棄泥漿處理中的可行性。

參 考 文 獻

[1] 龍安厚、孫玉學、何慶申．大慶油田廢鉆井液固化處理研究[J]．鉆井液與完井液，2003，20（2）：4-6.

篇10

關(guān)鍵詞：路基；不均勻沉降；原因；措施

中圖分類號：TU47文獻標識碼： A

隨著公路運輸?shù)陌l(fā)展，許多公路有待提高等級。利用現(xiàn)有舊路，對其進行加寬加鋪改造，可提高其公路等級，從而改善現(xiàn)有公路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使其具有更高的技術(shù)經(jīng)濟價值。不過在老路基自重荷載作用下，老路基下的地基經(jīng)過多年的固結(jié)變形，在目前路基高度下沉降已基本結(jié)束，而新加寬側(cè)地基則不然。這樣，不同高度舊路基上填筑不同高度的土層時，將出現(xiàn)新老路基下地基的不均勻沉降。

一、路基不均勻沉降產(chǎn)生的原因

1、工程地質(zhì)不良，地形復雜多變

道路是一條帶狀構(gòu)筑物，占地廣，里程長，路線可能通過不同的地質(zhì)段，當工程地質(zhì)不良，原地面結(jié)構(gòu)比較脆落，特別是在泥沼地段、流沙、垃圾以及其他劣質(zhì)土地段，填筑前未經(jīng)換土或很好壓實，填筑完成后原地面土壤易產(chǎn)生壓縮下沉或擠壓移位。山區(qū)地段穿過溝谷時，中間為填方段，兩頭為挖方地段，填方縱斷面為倒三角形，填方底部機械難以到達，碾壓不到的位置就難以達到設(shè)計及規(guī)范要求。

2、、路基填料控制不當

填料往往是路基的挖方，級配有時相差很大，同一填方采用不同的填料填筑，給路基不均勻沉降留下隱患。

3、路基壓實度不足

在路基施工中，路堤填筑應(yīng)分層填筑、壓實，每種填筑料松鋪厚度應(yīng)通過實驗確定。一般填土路基松鋪厚度控制在30厘米內(nèi)，填石路基松鋪厚度控制在50厘米內(nèi)。但由于施工單位現(xiàn)場管理疏松和監(jiān)理單位把關(guān)不嚴等原因造成超厚碾壓致使壓實不足。還有施工條件受限如天氣太干燥、構(gòu)筑物限制、路堤高度等也會造成壓實度不足。

4、施工方法不當

（1）高填方基底為按規(guī)定挖臺階。在施工過程中, 半填半挖的一側(cè)高填方基底未能按規(guī)定的幾何尺寸挖出橫向臺階, 造成壓實機械不能正常進行碾壓而出現(xiàn)壓實盲區(qū)或壓實不足。（2） 溝底填前處理不認真。在某些地段由于機械不能及時到達現(xiàn)場, 只有用人工進行溝底填前處理, 而溝底又為松散的沉積物不容易清理完畢, 從而留下質(zhì)量隱患。

（3）最佳含水量控制不嚴。用透水性不良的土填筑時, 含水量應(yīng)控制在最佳含水量的1%~ 2%之內(nèi), 夏季施工時, 烈日曝曬和工地現(xiàn)場運水、灑水等困難而造成填料含水量低于最佳含水量, 碾壓時出現(xiàn)松散現(xiàn)象; 雨季施工時,填料為最佳含水量, 若在碾壓過程中下雨, 雨后翻起晾曬, 難以達到最佳含水量, 造成碾壓后有彈簧現(xiàn)象。

（4）其他原因。路基填筑前, 沒有確定合理的填筑厚度或一定深度和一定范圍內(nèi)的軟弱土

層清除不徹底; 填筑時填料沒有按施工技術(shù)規(guī)范要求進行分層鋪筑, 隨意加厚鋪筑層厚度; 壓實機具雖按規(guī)定遍數(shù)進行壓實, 但各層內(nèi)壓實度達不到規(guī)定要求; 路基碾壓前沒有整平, 造成路基壓實強度不均勻等均是導致路基下沉的原因。

二、 路基沉降科學處理措施

1、 換填土處理措施

填料階段倘若不遵循相關(guān)要求勢必會引發(fā)路基下沉現(xiàn)象，形成的下沉面積有限，同時深度較淺。為此可科學采用換填土復填施工處理方式，基于其具有良好的經(jīng)濟性，施工操作快捷便利性，利用該方式將出現(xiàn)病害的原路基部分進行挖除填料處理，并清理干凈擾動浮土，經(jīng)過良好的碾壓整平令其符合壓實標準要求，并進行良好的回填填料處理。一般應(yīng)采用較好級配的砂礫土，符合塑性指數(shù)標準的亞粘土。在回填土階段中，要擴大挖補面積，并逐層進行臺階狀挖補，應(yīng)由上至下進行逐層填筑，確保密實碾壓，應(yīng)將具體壓實度控制在較原路基高出一到兩個百分點。

2、 固化劑處理措施

高填路堤產(chǎn)生下沉現(xiàn)象時，倘若進行路基填料更換受到了條件限制，同時需要填筑料總量有限時，可摻入適當比例固化劑于原填料之中進行路基病害處理。固化劑屬于一類特殊材料，其化學成分及物理性質(zhì)的不同決定了現(xiàn)實特征、類別及具體固化方式。由固化劑具體形態(tài)層面可將其分為液態(tài)與固態(tài)兩類，而由化學構(gòu)成層面則可將其劃分為助固化劑與主固化劑。液態(tài)固化劑同土進行混合加壓，因而主要適用于淺層土與表層土的固化，而使用助固化劑時，借助特殊工藝注入漿液至土中令其產(chǎn)生固結(jié)，多適用于固結(jié)深層土。基于固化劑的多種類型，在道路工程施工建設(shè)中，可良好依據(jù)路用土具體種類及固化劑類型成分進行科學選用。

3、 強夯法及粉噴樁處理措施

強夯處理方式主要由高處將重錘自由落下進而對路基形成強大振動及沖擊力，實現(xiàn)令填土壓縮性降低目標。應(yīng)用該類強夯處理方式進行路基加固，可有效提升地基土承載力，該類處理方式適用于各類砂性土、碎石土、薪性土與濕陷性黃土地質(zhì)，對于較難實施加固的大體積碎石土與配料填方土也能良好處理。對于10m之下的內(nèi)路基沉降病害，我們可科學應(yīng)用粉噴樁進行加固處理，該類技術(shù)主要借助專業(yè)性機械噴出粉體固化劑，位于深處地基就地強制與軟土攪拌，通過軟土與固化劑的化學、物理反應(yīng)，位于原地基形成較大的剛度與強度樁體，并合理改善樁周具備的土體性質(zhì)，令樁間土體與樁體構(gòu)建的復合地基可有效承擔大量外荷載作用。應(yīng)用粉噴樁路基加固處理措施階段中，應(yīng)對路基具體病害狀況實施仔細認真的研究調(diào)查，做好粉噴樁良好施工設(shè)計，明確樁距、樁徑、摻入固化劑量以及樁身的具體強度。同時施工階段中對于固化劑的總體摻入量、土樣含水量、粉噴機具體齡期、攪拌混合料均勻性銀進行嚴格的要求掌控。

4、灌漿處理科學措施

倘若公路路基不良沉降較深、面積較大，則可科學選用灌漿施工處理方式，填料可位于附近路基挖方段進行取用，以碎石料為主體。基于多重客觀因素的綜合影響，往往令高填路堤邊緣路基壓實程度較難符合要求標準，并對路基可靠穩(wěn)定性造成不良影響，進而波及行車安全。因此可采用灌漿處理方式在適當壓力標準令水泥漿也實現(xiàn)固化和擴散，令其充分位于路基孔隙填筑，進而形成全新結(jié)石體，進而令滲透性有效降低并合理提升地基強度。基于較多丘陵區(qū)域公路工程涵蓋的高填方路基主體填料為碎石，因此灌漿施工處理方式可有效解決其不均勻路基沉降問題，對特殊丘陵地形具有較小限制，因此呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用發(fā)展前景。

綜上所述，減小路基不均勻沉降, 提高道路的質(zhì)量, 要求我們的有關(guān)工程人員應(yīng)該做到早預見、早防治、早發(fā)現(xiàn)問題, 及時采取有效補救措施, 在施工中不斷總結(jié)經(jīng)驗, 重視現(xiàn)場調(diào)查、勘探, 嚴格按照部頒施工技術(shù)規(guī)范施工, 加強科學研究和試驗工作, 從而把病害減小到最低限度, 確保路基工程有足夠的穩(wěn)定性和耐久性, 能承受車輛的反復荷載作用和抵御各種自然因素, 為社會提供良好的道路服務(wù)

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