摘要：為研究湖相淤泥土的吹填固化效果，以武漢東湖吹填淤泥的物質組成、化學成分特征為切入點，以水泥、水泥+生石灰作為固化劑，通過室內試驗，進行吹填土整體早期強度形成、固化程度的可控性研究，探討固化土的含水率對固化效果的影響，為湖相吹填淤泥的固化提供經濟可行的方法。
　　關鍵詞：東湖淤泥固化土，固化效果，含水率，固化劑
　　
　　1 引言
　　近些年，由于沿海地區對土地資源的需求，吹填造陸技術發展迅速，許多學者系統地研究了海相吹填淤泥的工程地質特征、吹填方法及固結機理，從一個全新的角度研究超軟吹填淤泥土的變形、強度、孔隙水壓力的時間效應，試圖尋找出一種在較短的時間內既滿足工程要求又經濟便捷的淤泥吹填方法，通過研究提出了在吹填的過程中添加固化劑的吹填土地基預加固思想。對于內陸地區，一方面，大型的內陸湖淤積嚴重，急需清淤；另一方面，由于交通需要人們也逐步對大面積內陸湖泊進行開發利用，諸如修建湖中公路及湖底隧道。據勘測表明，武漢東湖平均水深3米，最深5米，而最大淤泥厚度達4米，平均淤泥厚度1.06米，淤泥總量達到3522萬立方米，是東湖庫容的20％，而東湖隧道工程也已經動工建設，湖相淤泥從物質組成到工程性質都有別于海相淤泥。
　　本文以東湖吹填淤泥的物質組成、化學成分特征為切入點，通過室內物理化學及力學試驗，對土體固化劑進行有效對比，在室內試驗中探討不同固化劑及使用劑量下所形成的吹填土的沉積固化特點，進行吹填土整體早期強度形成、固化程度的可控性研究。
　　
　　2 東湖湖底淤泥的基本性質
　　
　　本試驗采用武漢東湖湖底淤泥作為原料土，根據室內試驗測定，土樣的主要化學成分如表1所示。
　　表1土樣主要化學成分/%

　　為研究固化劑對不同含水率土樣產生的固化效果進行比較，將過2mm篩后的土樣分別配置成三種典型的含水率土樣。試驗中發現，隨著含水率的變化，土樣密度也發生著變化，如圖1所示，為保證土樣含水率—密度變化在同一區間，選取三種含水率的土樣作為試驗用土，即：30%，45%和60%。
　　
　　圖1密度隨含水率變化曲線
　　3 試驗方案
　　
　　對于某種含水率的土樣，依次采用兩種固化方式進行固化試驗，即純水泥固化和水泥+生石灰固化，然后比較其固化強度，以期得到一個最佳固化劑配合比。為研究齡期對固化土強度的影響，尤其是其早期強度，本試驗取兩種齡期7d，28d。
　　以30%含水率土樣為例，先進行以純水泥作為固化劑的固化試驗，水泥摻入比取5%，10%，15%，20%和25%這五種。再進行水泥+生石灰作為固化劑的試驗，水泥摻入比選用前期純水泥固化劑試驗確定的比較適中的摻入比，而生石灰的摻入量為水泥量的10%，20%，30%和40%，制備試樣后進行三軸固結不排水剪切試驗，每隔一定的位移測讀一次軸向位移計和軸向測力計，當出現峰值后，再繼續剪切3～5%的軸向應變；若軸向測力計讀數無明顯減少時，剪切至軸向應變達12%～15%。
　　
　　4 土樣含水率對固化效果的影響
　　含水率不同，土的性質差別很大，在不同固化劑固化試驗也會造成相應的差別。下面根據試驗數據分析含水率的影響情況。
　　4.1單一固化劑試驗
　　按水泥摻入比不同，來分別研究固化土7d與28d強度與土體含水率的關系，圖2和圖3則直觀顯示出固化強度隨含水率的變化趨勢。

　　圖2水泥固化土7d強度隨土體含水率變化曲線             圖3水泥固化土28d強度隨土體含水率變化曲
　　
　　由圖2可見，土體在純水泥固化作用下，7d固化強度因其含水率的增大而減小，且變化比較平緩。由圖3可見，土體在純水泥固化作用下，28d固化強度因其含水率的增大而減小，當水泥摻入量不大時，變化比較平緩；當水泥摻入比較大時，變化率較大。
　　
　　4.2兩種固化劑水泥+石灰
　　當采用水泥+生石灰兩種固化劑時,變化趨勢見圖4～圖9。

　　圖410%水泥摻量土樣7d強度變化曲線                       圖510%水泥摻量土樣28d強度變化曲線
　　
　　由圖4、圖5可以看出，當水泥摻量為10%時的，不同生石灰摻量的固化土7d和28d強度均隨著含水率的增加而迅速減小。且含水率為30%，40%摻量生石灰的固化土固化效果明顯好于其他三種摻量的土樣，但當含水率為60%的時候，各種不同生石灰摻量的固化土固化效果基本相同。

　　圖615%水泥摻量土樣7d強度變化曲線              圖715%水泥摻量土樣28d強度變化曲線
　　
　　由圖6和圖7可以看出，當水泥摻量為15%時，固化土7d和28d強度基本隨著含水率的增加先增加而后迅速減小，即含水率為45%的土樣固化強度明顯高于30%和60%含水率土樣。對于7d的土樣，四種不同生石灰摻量的土樣固化效果差別不大，而對于28d的土樣，這種情況在含水率為60%時較明顯。

　　圖820%水泥摻量土樣7d強度變化曲線                     圖920%水泥摻量土樣28d強度變化曲線
　　
　　由圖8，圖9可以看出，水泥摻量為20%時，7d固化強度隨含水率的變化與10%水泥摻量土樣類似，即固化強度隨含水率的增加而減小，且當含水率為60%時候，各種不同生石灰摻量的固化土固化效果基本相同。
　　
　　5 結論
　　
　　通過以上試驗及分析，可得出以下結論：
　　（1）對于本試驗所采用的武漢東湖疏浚淤泥，當采用單一固化劑水泥時，含水率對固化強度的影響較明顯。7d和28d固化強度均隨含水率的增大而減少，但7d的固化強度變化較28d平緩。當水泥摻入量不大時，變化比較平緩；當水泥摻入量比較大時，變化率較大。
　　（2）對于添加復合固化劑水泥+生石灰的東湖淤泥土，含水率對不同水泥摻量的固化土影響趨勢大致相同，且當含水率較高時，在一定水泥摻量基礎上，不同生石灰摻量的固化土固化效果基本相同。即在水泥摻量一定的情況下，生石灰摻量對固化結果影響不大。
　　（3）綜合比較，對于東湖淤泥土，含水率為45%時，水泥摻量15%，石灰摻量20%時，固化效果最好。
　　
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