土壤固化劑在引嫩工程中的應(yīng)用

劉延明，毛文友，李玉鵬

（黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江安達 151400）

1 土壤固化劑具有廣泛的應(yīng)用前景

高性能土壤固化劑是近年來興起的一種新型土體加固材料.我國自20世紀(jì)80年代開始引進這項技術(shù)。目前有近50家機構(gòu)和公司在進行開發(fā)應(yīng)用。土壤固化劑可以針對當(dāng)?shù)仞ね粱騺嗮ね亮现苯舆M行固化。并且有足夠的抗壓、抗?jié)B、抗沖、抗凍等特性。因此，土壤固化劑具有廣泛的應(yīng)用前景。

2 土壤固化劑種類

土壤固化劑種類很多。根據(jù)其主要成分，大致可分為無機類、有機類及生物酶系列。目前普遍采用的是無機類土壤固化劑。無機類土壤固化劑一般為粉末狀，多采用工業(yè)度料制成。如粉煤灰、各類礦渣、煤矸石、沸石、石灰生料等，生產(chǎn)時添加各種不同的激發(fā)素，按照一定的加工工藝制作而成，有些無機土壤固化劑也含有少量有機成分。工程實踐表明，采用無機材料土壤固化劑，固化土性能較為穩(wěn)定。通過固化劑與水中的水解水化反應(yīng)，可以生成水化生成物結(jié)晶，充填土體中的空隙，使土粒膠結(jié)密實。水化生成物還可與黏土顆粒產(chǎn)生硬化作用。并與空氣中二氧化碳進行碳酸化反應(yīng)。因此，固化土具有一定的氣硬性和水硬性。正常條件下，固化土的性能可保持30～50 a基本不變。在地下工程中受土壓力或水壓力影響，其抗壓強度還有緩慢增加的趨勢。

3 引嫩工程應(yīng)用土壤固化劑需要解決的3個問題

針對引嫩工程的地理位置及特點，采用土壤固化劑固化渠道坍塌后的岸坡，保證護坡的穩(wěn)定性還需要解決以下3個主要問題：

3.1 抗沖刷

引嫩渠道經(jīng)過多年的運行，往往在彎道凹岸淘刷嚴(yán)重，而凸岸造成泥沙淤積。坡腳和邊坡底的土體被逐漸侵蝕淘空。因此，有必要盡快加固護腳及邊坡，以阻止侵蝕繼續(xù)發(fā)展。固化后的護坡面板應(yīng)具有一定的抗沖刷性能。

3.2 抗坡外滲透壓力

在部分渠道挖方地段，坡外水位高于渠道內(nèi)水位，特別是渠道斷流區(qū)，內(nèi)外坡水位差2～4 m，坡外滲流水對渠道邊坡的穩(wěn)定構(gòu)成威脅。如在滲流溢出部分形成冰夾層，則更容易造成滑坡。因此，固化土護坡應(yīng)設(shè)置反濾、截滲措施。

3.3 抗凍融

渠道土體進入冬季，上部土層開始凍結(jié)，當(dāng)土中含水量較大，在秋末冬初凍結(jié)鋒面的結(jié)冰率就愈大。第二年氣溫回暖，土壤中冰夾層相繼消失。又因下層土仍處于土的抗剪強度，造成滑坡。因此，固化土必須具有一定的抗凍融特性。

4 土壤固化劑在引嫩工程中的試驗

我處1999年對渠道兩側(cè)的原狀土進行取樣，對取樣土的基本物理性質(zhì)，固化特性及固化后土樣的抗凍融特性進行試驗分析（見表1）。由表1可見，引嫩渠道土壤摻和固化劑后，預(yù)制固化土的單軸抗壓強度達1 1.30 MPa，滲透系數(shù)為2.5×10-8cm/s。經(jīng)過20次凍融循環(huán)測試（最低溫度零下30℃），強度損失20%。

表1 引嫩渠道土壤和固化土的物理力學(xué)指標(biāo)

5 引嫩渠道應(yīng)采用固化土預(yù)制件加固護

根據(jù)引嫩渠道的具體情況，應(yīng)優(yōu)先采用固化土預(yù)制件加固護坡。該方法主要優(yōu)點為：

1）構(gòu)件可以批量生產(chǎn)，固化土的質(zhì)量容易保證。

2）采用常規(guī)的施工方法，便施工更加簡便。

3）可以在渠道輸水期制作養(yǎng)護固化土預(yù)制件，在停水期抓緊時間護坡，提高工效。

4）由于就地取土，摻加8%左右的固化劑后制作預(yù)制件，可以大大節(jié)省工程材料費、運輸費。

5）預(yù)制塊下設(shè)置的反濾層可以降低侵潤線，減緩護坡底部土壤的凍脹作用。

6）合量控制含水量，可使固化土預(yù)制件的抗凍性較好。同時容易適應(yīng)護坡后面的凍土變形。

7）成本較低。固化土預(yù)制件護坡單價為30元/m2左右（不同時期價會有變化）較為經(jīng)濟實用。對于渠道較長，且渠道需要經(jīng)常維護地段，可以建立移動式構(gòu)件生產(chǎn)廠，以達到降低成本目的。

[1]吳普特，馮浩.中國雨水利用[M].鄭州：黃河水利出版社，2009.