沿海城市淤泥质盐碱土降盐排碱施工技术研究.pdf

施工技术SHIGONGJISHU王伟,等:沿海城市淤泥质盐碱土降盐排碱施工技术研究 工程与建设 年第 卷第期收稿日期:;修改日期:作者简介:王伟(),男,内蒙古乌兰察布人,工程师沿海城市淤泥质盐碱土降盐排碱施工技术研究王伟,陈帅,王龙飞(中国建筑土木建设有限公司,北京 )摘要:海相淤泥质土富水性差、透水性差、盐碱度大,是生态环保工程、土壤改造工程、地基处理工程中的难题,如何通过对淤泥质盐碱土的降盐排碱施工使其循环再利用是绿色施工面临的重要课题.文章依托实际工程项目对沿海城市淤泥质盐碘土绿化施工关键技术进行研究,采用室内试验的方法进行物理力学性质、理化性质的测试.结果表明,场区的海相淤泥质土具有六大显著特点,分别为天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、低渗透系数和欠固结;淤泥质盐碱土的速效钾含量最大,水解氮含量次之,有效磷含量最小;采用粉煤灰对淤泥质盐碱土进行降碱、对主次淋水沟进行排盐的施工措施,取得了良好的降碱排盐效果.关键词:园艺博览会;海相淤泥质土;降盐排碱;盐碱土;沿海城市中图分类号:S 文献标志码:A文章编号:()引言土壤退化是目前全球环境岩土工程治理中不可回避的严重问题,盐碱化是土壤退化问题的典型代表 .研究环保低成本的土壤改良方法,将盐碱土中的盐分降低,提高土壤的肥力和植物养护能力,成为当今环境岩土工程的研究热点.海相淤泥质盐碱土在我国分布广泛,且均分布于经济发达的沿海城市,对海相淤泥质盐碱土进行降盐排碱施工是城市生态环境治理的重要途径,使得淤泥质盐碱土成为植树复绿、恢复生态的良好岩土材料.尽管如此,目前在海相淤泥质盐碱土的改良方法和施工技术方面缺乏相关的研究.本文依托第十二届园艺博览会(连云港市)及生态提升项目(一期)工程总承包项目对沿海城市淤泥质盐碱土绿化施工关键技术研究,可积累相关的工作经验,培养储备新兴技术人才、关键设备、新型苗木,有利于今后同类工程的实施.工程概况第十二届园艺博览会(连云港市)及生态提升项目(一期)工程总承包项目位于连云港市海州区,项目施工内容涉及环保水务、河湖整治、地下大空间、土体治理、海绵城市等新兴业务,项目具有体量大、合作模式新(E P C交钥匙)的特点,项目重点在于园艺展示,而适合本地区盐碱土生长的苗木品质稀缺,无法呈现“博览”效果,因此急需增加适宜本地区盐碱土生长的苗木,提高成活率、观赏性、经济效益及淤泥质盐碱土降碱排盐科学技术水平.工程建设用 地 面 积 为 h m,其 中 绿 化 景 观 占 地面积 m,乔木种植 万株,施工工期为 d,拟建场地地貌单元属滨 海相 沉 积地 貌,地 貌受 潮汐 的影 响明显,拟建场地现主要为农田,植被较少,局部地势稍低,有少量积水,场地标高在 m,场 地内 新建 场地 需要进行大量土方山体造型,最小填筑 m,最大填筑 m,总挖方量 m,需外购土方 m,其中种植土需 m.开挖出的土方主要为淤泥,具有富水性差、透水性差、盐碱度大等特点,如何将淤泥再利用,降低外购土方,确保土方造型淤泥填筑质量、后期种植机具安全性及造型山体稳定性,是设计和施工必须面对的课题,也是解决现场淤泥质绿化种植,确保成活率及展示效果,提高资源综合利用率,做好水土保持、绿色施工等必须面对的重要课题.场区海相淤泥质盐碱土的物理力学特性分析根据区域地质资料显示,本地区场地上部分布为第四系松散沉积层,主要地层为全新统海积、冲洪积层(Qm、Qa l p l),以黏性土、淤泥(间砂)为主,土层强度低,高压缩性,工程地质条件较差.根据现场实际情况,素填土层厚度为 m,淤泥层厚度为 m,土方开挖深度为m,开挖出的土方主要为淤泥,富水性差,透水性差,盐碱度大,不适宜绿化种植,需要外购土方量大,本地区土方可用性低,选择适宜的土源成本高、运距远、周期长,因此对本地区淤泥盐碱度研究改造,便于施工,降低造价,同时要保证施工时间,且确保苗木成活率也是本项目必须面对的课题.对场区内的淤泥质盐碱土取样,进行室内物理力学试验,得到淤泥质盐碱土的物理力学参数见表.从表可 发 现,场 区 的 海 相 淤 泥 质 土 具 有 六 大 显 著特点:()天然含水量高,土样天然含水量平均值为 ,远远超过取液限平均值 ,前者是后者近倍.王伟,等:沿海城市淤泥质盐碱土降盐排碱施工技术研究施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 表场区淤泥物理力学性质参数试验结果指标统计数目算术平均值极大极小值标准差变异系数标准值天然含水量w/天然容重/(g/c m)比重Gs 孔隙比e 液限wL/塑限wP/塑性指数IP 液性指数IL 压缩系数a/MP a 压缩指数C c 压缩模量ES/MP a 渗透系数/(c ms)直接剪切内摩擦角/()直接剪切内聚力c/k P a ()孔隙比大,统计 个试样的淤泥质土孔隙比平均值为 ,远大于,这就导致淤泥质盐碱土具有充分的孔隙填充含盐溶液.()压缩性高,测试压缩系数平均值为 MP a,压缩指数平均值为 ,压缩模量平均值为 ,在受到外荷载作用以及失去水分时,将产生固结沉降.()抗剪强度低,直接剪切内摩擦角最大值为,最小值为 ,直接剪切内聚力最大值为 k P a,最小值为 k P a.()低渗透系数,渗透系数最大值为 c m/s.()欠固结,在 k P a k P a垂直压力作用下,压缩系数平均值a为 MP a.同样地,对场区内的淤泥质盐碱土取样进行理化性质试验,测试参数包含个,分别为p H、全盐量、有机质、水解氮、有效磷和速效钾.p H采用酸度计检测仪进行测试,测试方法为玻璃电极法;全盐量的检测仪器为离心机,检测方法为质量法;有机质的检测仪器为电炉,检测方法为重铬酸钾滴定法;水解氮的检测仪器为恒温箱、扩散皿,检测方法为碱解扩散法;有效磷的检测仪器为分光光度计,检测方法为钼锑抗比色法;速效钾的检测仪器为火焰光度计,检测方法为乙酸铵浸提火焰光度法.测试成果见表.表场区淤泥理化性质参数试验结果指标统计数目算术平均值极大极小值标准差变异系数标准值p H 全盐量/(g/k g)水解氮/(m g/k g)有效磷/(m g/k g)速效钾/(m g/k g)有机质含量/从表可以看出,场区的淤泥质盐碱土的含盐量较高,全盐量最大值为 g/k g,最小值为 g/k g,全盐量平均值为 g/k g;对水解氮、有效磷和速效钾的含量进行对比可知,淤泥质盐碱土的速效钾含量最多,平均值为 m g/k g,水解氮含量次之,平均值为 m g/k g,有效磷含量最少,平均值为 m g/k g,有效磷的含量不能够满足园林绿化植物的生长需求,需要采取降盐排碱措施以达到盐碱地改良的目的.粉煤灰在淤泥质盐碱土降盐排碱施工中的应用由于海相淤 泥 质盐 碱土 长期 受 到海 水卤 环境 的 作 用,其含水量大、含盐量高,缺乏 植物 生 长的 有效 磷 等缺 点,导致植物在吸收淤泥质土 中水 分后,植物 根 系内 外盐 分密 度不一,土壤溶液渗透压 增加 容 易使 植物 产 生失 水状 态和 生理性干旱,同时土壤中的盐分增加,会引起土壤结构的黏滞板结、微生物活动性差,无法 为植 物 的生 长提 供 有利 条件,降低了植物的成活率,最终给园林树种结构造成破坏,影响沿海地区的生态环 境 .目 前,按 照改 良性 质的 不 同,海相淤泥质土盐碱土的改 良施 工主 要 分为 生物 改 良技 术、物理改良技术和化学改良技术.本文尝试利用粉煤灰对淤泥质盐碱土进行降盐排碱 施工,该方 法属 于 物理 改良 和化 学改良的综合应用,具有 施工 简 便、改 良成 本低、变废 为宝 等优点.施工技术SHIGONGJISHU王伟,等:沿海城市淤泥质盐碱土降盐排碱施工技术研究 工程与建设 年第 卷第期在施工前,第一,要对施工现场的淤泥质土进行场地整理,按照设计的标高进行初步的梳理.第二,由于淤泥质盐碱土的含水量大、含盐量大、土壤板结缺氧,因此在拌制粉煤灰填料之前,需要对淤泥质盐碱土进行翻晒预处理,翻晒至土体疏松.第三,在翻晒完毕的淤泥质盐碱土上松铺 c m的粉煤灰对土体进行调理,采用翻土和拌土设备将土壤和粉煤灰进行均匀拌和,翻土深度应达到 c m,粉煤灰采用矿山粉煤灰,其改良淤泥质盐碱土的特性主要依赖于其颗粒组成具有吸水性,其化学组成含有活性二氧化硅和活性三氧化二硅,在碱性环境下能够发生水化反应进而降低土体的含碱量,经过物理颗粒筛分试验表明,使 用 的 矿 山 粉 煤 灰 小 于 mm的 胶 粒 含 量 约 ,小 于 mm的 团 粒 含 量 约 为 ,居 于 mm与 mm之间的粗粉粒含量约为 ,居于 mm与 mm之间的砂粒含量约为 ,无大于 mm的颗粒.经过化学分析可知,矿山粉煤灰的S i O的含量为 ,A LO的含量为 ,F eO的含量为 ,C a O的含量为 ,M g O的含量为 ,T i O的含量为 ,S O的含量为 .第四,在完成翻拌的淤泥质盐碱土中设置排盐构造措施,具体为绿化边界使用挖掘设备开凿出断面为倒梯形的主淋水沟,倒梯形上宽为 c m,下宽为 c m,深度为 c m,并在垂直于主淋水沟每隔m设置次淋水沟,次淋水沟倒梯形上宽为 c m,下宽为 c m,深度为 c m,主次淋水沟相互连接,构成排水排盐网络,且所有淋水沟底部均铺设有 c m盲沟袋,再用 c m石硝覆盖,然后用遮阴网和原土覆盖 .第五,施加石硝加快雨水和灌溉对 淤泥 质盐 碱土 的 洗盐 排盐 速度,石硝 孔的 直 径 为 c m,按间隔m的梅花桩布置,将干净石硝和 的酸性调剂进行拌和,随后填入钻孔中,控制淤泥质盐碱土的p H在以下.第六,种植绿化乔木、灌木并做好支撑防护.图淤泥质盐碱土降盐排碱施工效果淤泥质盐碱土降盐排碱施工效果分析图为施工前后淤泥质盐碱土的理化性质参数对比.从图中可以看出,在淤泥质盐碱土降盐排碱前,p H为,改良后的p H为;在 淤 泥 质 盐 碱 土 降 盐 排 碱 前,全 盐 量 为 g/k g,改良后的全盐量为 g/k g,全盐量降幅明显,达到 ;在 淤 泥 质 盐 碱 土 降 盐 排 碱 前,水 解 氮 含 量 为 m g/k g,改良后的水解氮含量为 m g/k g,水解氮含量有小幅度下降,但保留了对植物生长有利的氮元素;在淤泥质盐碱土降盐排碱前,有效磷含量为 m g/k g,改良后的有效磷含量为 m g/k g,水解氮含量有大幅度上升,提高了对植物生长有利的磷元素;在淤泥质盐碱土降盐排碱前,速效 钾 含 量 为 m g/k g,改 良 后 的 有 效 磷 含 量 为 m g/k g,速效钾含量有小幅度下降,但保留了对植物生长有利的钾元素;在淤泥质盐碱土降盐排碱前,有机质含量为 ,改良后的有机质含量为 ,有机质含量提高幅度为 倍.结论依托第十二届园艺博览会(连云港市)及生态提升项目(一期)工程总承包项目对沿海城市淤泥质盐碱土绿化施工关键技术进行研究,采用室内试验的方法进行物理力学性质、理化性质的测试,得到以下几个结论:()场区的海相淤泥质土具有六大显著特点,分别为天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、低渗透系数和欠固结;场区的淤泥质盐碱土的含盐量较高,全盐量最大值为 g/k g,最小值为 g/k g,全盐量平均值为 g/k g;淤泥质盐碱土的速效钾含量最大,水解氮含量次之,有效磷含量最小.()通过研究淤泥质盐碱土性能特性,采用粉煤灰对淤泥质盐碱土进行降碱、对主次淋水沟进行排盐的施工措施,为同类海相淤泥质盐碱土的园林重复再利用施工方法和方案制定,提高苗木成活率提供了参考.()对比海相淤泥质盐碱土降盐排碱前后的理化特性参数可知,对园林植物生长不利的p H、全盐量的降幅明显,而对于园林植物生长有利的水解氮含量、有效磷含量、速效钾含量和有机质含量得到提高,采用粉煤灰改良淤泥质盐碱土的效果明显.参考文献乔京生,王旭影,王冠泓,等粒化高炉矿渣微粉固化淤泥质土的动力 特 性 及 微 观 机 理 J硅 酸 盐 通 报,():吴俊,征西遥,杨爱武,等矿渣粉煤灰基地质聚合物固化淤泥质黏土 的 抗 压 强 度 试 验 研 究 J岩 土 力 学,():储冬生,郑旭,秦盛华,等苏北淤泥质海岸土壤盐分特征及其对杨树生长的影响J南京林业大学学报(自然科学版),():阿依古丽达嘎尔别克,艾比布拉伊马木,大森圭佑,等不同洗盐法对盐碱化土壤改良效果研究J新疆农业科学,():李娟,韩霁昌,张扬,等盐碱地综合治理的工程模式J南水北调与水利科技,():(下转第 页)黄浩,等:某基于管桩的全装配式双T梁桥整体受力分析抗震研究KANGZHENYANJ IU 工程与建设 年第 卷第期 刚度验算考虑桥梁在使用阶段的挠度长期效应影响,汽车荷载(不计冲击力)和人群荷载频遇组合在梁式桥主梁产生的最大挠度不应超过计算跨径的/,经计算,整桥在汽车荷载频域组合下的挠度最大值为 mm,出现在边跨,考虑长期增长系数后的 大挠 度 值为 mm,小 于 m跨 径 的/(mm),满足规范要求,且具有一定富裕度.下部结构计算 承载能力极限状态验算根据规范 预 应 力混 凝土 管 桩技 术标 准(J G J/T )进行管桩的承载力验算,本文设计案例所选择的预制管桩的力学性能参数如表所示.表所选管桩力学性能参数表管桩型号有效预压应力/MP a开裂弯矩Mc r/(k Nm)抗裂拉力Nk/k N抗裂剪力Vk/k N受剪承载力设计值V/k N轴心受压承载力设计值N/k NP HC ()A B P R C ()B 根据有限元分析所得到的管桩内力值,最大弯矩 k Nm,最大剪力 k N,最大轴力 k N,管桩处于偏心受压状态,其各工况下的弯矩和轴力均处于管桩承载力N M曲线包络范围内,且均处于大偏心受压状态,最大弯矩对应工况为主要控制受力.管桩应力验算()拉应力验算:对严格不出现裂缝的预应力管桩,在作用标准组合下,混凝土不应产生拉应力,c kp c.地面以上选用P R C ()B型管桩,预压应力 MP a,最大拉应力 MP a,MP a,即不出现拉应力;地 面 以 下 选 用P HC ()A B型 管 桩,预 压 力 MP a,最大拉应力 MP a,MP a,即不出现拉应力,均满足规范要求,且拉应力主要受地上部分控制,地下具有一定富裕度.()压应力验算:对于未开裂构件,使用阶段预应力混凝土受弯构件受压区混凝土的最大压应力需要满足:k cp t fc k.地面以上最大压应力 MP a,管桩压应力为 MP a MP a,满足规范要求;地面以下预压力最大压应力 MP a,MP a MP a,满足规范要求,压应力主要受地下控制.结论本文基于某项目进行装配式双T梁桥的构造设计和性能分析,得出以下几点结论:()基于管桩的全装配式双T梁结构预制梁部分按A类预应力混凝土构件验算,其承载能力和正常使用验算指标均满足规范和设计要求.()基于管桩的全装配式双T梁结构在正常使用计算状态验算时,墩顶附近部分现浇混凝土部分将会发生开裂现象,按普通钢筋混凝土进行裂缝验算,裂缝宽度在限值范围内,满足规范和设计要求.()下部预制管桩处于偏心受压状态,且主要为大偏心受压状态,其承载力均处于所选定管桩承载力范围内;管桩始终处于受压状态,不出现拉应力,且最大压应力满足规范要求,说明管桩选型合理.目前,基于管桩的全装配式双T梁结构在实际工程中的应用较少,新结构的提出实现了公路中小跨径桥梁的全装配化施工,中墩位置实现墩梁固结,取消了支座,大大降低了后期养护成本.但其长期性能有待进一步研究.参考文献朱俊,胡可,吴平平,等预制混凝土板桩式结构在公路改扩建中的应用J混凝土与水泥制品,():,王倩,汪志甜,朱俊,等新建项目中桩板式无土结构的性能研究J工程与建设,():中华人民共和国住房和城乡建设部预应力混凝土管桩技术标准:J G J/T S北京:中国建筑工业出版社,邢世玲,叶见曙,姚晓励桥梁桩基础有限元模型构建思路与应用J特种结构,():,中华人民共和国交通运输部公路桥 涵设计通用规范:J T GD S北京:人民交通出版社,中华人民共和国交通运输部公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计 规 范:J T G S北 京:人 民 交 通 出 版社,(上接第 页)唐益群,严婧婧上海冻融淤泥质软黏土孔隙结构特征分形研究J同济大学学报(自然科学版),():季永华,丁晶晶,张敏,等苏北淤泥质盐碱地造林技术J东北林业大学学报,():董晓旭,张淑会,兰臣臣,等低钛高炉渣排碱能力研究J钢铁钒钛,():张国成,王雅军,罗果萍炉渣成分对冶炼白云鄂博矿高炉渣脱硫和排碱能力的影响J工程科学学报,():张小栋,刘绍雄,孙宇,等滨海盐碱地不同改良年限土壤理化性质的变化特征J水土保持研究,():项子宸,修海峰,马琨,等淋洗条件下不同改良剂对浙江东部滨海盐碱土的改良效果J浙江大学学报(农业与生命科学版),():张立力,华苏东,诸华军,等高镁镍渣磷石膏基胶凝材料固化和改良盐渍土的性能J材料导报,():