淤泥固化土的经济效益分析探讨

2023-09-01 65 上传者：管理员

摘要：为了深入研究淤泥固化土的经济效益，分析其路用性能并与传统填筑材料费用对比，得出淤泥固化土的综合经济效益。

关键词：
减少污染
泥土改良
淤泥固化土
经济效益
路用性能
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随着社会经济的快速发展，我国每年在道路、铁路、水利、航运和水环境治理工程中都会产生大量的淤泥[1]，初步统计每年陆地清淤所产出的淤泥量为10亿m3以上。采用固化剂对淤泥进行固化处理，能使已往废弃的泥土改良为高强、稳定、耐久的材料；因此淤泥固化技术具有广泛的应用前景[2]。淤泥固化利用能有效解决堆放占地和污染问题，减少污染、美化环境；但目前对淤泥固化的经济性缺少相关研究，不利于推广。本文通过对淤泥固化土的路用性能及经济性研究，为工程应用提供参考。

1、淤泥固化土的路用性能

淤泥普遍具有含水量高、抗剪强度较低、黏粒含量较高等特点，但不同地区的淤泥初始含水量、界限含水量、有机质含量等相差较大[3,4]。本文选取天津市滨海淤泥固化土的路用性能进行研究，其基本物理性质指标见表1。

表1滨海淤泥基本物理性质指标

根据淤泥的特点，选取某品牌高效减水型固化剂，主要成分为Si O2、Al2O3等无机化合物。

1.1 CBR

将3种淤泥按最佳搅拌含水量条件，分别掺加淤泥质量2%、3%、4%、5%、6%的固化剂，采用浸水CBR试验测定固化淤泥作为路基填料的强度及其水稳性能。见表2。

表2不同固化剂掺量下固化淤泥浸水CBR试验

1）固化剂掺量>2%时，固化淤泥的CBR值均>12%，满足现行路基设计规范[5]对路基填筑用土CBR值的规定。

2）固化淤泥的CBR值随掺量的增加而增大，固化剂掺量增加4%,CBR值增加约了2倍；固化剂的掺入能够显著提高强度性能。

3）同一种淤泥，固化剂掺量增大，固化土的膨胀率减小。

1.2无侧限抗压强度

将3种淤泥分别掺加淤泥质量2%、3%、4%、5%、6%固化剂成型试件，试件尺寸ϕ100 mm×100 mm，用保鲜膜裹附，放置于养生箱中分别养生7、28 d，进行无侧限抗压强度试验。见表3。

表3不同固化剂掺量下固化淤泥无侧限抗压强度

1)3种固化淤泥的无侧限抗压强度均较高，用于道路填筑具有良好的强度性能。

2）随着养生龄期的增加，固化淤泥的强度逐渐增大，标准养生28 d无侧限抗压强度远大于标准养生7 d的强度。

3）随着固化剂掺量的增加，固化淤泥无侧限抗压强度逐渐增大。

2、淤泥固化土的经济效益

传统的路基及基层处理方式，主要为素土回填、石灰土、水泥土、碎石填筑等，采用固化淤泥可直接减少水泥、石灰、碎石等材料费用，同时减少养护费用及淤泥场地占地费用等。

2.1传统填筑材料费用

以天津市为例，对传统工程材料费用进行测算。见表4。

表4常用工程材料费用测算

2.2不同固化剂掺量下固化淤泥费用

选取天津滨海地区的淤泥，采用高效减水型固化剂，测算不同掺量下的固化成本。见表5。

表5固化淤泥费用测算

2.3节省淤泥堆放占地费用

以南水北调东线第一期为例，疏挖量达20 334.85万m3、淤泥堆场占地面积1 467.280 0万m2、占用土地费用6.4亿元/a测算，淤泥占用土地费用3.15元/（a·m3），则淤泥固化处治利用可节约土地利用费3.15元/（a·m3），道路工程按照10 a作为使用寿命周期，则10 a淤泥堆放费用为31.5元/m3。

2.4节省养护费用

固化剂固化淤泥作为道路、铁路基础，无论从强度、水稳性、干缩性、抗疲劳等性能都较传统石灰土、水泥土、二灰土等半刚性材料优越，使用寿命较传统材料长，维修费用少。

按天津市城市道路实际使用情况，采用普通土路基的道路，沥青混凝土路面一般在第3～5 a中修一次（为计算方便，按4 a计算），第8 a需要一次大修。采用淤泥固化方案可使得路面每5 a进行一次中修，以恢复其表面功能，不需要大修。分析期采用15 a，两个方案其他的小修费用、残值和用户费用基本相同。

假定中修方案为加铺4 cm中粒式沥青混凝土，全幅宽为26 m时，费用约140万元/km；大修方案为加铺4 cm中粒式沥青混凝土+6 cm粗粒式沥青混凝土，费用约345万元/km。

按照现值法分析法，贴现率为10%，同时考虑物价上涨，按增长率8%计算，采用普通土路基，道路的大中修费用约765万元/km；采用固化剂固化淤泥化方案，道路的大中修费用约420万元/km。

由此可知，采用淤泥固化路基与开挖淤泥回填路基相比，可使得路面大中修费用每公里约减少765-420=345万元，则泥固化土可节省养护费用57.50元/m3。

2.5综合经济效益

按照不同掺量固化剂固化淤泥所替代的主要材料，综合直接费用、占地节约费用、养护节约费用，则利用淤泥比传统回填材料节省的工程费用见表6。

表6淤泥固化利用综合经济效益测算

3、结论

1）固化淤泥具有较高的CBR值和无侧限抗压强度，能够满足路基设计规范的要求，可以作为路基填筑的良好材料。

参考文献: