關于淤泥質土的工程特性及其處理利用的綜述

田洪圓 邱 敏 孫秀麗

(江南大學環境與土木工程學院，江蘇無錫 214122)

1 淤泥的工程特性

1)含水率。天然含水量較高，一般w在40%～90%范圍內，有時甚至可達100%，像我國沿海地區的珠江三角洲地帶，淤泥含水量便相當高，淤泥的處理問題一定程度上也成為制約沿海地區海岸工程建設的重要因素。淤泥中水的存在形式有:空隙水、毛細水、表面吸附水和內部結合水。空隙水，顆粒間隙中的游離水，約70%;毛細水，是在高度密集的細小淤泥顆粒周圍的水，由毛細管現象而形成的，約20%;表面吸附水，約5%，是在淤泥顆粒表面附著的水分，其附著力較強，常在膠體狀顆粒、生物污泥等固體表面上出現;內部結合水，約5%，是污泥顆粒內部結合的水分，如生物污泥中細胞內部水分、無機污泥中金屬化合物所帶的結晶水等。淤泥的處理一定程度上針對的是吸附水。根據《建筑地基基礎設計規范》控制指標的不同，對淤泥和淤泥質土分別進行定義:當天然含水量大于液限、孔隙比e≥1．5的粘性土為淤泥，當天然含水量大于液限而1．5≥e≥1．0的粘土或粉土為淤泥質土。

2)壓縮性。淤泥質土壓縮模量 Es一般在 310 MPa～317 MPa，個別工程Es低于310 MPa，屬于中高壓縮性土，在建筑物荷重作用下容易產生較大的變形沉降。這對工程建筑極為不利，特別是地基打造方面有嚴峻的挑戰。

3)強度。不排水強度，Cu=10 kPa～20 kPa;fa=100 kPa;標準貫入擊數N一般小于4擊，強度較低，故其承載力較低。

4)透水性。淤泥質土的透水性差，極不利于地基排水固結。有的工程在淤泥質土層間夾有細砂層，其滲透系數較大，對基礎滲流穩定不利。

5)有機質。淤泥中含有大量的N，P，K，Ca及有機質，其中N，P以有機態為主，而且淤泥中還含有植物生長所需要的微量元素。此外，淤泥中還不乏含有重金屬元素。可見，淤泥的合理處理可以給我們帶來許多社會價值，而且處理后的淤泥可作為二重土壤利用。土地面積的減少，淤泥面積的增加預示著未來淤泥處理的必要性和價值性。

2 淤泥的處理利用

1)吹填造陸。淤泥吹填造陸可以解決港口陸域不足，滿足其港口建設的需要。新加坡、日本、中國香港等地方因土地資源嚴重不足，迫使他們進行大面積的圍海吹填造陸;我國的天津港通過不斷疏浚航道和用港池挖出的泥吹填造陸，港口面積不斷擴大。但是，吹填后所形成的地基工程特性較差，必須進行固化處理，有效地提高其承載能力等力學性能。由于淤泥的固化處理成本高，所以在國內外應用推廣受到一定的限制。

2)生產肥料。鑒于淤泥本身含有較高的有機質，淤泥的肥料化利用在國內外已有多年歷史，并取得了一定的成效。通過技術的不斷改良，堆肥后生成的肥料有機質含量高，可以同時改良土壤，但一定要消滅淤污泥中的病原菌，控制重金屬含量，消除二次污染。

3)地基材料。作為地基材料，淤泥最基本的要求就是脫水，經過物理脫水、機械脫水、化學固化等措施，將淤泥中的水分脫離，從而令其含水量降低，含水率降低則其流動性降低，一定程度上有效地增加了其承載能力，然后再經過必要的固化處理，淤泥可以打造地基，這同時實現了資源的可持續利用。

4)海洋傾倒。海洋是一個強大的廢物接受體，對污染物有極大的稀釋能力，對傾入其內的污染物質有自然稀釋和擴散作用。英國、美國和日本等一些靠近海岸的國家，曾較多采用將淤泥直接傾倒海洋的處置方法，但長此以往，必將污染海洋資源，引起全球生態問題。此外，淤泥還能生產建筑材料、沼氣。淤泥中含有大量的無機質，可以作為制磚、水泥和陶粒等建筑材料的原料。淤泥的建材資源化利用在目前呈現出穩健發展的態勢，是一種技術相對成熟，社會、經濟效益明顯的淤泥處理的有效途徑。

3 淤泥的發展趨勢

淤泥作為有害的大自然廢棄物，同時也是一種可利用的寶貴資源。我國面臨的耕地面積的減少將更大的促進對淤泥的資源化利用。就目前國際形勢而言，淤泥的主要應用形式有幾種。

3．1 多孔磚應用

燒結淤泥質土多孔磚兼具粘土磚和混凝土小砌塊的特點，外形特征屬于燒結多孔磚，當然，淤泥質土需要經過一定的固化加工處理，然后進行燒結成型，但各項物理、力學和砌體性能均可具備燒結粘土磚的條件。目前應用的燒結多孔磚多以粘土、頁巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，因此燒結淤泥質土多孔磚一定程度上可直接替代燒結粘土磚用于各類承重、保溫承重和框架填充等不同建筑墻體結構中，而且對于改善環境，保護土地資源和推進墻體材料革新與建筑節能，具有重要的社會和經濟意義。

3．2 淤泥砂保溫隔熱、耐火材料

例如，黃河淤泥砂本身有機質含量高，段燒后更能增加其孔隙度，在其中加入少量發泡劑形成材料，經一定工藝處理后可生產輕質隔熱保溫材料，該材料可用于代替陶粒制品等，且強度高，保溫性能好，可用于900℃以下隔熱保溫。

淤泥砂的主要成分為SiO2和Al2O3，可以作為原料來制備先進陶瓷和耐火材料。經過干燥脫水，將其與碳粉混合，在水介質下球磨，烘干后加入聚乙烯醇水溶液，攪拌均勻，壓成塊狀烘干在氮氣氣氛下燒結而成。

4 結語

淤泥的開發利用，具有不可估量的社會和經濟價值，既可以用來填吹造陸，擴大疆域面積，也可作為地基材料，滿足建筑企業對原料的需求，又切實有效地節約和保護耕地資源，亦可用以生產肥料，減少化肥使用量，從而降低農業成本和化肥對環境的污染。如今，還面臨的一大課題就是全國耕地面積不斷減少，土地資源相對緊缺，這對于建筑行業有一定的沖擊力，也促使建筑行業轉而投向淤泥的開發再利用，因此加快淤泥資源化利用具有現實而深遠的可持續發展意義。將淤泥視為一種資源加以有效利用，在治理污染的同時變廢為寶，造福人類。