明挖隧道固化土的重塑及重金属浸出特性研究

苏锡常南部高速公路常州至无锡段太湖隧道(以下简称太湖隧道)工程采用明挖法施工,存在先固化湖底淤泥开挖,后在隧道顶回填的过程。通过室内试验,研究了不同水泥掺量情况下,破碎过程对于土体强度损失规律的影响、重金属浸出规律及水稳定性。研究发现,破碎过程使得土体的强度损失较大,不同重塑固化土的强度在20~70 kPa之间,相较于破碎前的强度降低量为67%~87%。重塑固化土的强度随二次养护龄期的增加而增加,破碎的时间越早后期增长强度越高,养护总龄期为60 d时,重塑固化土的强度在123~155 kPa。Hg、Pb、As、Cr、Cu等元素的最大浸出浓度随着养护时间的增加逐渐减少,当养护龄期超过28 d后趋于稳定。无论是固化土还是重塑固化土,Cu和Hg的最大浸出浓度均保持较低值,破碎重塑没有显著增大其浸出量。破碎过程会使得其他金属元素的浸出量增加,但是总体均能够满足Ⅳ类水限值的要求。一次掺灰的重塑固化土浸水后均出现崩解情况,需要进行二次掺灰。重塑固化土的二次养护龄期超过7 d,即可获得相对较高的水稳定性。一次养护28 d后破碎的重塑固化土的强度为51.3 kPa,浸水7 d后其强度提高到83.9 kPa,增幅63.5%。根据室内试验结果,综合考虑强度、耐久、环境和经济等因素,选用水泥掺量为5%+2%(使用二次掺灰方法),就地固化后养护28 d,并在回填后继续养护7 d以上的施工方案;该方案在太湖隧道工程中取得了较好的效果。