本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种基于液限指标实施的河道底泥固化方法。
背景技术
河道、航道疏浚清淤对于基础设施的建设有很关键的作用，随着国内大力发展生态文明建设，推行河长制，开展“水十条”治理行动，并将重心放在黑臭河道的治理上，越来越多的关于河道清淤、湖泊治理、海洋疏浚的项目在国内各县市展开。
城市河道疏浚底泥由于其高含水量、低强度，通常呈现为流动状态，又经常含有成分复杂的污染物质，已成为量大、处理难度高的典型废弃物。通过掺入固化剂，将河道底泥制成具有一定强度的固化土，便于填埋处理，也可以用作建筑材料、填方材料等作用，发挥其价值，符合我国资源再利用、可持续发展及保护环境的国策。国内对于各类固化剂已有很多研究，然而目前工程上对固化剂的研究还停留在某种特定的底泥采取特定的固化剂。固化剂种类多，造成不同类型的河道底泥选用困难。
通过国内的很多研究得知，在底泥固化中传统的固化剂包括水泥系和石灰系，配合各类掺合料可以最大限度发挥其效果。以硫酸钙为主要成分的工业废石膏与水泥配合而成的固化剂在很多土类中都能发挥较好的效果，其中以磷石膏的应用最为典型，其不足在于对于不同的底泥，磷石膏的掺量对固化效果影响不同，最优掺量也是不确定的。同时，河道底泥中往往有较大的有机质含量，根据相关研究表明底泥中的有机质含量对水泥水化反应起到抑制作用，即随有机质含量的增大，固化效果降低。
在各类河道底泥的固化处理中固化剂的选择是最为重要的一环，合适的固化剂可以增强固化效果，节约每立方底泥使用水泥用量。然而目前对于不同类型河道底泥适宜的固化剂没有统一标准，工程上需要进行固化处理时，要进行不同固化剂和用量的配比试验、测定养护后固化土的各工程性质，这样既耽误工期，又造成了资源的浪费。
技术实现要素：
为了解决现有工程上固化剂选用上存在的问题，本发明提出了一种基于液限指标实施的河道底泥固化方法，其通过测定的底泥土的液限值作为控制指标、结合含水量、有机质含量及孔隙液cod含量，确定出适用于不同类型河道底泥固化所用的固化剂配比。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于液限指标实施的河道底泥固化方法，其是以底泥的液限值作为固化剂选择的控制指标，结合测定的河道底泥含水量、有机质含量及孔隙液cod含量，将水泥与磷石膏按重量比1:0~0.4配合作为固化剂进行城市河道底泥的固化。
具体地，当河道底泥液限小于40%，底泥含水量与液限之比<1，底泥有机质含量小于4%，孔隙液cod含量为200mg/l以下时，采用水泥作为固化剂，固化剂掺量不小于75kg/m3。固化土无侧限抗压强度3天龄期可达75kpa以上。
当河道底泥液限小于40%，底泥含水量与液限之比为1~1.5，底泥有机质含量小于4%，孔隙液cod含量为200mg/l以下时，将水泥与磷石膏按重量比1:0.1配合作为固化剂，固化剂掺量为80~110kg/m3。
当河道底泥液限为40%~80%，底泥含水量与液限之比≥1，底泥有机质含量小于4%，孔隙液cod含量为200mg/l以下时，将水泥与磷石膏按重量比1:0.2~0.3配合作为固化剂；其中，当底泥含水量与液限之比为1~1.5时，固化剂掺量为100~120kg/m3；当底泥含水量与液限之比大于1.5时，固化剂掺量不小于120kg/m3。
当河道底泥液限为80~120%，底泥含水量与液限之比≥1，底泥有机质含量小于11%，孔隙液cod含量为200~1500mg/l时，将水泥与磷石膏按重量比1:0.4配合作为固化剂。随液限或含水量的增大，增大固化剂的掺量。固化剂掺量越大，固化效果越好；其中，当底泥含水量与液限之比为1~1.5时，固化剂掺量为120~150kg/m3；当底泥含水量与液限之比大于1.5时，固化剂掺量不小于150kg/m3。
所用水泥为32.5复合硅酸盐水泥，所用磷石膏为风干样。
本发明提供了一种适于液限指标小于120%，有机质含量小于11%，孔隙液cod浓度1500mg/l以下的河道底泥固化方法，其便于对不同类型河道底泥进行快速固化处理。通过该方法处理后的固化土养护后能基本满足工程上“四化”，即减量化、稳定化、无害化、资源化的要求，并可减少工程上的试验次数、试验周期，减少资源上的浪费，节约工期。对于更高要求的固化工程，可在此方法上进一步通过改变掺量、配比、添加外掺剂、改变养护条件等措施以达到要求。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
有机质含量是通过底泥土的烧失量进行测定，其温度为440℃。
孔隙液的cod含量是以重铬酸钾为氧化剂通过比色法测得。
所用水泥为32.5复合硅酸盐水泥，所用磷石膏为风干样。
固化剂掺量指的是每m³底泥需要使用的水泥和磷石膏的总质量。
实施例1：
某市水系河道治理项目中，底泥液限44.03%、烧失量法测定有机质含量为3.67%、重铬酸钾作为氧化剂通过比色法测定河水cod含量为84mg/l。当含水量为39.43%时，测定此时底泥的密度，按照每m³底泥土使用50kg、75kg、100kg水泥作为固化剂。通过水泥净浆搅拌机低速62转/分搅拌3分钟、高速125转/分搅拌5分钟之后，将固化土填入直径3.91cm、高8cm的半开口圆柱有机玻璃模具中，充分振捣使固化土中孔隙尽量减少。用密封袋封存之后放入20±2℃、湿度大于95%的养护箱中养护。固化土在1~3日内成型后应脱模并用保鲜膜包裹放入密封袋中，继续在相同条件下的养护箱中分别养护至3天、7天、28天。到达相应龄期取出固化土试样，用应变式无侧限压力仪测试其无侧限抗压强度（无侧限抗压强度指的是固化土侧向没有约束条件下，施加圆柱体轴向压力直至固化土被破坏时的压力）。
结果显示，固化剂掺量为50kg/m3时，各龄期强度均不符合填埋要求；固化剂掺量为75kg/m3时，3天强度达到75kpa；固化剂掺量为100kg/m3时，3天强度达到300kpa，均满足一般填埋要求。
实施例2：
某市水系河道治理项目中，底泥液限38.45%、烧失量法测定有机质含量为3.98%、以重铬酸钾作为氧化剂通过比色法测定河水cod含量为164mg/l。当含水量为57.68%时，测定此时底泥的密度，按照每m³使用100kg水泥及100kg水泥分别加入10kg、20kg、30kg磷石膏作为固化剂。制作过程、养护方式及固化指标的测定都同实施例1。
结果显示，固化剂掺量为100kg/m3时，28天龄期仍然不满足填埋要求的强度；固化剂掺量为110kg/m3时，7天龄期强度可达137kpa；固化剂掺量为120kg/m3时，7天龄期可达82kpa；固化剂掺量为130kg/m3时，7天龄期可达106kpa。均满足一般填埋要求。
实施例3：
某市水系河道治理项目中，底泥液限44.03%、烧失量法测定有机质含量为3.67%、以重铬酸钾作为氧化剂通过比色法测定河水cod含量为84mg/l。当含水量为66.05%时，测定此时底泥的密度，按照每m³使用100kg水泥及100kg水泥分别加入10kg、20kg、30kg磷石膏作为固化剂。制作过程、养护方式及固化指标的测定都同实施例1。
结果显示，固化剂掺量为100kg/m3时，28天龄期仍然不满足填埋要求的强度；固化剂掺量为110kg/m3时，7天龄期强度可达50kpa，不满足填埋要求，28天龄期强度316kpa；固化剂掺量为120kg/m3时，7天龄期可达246kpa；固化剂掺量为130kg/m3时，7天龄期可达202kpa。均满足一般填埋要求。
实施例4：
某市水系河道治理项目中，底泥液限83.55%、烧失量法测定有机质含量为10.26%、以重铬酸钾作为氧化剂通过比色法测定河水cod含量为1427.1mg/l。当含水率为83.55%时，测定此时底泥的密度，按照每m³使用100kg水泥及100kg水泥、分别加入20kg、40kg磷石膏作为固化剂。制作过程、养护方式及固化指标的测定都同实施例1。
结果显示，固化剂掺量100kg/m3时，90天龄期强度64kpa，不满足填埋要求；固化剂掺量为120kg/m3时，28天龄期强度103kpa；固化剂为140kg/m3时，28天龄期强度138kpa。满足填埋要求。
实施例5：
某市水系河道治理项目中，取得的底泥液限111.9%、烧失量法测定有机质含量为10.59%、以重铬酸钾作为氧化剂通过比色法测定河水cod含量为1440mg/l。当含水率为167.85%时，测定此时底泥的密度，使用的固化剂及掺量见表1。制作过程、养护方式及固化指标的测定都同实施例1。具体测试数据见表1。
表1
由表1可见，固化剂掺量低于150kg/m3，固化土在7天龄期均不满足填埋要求，其中固化剂掺量为120kg/m3、140kg/m3、150kg/m3时，固化土在28天龄期能够满足填埋要求。而固化剂掺量在150kg/m3以上，固化土均能在7天龄期满足填埋要求。固化剂掺量为210kg/m3时，在7天龄期的强度可达170kg/m3。
由上述各实施例可以看出养护天数增加，固化土无侧限抗压强度显著增大。并且对于液限和含水量较高的底泥，随着磷石膏掺量的增加，固化土后期增长的更加明显。
以上实施例表明采用该方法进行固化处理，需要测定的物理化学性质指标包括液限、初始含水量、有机质含量、河水cod含量。对于污染不太严重的河道，可以不用测定有机质含量及河水cod含量。对于污染严重的河道，可以在本发明给出的方法上增加掺量，加入其它材料的外掺料等措施。总体上，本发明给出的方法适用于大部分城市河道底泥的固化处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。