沿海泥质软土加固处理的试验研究

为沿海城市打造更坚实的地基

在许多海岸地区，地面看起来坚实，但行为更像布丁而非岩石。在中国海岸线上的快速发展工业区——宁波前湾，表层土是含水量很高的粉质淤泥，承重时会被压缩和位移。本研究提出了一个具有全球意义的实用问题：是否可以通过在原地掺入以工业废料为主的精心配制化学混合剂，将这种松软、泥泞的地基转变为可安全承载道路和工厂的坚固基础，而无需运入大量石料和砂子？

为什么泥质海岸难以建设

宁波前湾因适航深水和可通过填海创造新土地而备受开发青睐。但表层仅约一到三米厚，是高含水率且颗粒间空隙大的软质淤泥。当道路或建筑置于其上时，这一层会出现不均匀压缩，导致严重沉降和变形。传统的解决方法是倾倒石料以挤出泥层或注入细砂。在前湾，这两种方法都被证明费用高、难以在深层精确控制，并可能对附近水体造成损害，且仍然可能留下不稳定的地基隐患。

把废渣变成有用的材料

研究人员探索了一条不同的途径：将“固化剂”直接掺入淤泥，使其在原地硬化。核心成分是水淬钢渣，这是一种来自当地钢厂的副产物，否则会成为废料。该渣体含有钙、硅、铝和镁——在适当激活下，这些元素能够形成类似水泥的结合物。为激发这种潜能，团队掺入少量水泥熟料和两种化学盐（NaHSO4 和 Na2SiF6）。在碱性且潮湿的环境中，这些成分相互反应，生成填充土颗粒间隙并将其粘结成更坚固体的胶状产物。

在实验室中设计最佳配方

团队没有随意测试无数混合物，而是使用了“正交”试验设计——一种用较少样本系统性组合多种因素的方法。他们系统地改变了三个因素：熟料、NaHSO4 和 Na2SiF6 的用量，每个因素设四个水平，在真实前湾淤泥制作的16个试样中进行组合。混合并成型后，这些样品在湿润环境中养护28天，以便化学反应发展。然后研究人员测量了每个样品在荷载下的压缩性，这是评估处理后地基在现场会沉降多少的一个指标。

处理后土体变得多么坚固

压缩试验显示，经化学处理的淤泥表现为中至低可压缩性土，接近工程上实用地基所期望的性质。对结果的统计分析指出了一个“最优”配方：固化剂中熟料20%、NaHSO4 4% 和 Na2SiF6 1%。为验证该配方确实提高了强度，团队比较了三类样本：一种为最优配方，一种为他们所试验的最高总用量配比，另一种仅使用熟料而不含渣或盐。在无侧限抗压试验中，最优配方的平均强度达到790千帕，约为仅用熟料样本的4.6倍。即便是用量更大的配方也未表现得更好，这证实了更多添加剂并非总是更有效——配比正确更为关键。

对沿海开发的实际价值

对非专业读者而言，关键结论是：适当的化学配方可以利用主要来自当地的工业废渣，把软弱的沿海淤泥转变为更为坚实、可靠的地基，而无需大量外运石料。在宁波前湾的案例中，基于钢渣的固化剂并配以精确调定的辅助化学品，显著降低了土体的压缩量并提高了承载能力。虽仍需进一步研究以评估这种处理土在长期交通和环境变化下的表现，但该研究提供了一种有前景且更可持续的方式：一方面回收废料，另一方面使新填土地更安全可用。

引用: Qin, P. Experimental study on reinforcement treatment of coastal silty soft soil. Sci Rep 16, 7688 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36222-w

关键词: 沿海软土, 土体加固, 工业炉渣再利用, 地基工程, 地基改良