水泥改性土填筑施工方案研究

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摘要：水泥改性土填筑施工质量是影响膨胀岩（土）地区渠道边坡稳定性的重要因素。针对南水北调工程水泥改性土换填的实际情况，分析改性土填筑施工方案。

关键词：水泥改性土；填筑施工；膨胀岩

1工程概况

南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程方城段（以下简称“方城段”）是总干渠陶岔渠首至沙河南段的一个设计单元，位于河南省南阳市方城县境内，起点位于小清河支流东岸宛城区和方城县的分界处，设计桩号124+751，终点位于三里河北岸方城县和叶县交界处，设计桩号185+545；方城段全长60.794km，方城段共分为9个标段。本标工程主要改性土换填部位为渠道基础水泥改性土换填，半挖半填段外包水泥改性土填筑，鸭东二分干一支倒虹吸、鸭东三分干倒虹吸、熊庄河排水倒虹吸基础换填。

2施工布置

由于我标用改性土拌制的料源均从渠道开挖料中回采，渠道土料含水量较高，经检测约为25%，远大于最优含水量7个百分点，无法直接进行拌制，必需采用摊铺翻晒作业，翻晒作业受天气影响较大。根据设计开挖工程量的增加，料源的自然采集及气候影响的实际情况，我部拟在1#稳定土拌和系统附近修建一个1890m2，拟在2#稳定土拌和站附近1260m2的采钢瓦棚，利用于堆存翻晒好的土料。

3改性土填筑施工方案

3.1土料填筑生产性试验

（1）试验参数。现场碾压遍数拟定：振动碾压6遍、7遍、8遍，实际遍数根据现场实际情况确定直至达到设计要求；水泥掺量拟定：按重量比掺量4%；铺土厚度拟定：按松铺厚度30cm、35cm、40cm；改性土含水拟定：根据室内改性土击实试验得出的最优含水率拌和加水。（2）碎土工艺、拌和工艺、碾压流程和碾压方法。①碎土工艺。在施工现场，采用液压碎土机与人工相互配合的方式进行大规模碎土，要求土料粒径小于或等于10cm，其中5～10cm粒径的土料含量应当小于或等于5%，5～5cm粒径的涂料含量应当小于或等于50%，采用筛分法对碎土的级配进行检查。开挖运至到拌和站的被改性土料含水过高，不宜直接进行碎土、拌制，宜先用装载机摊铺晾晒、风干，使含水量大致减少3%～7%，达到18%～20%，然后进行碎土。在现场碎土完成之后，直接上料拌和，如果碎土达不到直接上料拌和的要求，则应当用防雨布遮盖，二次翻晒等方法控制含水量，满足碎土要求；②拌和工艺。采用WCZ-600水泥稳定土拌和机拌和，用输送带或装载机将已破碎达到要求的被改性土料运送至拌和机料斗内；拌和称量系统根据预先设置好的土料重量，水泥掺量、加水量进行拌和，考虑水泥改性土运输过程损失含水量，水泥改性土拌和按加水3%～4%控制；充分拌和后并取样做水泥EDTA滴定试验，每拌和批次不大于600m3水泥改性土抽测不少于六个样，同时应当保证水泥含量平均值在设计掺量以下，对于弱膨胀水泥改性土来说，水泥含量标准差应当小于或等于0.7，对于中膨胀水泥改性土来说，其水泥含量标准差应小于或等于0.5，检测合格后方可用装载机拢堆并遮盖；③碾压方法。a.场地平整：试验场地必须进行平整处理，包括基面上所有的树根、浮土、杂物等以及其他由监理工程师确定为不合适的材料，并洒水湿润，对试验场地的基面应进行压实处理，以减少基层对碾压试验的影响；b.铺料、平料：现场采用自卸汽车进占法铺料，推土机平料，人工辅助，铺土厚度严格按照钢筋指示桩标记，保证铺料厚度达到试验要求；c.碾压：碾压采用20t凸块振动碾碾压，碾压时采用进退错距法，行走方向应平行于试验场地中线，行走速度控制为2km/h，振动碾压一个来回计两遍，每个碾压条带搭接宽度应大于0.5m；d.试验：当碾压达到预定的遍数后停止碾压，做压实度试验，取环刀12个，水泥EDTA滴定试验样品3个，测定改性土的压实度、水泥含量、含水率以及压实厚度，观察压实土层底部有无虚土层、上下层面结合是否良好、有无光面及剪力破坏等，并做出详尽的记录。

3.2渠道改性土填筑主要施工方法

（1）基坑降水：由于本标段渠道地下水位较高，在建基面验收之前必须把地下水降至建基面以下0.5m，确保建基面干燥后方可验收进行换填施工。因此基坑降水为改性土填筑前的重要准备工作。渠道降水采用明排和井点降水相结合的方案，具体根据实际地下水位情况确定，具体的施工方法见《施工期降水与排水专项措施》。（2）土料检验及施工工艺试验：施工之前，通过实验室获取弱膨胀土料的粘粒含量、膨胀率及水泥掺量等物理指标参数，在此基础上，进行施工现场土料碾压施工试验，以试验结果为依据，确定铺土厚度、碾压机械类型、碾压次数及压实机械类型等相关施工参数，在具体施工的过程中一边进行验证一边结合实际情况进行优化调整。（3）土料开采运输：我部水泥改性土料源均从渠道开挖有用料中选取，采用挖掘机（1.6m3）挖装，20t自卸汽车运至1#改性土生产系统、2#改性土生产系统附近的临时堆土场内堆存。堆土场周边布设0.5m×0.3m排水沟，堆土场顶部必须堆成中间高两边低，以利排水。顶面必须平整避免积水。（4）水泥土拌制：我部主要采用厂拌法进行大规模水泥改性土的施工，WCZ-600型稳定土拌和机为主要机械设备，具体工作流程如下：装载机将涂料装运到料斗中；集料系统盛放运送过来的涂料，包括四个料斗，每个集料斗下都设有电子计量系统，通过对液压斗门的控制来对土料重量进行确定；待到土料落到皮带机上之后，随着皮带机的运转，土料被传送到拌合机之内，运行搅拌系统；通过电脑自动化控制，水泥罐将水泥添加到拌合机之内，并加入适量水；在拌合完成之后，用皮带机将物料输送到卸料斗内。（5）改性土的运输：采用自卸车将合格回填料运输至填筑工作面，推土机配合进行摊铺、平整。（6）填筑（换填）：填筑前要进行基础面的清理与验收，检测基础面的坡度、结构尺寸，必须将松土清理干净。（7）改性土摊铺：采用TY220推土机铺料、平土。在进行边坡面换填和“金包银”渠堤填筑时，为确保边角压实度，铺土边线在水平距离上要按《膨胀土处理施工技术要求》超填（大于30cm）。在摊铺的过程中，在坡面用推土机推出台阶，以此来保证土体结合，台阶高度与铺土层厚度一致，铺料的过程中，以碾压试验参数为依据，对铺料厚度进行精细化控制，并进行插钎检测（见图1）。（8）碾压：采20t用凸块振动碾进行碾压，碾压时采用进退错距法，行走方向应平行于渠道中线，行走速度控制为2km/h，碾压遍数根据生产性碾压试验确定。（9）检测：按照要求碾压合格后，采用环刀法进行检测压实度。由于水泥改性填筑、检测需在四个小时内完成，采用环刀法在时间上很难满足要求。前期我部采用环刀法和核子密度仪法进行检测，并对检测结果进行比较。如果检测结果无差异，我部采用核子密度仪进行检测压实度。

3.3影响工效的因素

（1）土料的含水量：由于我部料源含水量偏高，无法直接用于拌制水泥改性土，需进行翻晒，翻晒施工时间较长，且受降雨天气影响大。（2）工序。水泥土施工的工序包括膨胀土料运输、碎土、拌制、运输、碾压、削坡等多个工序，在进行施工组织时要充分考虑。（3）水泥掺量。因膨胀土的土料性质不同、水泥的掺量也不同，故工效也不相同。（4）碾压。渠道换填水泥改性土要求的压实度高，工效较低。（5）换填厚度及削坡处理。换填厚度是影响效率的重要因素，换填厚度越小，为了满足填筑质量要求和碾压机械工作面要求，超填量比例越大，削坡处理过程中投入的人力和机械越多，从而加剧了土料损耗，使得效率较低。

4结束语

南水北调工程有着水印改性土填筑方量大、工期紧张及对质量要求高等特点，文章进行了路拌法、拌合站厂拌法等施工工艺的现场碾压试验研究，两种方法都不能满足现场施工要求。文章结合工程实际重点阐述水泥改性土回填专项施工方案要点，以期对水泥土施工进行指导参考。

作者:胡永进 单位:中国水利水电第七工程局有限公司第六分局

参考文献：

[1]曹哲.水泥搅拌桩在角泰路软基处理中的应用[J].住宅与房地产,2016,(18):124.

[2]刘兴，孔令一.南水北调中线工程水泥改性土的试验研究[J].云南水力发电，2014,30(1):25-27.