水泥改性土换填施工及质量控制

水泥改性土换填施工及质量控制

摘要：水泥改性土是将一定比例的水泥掺入膨胀土之中用以改善膨胀土的性质或结构，使膨胀土丧失膨胀潜能，并在一定程度上提高土体强度或承载力的改性土料。水泥改性土广泛应用于南水北调中线一期工程渠道工程的填筑中，本文立足南水北调中线工程河南叶县段内渠道的具体工程实例，提出保证膨胀土渠段水泥改性土换填施工质量、满足设计要求、经济可行的施工方案，为后续膨胀土渠段施工提供重要的参考方法。

关键词：水泥改性土；水泥掺量；质量控制

中图分类号：tu761文献标识码： a 文章编号：2095-2104（2012）10-0020-02

1、工程概述

南水北调中线一期工程总干渠叶县段工程施工3标位于河南省叶县境内，渠段起点桩号201+500，终点桩号209+270，全长7.77km。包括长7.42km的渠道及沿线布置的各类建筑物18座。

本标段渠道均为明渠，总长7.42km，其中桩号201+500～201+681（坡比1:2）、203+255～204+235（坡比1:3.5）、206+850～207+065（坡比一级马道以上为1:2.75，一级马道以下为1:3）段分别位于弱膨胀和中膨胀岩区，左右岸坡面须进行水泥改性土换填加以保护，以防止渠道坡面遇水产生膨胀破坏。半挖半填段的挖方坡面、全挖方段的渠顶及一级马道以上坡面换填厚度为垂直坡面0.5～

1m，全挖方段一级马道以下坡面换填厚度为垂直坡面1.2m。水泥改性土拌制须采用厂拌设备。

2、水泥改性土换填施工

2.1 材料

土料：一、二、三、四工区土料来源为渠道可利用土，自由膨胀率≤35%。水泥：水泥采用“大地”牌强度等级为42.5mpa普通硅酸盐散装水泥，水泥掺量3%。

2.2 施工方法

（1）备料

渠道改性换填土料备料来源为渠道可利用土和取土场的土料，拌和站内应存有满足填筑强度的土料。

（2）旋耕晾晒碎土

目前由于原料土含水量较高，需要晾晒和粗碎后才能进入拌和设备。晾晒和粗碎结合在一起进行，用推土机将开挖原状土方摊铺在旋耕场内，摊铺厚度约为40cm，农用拖拉机带旋耕耙在摊铺的土料上来回行走，将较大土块破碎至较小土块。并进行晾晒，待表层稍干后继续用旋耕耙旋耕破碎，然后继续晾晒。如此反复，直至含水率降低到略高于施工控制含水率范围为止。破碎后的土块最大粒径不大于10cm，5～10cm粒径含量不大于5%，5mm～5cm粒径含量不大于50%（不计姜石含量）。

（3）晾晒后存料

晾晒粗碎后的土块，土块粒径较小，需要做好防雨，粗碎后的土料一旦遇到雨水，就会变成稀泥浆，失去利用价值，一定要做好防雨工作，在拌和场地内搭建遮雨棚，将含水率满足要求的碎土转运至遮雨棚内，成堆堆放，堆积高度不超过4m。

（4）改性土的拌制与检测

破碎后的土料由装载机转入稳定土拌合机料仓，料仓筛孔直径不大于10cm×10cm,拌和称量系统按试验参数控制土料、水泥和水的重量，充分拌和。检测合格的水泥改性土混合料，直接运至填筑工作面。

采用edta滴定法进行水泥含量均匀性检测，水泥掺量平均值不得小于设计掺量，标准差不大于0.7。施工初期每拌和批次不大于600m3，水泥改性土抽测不少于六个样（每个样品重量不少于300g），施工中、后期可适当减少检测频次。

（5）运输

施工时，自卸汽车停在拌和站出料口直接装料，然后运输至换填部位利用。

（6）摊铺

水泥改性土运至换填部位后采用推土机摊铺，并辅以人工整平，水泥改性土含水率宜控制在最优含水率的+1%～+3%，松铺厚度

30cm。为保证碾压机械的工作面、确保外坡角压实度和碾压设备的行走安全，铺土边线在水平距离上要进行超填，超填土料宜按照

1:1.5坡比放坡。根据不同的换填厚度，同一层以设计外坡脚为基准，顶部超填宽度不小于30cm（参见图1），不同坡比水平换填长度和回填超填宽度见表1。

图1改性土换填超填示意图

表1不同坡比换填厚度1m的超填宽度值

表2不同坡比换填厚度1.2m的超填宽度值

（7）开蹬

对于开挖天然渠坡换填层，为提高处理层与被保护层坡面结合质量，被保护边坡面需开挖成小台阶，台阶高为每一层铺土碾压厚度（参见图2）。

（8）碾压

ⅰ、采用20t凸块振动碾进行碾压，碾压机械沿渠道轴线方向前进、后退全振错距法碾压，前进、后退一个来回按两遍计，碾迹重叠不小于20cm（或轮宽的三分之一），

碾压行进速度控制在2～４km/h范围内，碾压不少于6遍（往返一次为2遍）。碾压层间需根据天气和层面干燥情况，洒水湿润。对边角接头处大型机械碾压不到、易漏压的地带，需由人工采用蛙

夯或冲击夯等小型设备夯实。

ⅱ、水泥改性土在分层填筑上升过程中，应结合气候条件及土体含水量情况对填筑面采取妥善保护措施。

①当表层土含水量偏低时，应及时对填筑面边坡进行洒水养护，以防止水泥改性土砂化，撒水量应根据填筑面及填筑边坡土体含水量实际情况控制，洒水后应待填筑表面自由水被土体吸收后方能进入下一道作业程序，避免车辆立即进入仓面作业。

②当填筑土料含水量偏高时，应采取必要的摊铺风干及翻晒措施降低土料含水量，碾压过程中如有弹簧土、松散土、起皮现象应及时挖除。

图2处理层与被保护层坡面结合施工方法示意图

ⅲ、每层填土完成碾压后，宜在４ｈ内完成质量检测，在６～8h 内完成上土覆盖。如不能及时跟进的，要对填筑面和建基面做好防雨和保湿等施工的保护措施，并防止大型施工设备在其上行驶。ⅳ、每一层水泥改性土施工完成后，采用环刀法在试坑中下部取样检测压实度，监理验收合格后方可进行下一道工序的填筑。压实度0.98。

（9）采用分段铺料、分段碾压时，相邻两段之间结合面坡度应不小于1:6。

（10）削坡

在换填完成后，人工配合挖掘机进行削坡。由有经验的挖掘机操作人员按样槽进行削坡，削坡方向垂直于渠道轴线，由上至下顺坡进行。土料拢集于坡下后，装车运至拌合场进行再次拌合，用于设计或有关技术要求允许使用的部位，使削坡余料得到最大限度的利用。削坡时应预留5～10cm 的薄土层。预留的薄土层削坡时，将挖掘机斗齿前焊接一块厚约20mm 的钢板作为“刮板”，长度同挖掘机斗宽，宽度约为15cm，前缘与斗齿齐平，开挖方向垂直于渠道轴线，沿坡长自上而下的将预留的薄土层刮除，人工用平头铁锹将坡面遗留的松土清至挖掘机附近，随“刮板”拢堆。在坡面上钉木桩，每5m 作为一个断面，按坡度放样，在桩位上固定尼龙线，挂线后进行钉桩加密，人工进行坡面整理，直至坡面平整度和坡度符合规范要求。

（11）超填改性土处理

改性土施工超填的余料不得用于渠坡换填部位及渠堤外包填筑

体部位。可用于开挖渠段的一级马道以上换填、填方渠段的渠堤外侧和防洪堤保护层等次要部位。余料填筑前，需重新加水拌和，检测合格后才能填筑。

3、施工质量控制

(1) 含水率的处理

①低含水率的加水处理，当填料的含水率比施工填筑最优含水