南水北调水泥改性土削坡余料利用碾压试验方案

南水北调水泥改性土削坡余料利用碾压试验方案

为正确利用南水北调渠道水泥改性土削坡余料、减少水泥改性土削坡余料的堆放占地以及对环境的污染，降低工程成本，加快施工进度。根据有关技术要求的规定，必须对水泥改性土削坡余料进行回填前的碾压试验。试验的主要目的是依据回填土料的设计技术指标，通过对改性土余料的分层摊铺，土料最优含水量的控制，以及在不同碾压遍数条件下，取得最大干密度的施工工艺参数，从而指导水泥改性土削坡余料的回填施工。

标签：膨胀土；改性土；削坡；余料；利用；部位

1 工程概况

南水北调中线工程南阳市段四标（TS108+650～TS115+190）全长约6.54km；其中水泥改性土填筑工程量约63万立方米。在渠道改性土填筑的过程中，为确保外坡角压实度，并适当考虑到碾压机械的工作面要求，改性土铺料时需超填。超填土料宜按照渠道设计坡比放坡，铺土厚度（松铺）一般为35cm～40cm，垂直换填厚度一般在100～250cm。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。超填部分可作为换填层的保护层，在渠道衬砌施工前削坡修整到设计边坡轮廓。

2 试验目的、程序

2.1 试验目的

根据（2012）长南河委设技综字第055号关于《水泥改性土削坡余料利用补充技术要求》函的规定，满足质量要求的水泥改性土削坡余料既可以用于挖方渠段一级马道以上的坡面、坡顶换填、地面清基回填以及防洪堤的填筑，也可以用于填方渠堤外坡的换填、路堤外包换填以及作为非膨胀土用于其他部位。

2.2 试验程序

施工准备→水泥改性土削坡→摊铺→碎土→加水焖制→碾压→取样检测→试验成果分析。

2.2.1 准备工作

（1）机械工程师检修所有参与试验段施工的机械设备，保证机械在施工中正常发挥其工作性能。（2）对参与试验段的管理人员、工程技术人员、机械操作手进行岗前教育，使每个参加人员明确自己的岗位职责，掌握施工的要领和注意事项。（3）基底处理：本试验段在渠道TS112+450～TS 112+650渠堤，提前3小时洒水湿润试验地面。

2.2.2 水泥改性土削坡

首先对渠道TS112+450～TS112+650渠堤外边坡2m平台及以下测量放线，用带有刮板的挖机对坡脚出地面刮平处理后，开始进行削坡，将削坡土聚集拢堆，直接摊铺至工作面。

2.2.3 摊铺

按照土料“随铺随平、插钎检查”的方法对水泥改性土削坡余料进行摊铺，保证铺土厚度均匀。铺土找平采用SD16推土机，沿轴线或平行轴线进行，人工配合，摊铺土料外坡脚宽出设计边线100cm。

2.2.4 碎土

采用旋耕耙现场进行碎土作业，使土料粒径满足有关技术要求土块最大粒径≤10cm，粒径≤5cm粒径含量不小于75%的规定。

2.2.5 焖料

土料破碎完成后，根据试验数据推算出需加水量（加水后，为最优含水量+1%～3%），雾化洒水，严禁过量。

2.2.6 碾压

推土机整平后，20T振动碾碾压：静压一遍，弱振一遍，强振六、八、十遍；行进速度为先慢后快，由填筑渠堤一边向堤中顺次碾压，前后两次轮迹横向重叠20cm，做到无漏压、无漏振，确保碾压均匀、边角到位。碾压时静压速度控制在1.3km/h，弱振碾压速度控制在1.5km/h，强振碾压速度控制在1.8km/h。

2.2.7 取样检测

检测：采用插钎法和断面高程测量检查土料的虚铺厚度和压实厚度。压实度采用环刀法检测：自振动碾碾压八遍开始至十二遍结束，每碾压两遍结束后立即检测一次压实度，每次检测取12个点。

3 试验成果分析

3.1 试验数据分析

3.1.1 压实度与碾压遍数关系曲线见图1

经实际检测碾压10遍（强振8遍）时，压实度最佳。

3.1.2 断面测量检查土料的虚铺厚度和压实厚度

现场检测虚铺厚度以水准测量结合插钎法进行检测，土料填筑后通过定点算料计算预定虚铺厚度所需要的土方量，然后推土机整平；用插钎法快速进行虚铺厚度的检测，以弥补虚铺不匀的情况，待整个作业面虚铺完成后对固定的断面进行水准高程测量。

3.2 主要试验成果汇总

削坡土最优含水率：21%；最大干密度：1.65g/cm3。

削坡土碾压压缩系数：采用20T振动碾碾压，共需静压一遍、弱振一遍、强振八遍（碾压速度分别为静压1.3km/h，弱振碾压1.5km/h，强振碾压1.8km/h），压缩系数为0.83。

4 试验结论

根据试验段试验成果，综合考虑我标段施工机械设备投入情况、人员配备情况、施工天气、施工进度计划以及经济和理性的因素，我标段推荐水泥改性土削坡余料采用以下工艺参数和控制措施：（1）铺土厚度：30cm；最优含水率：21%；最大干密度：1.65g/cm3。（2）含水率控制范围：水泥改性土削坡余料最优含水率+1%～3%（根据天气变化及时调整削坡余料的含水率：气温在25℃以下时，含水率控制在+1%～2%；气温在25℃以上时，含水率控制在+2%～3%；同时在雨雪天气来临前，采用塑料布覆盖料源）。（3）铺土方式：挖掘机取土、铺料，使用推土机摊铺找平，洒水车配合施工，技术人员现场指挥施工以保证铺土厚度均匀。（4）环刀法检测压实度。（5）碾压遍数及速度：采用20T振动碾碾压，共需静压一遍、弱振一遍、强振八遍；碾压速度：静压1.3km/h，弱振碾压1.5km/h，强振碾压1.8km/h。（6）机械组合最佳方式：挖掘机两台（其中一台斗齿焊接钢板）、推土机一台、振动碾一台、洒水车一台、旋耕机一台。（7）水泥改性土削坡余料实施时间：后续工序已准备就绪，削坡完成后能立即进入下一道工序施工；切削坡时水泥改性土强度不低于规范要求（≥250kpa）。（8）合理工艺流程：施工准备→水泥改性土削坡→摊铺→碎土→加水焖制→碾压→取样检测→养护→进行下一层填筑。

参考文献

[1]GB/T 50123-1999.土工试验方法标准[S].

[2]SL237-1999.土工试验规程[S].

[3]NSBD-ZGJ-1-36.南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定[S].