水泥土施工工艺的运用

水泥土施工工艺的运用

1 引言

工程在黄土地区施工时，对黄土地区地质灾害的防治，灰土加固施工工艺，做为一种拥有5000年历史的古老施工方法，以其适宜性、可靠性、经济性被广泛运用【1】。然而石灰的特有化学性质，能促使土壤碱化，严重影响了治理区域内的植被恢复。在环保意识日益加重的今天，环境保护已成为建设者的工作重点。用水泥土取代灰土做为加固材料，运用到地质灾害的防治中，已通过实践检验并得到认可。

2 相关术语和定义

2.1 黄土（loess）

这里指西北地区特有的土壤，按其成因分原生黄土和次生黄土，粒度成分主要为粉土颗粒，其结构疏松、孔隙及大孔隙发育、含碳酸钙、有垂直节理，按其机理分类为湿陷性黄土、非湿陷性黄土。

2.2 灰土（Spodosol）

这里指的灰土是将熟石灰粉和黄土按一定比例拌和均匀，在一定含水率条件下夯实固化而成。石灰粉用量常为灰土总重的10%~30%，由于碱性石灰粉和黏土中的二氧化硅、三氧化二铝之间产生了复杂的化学反应，夯实后的灰土具有很好的强度、耐水性和整体性。

2.3 水泥土（cement and loess）

这里指的是黄土状水泥土，是将水泥和黄土按一定比例拌和均匀，在一定含水率条件下夯实固化而成。夯实固化后的水泥土具有很好的强度、密实性、耐水性和整体性。

3 水泥土的物理、化学性能分析

3.1 物理性能分析

黄土和水泥（这里指325#以上（含325#）的普通硅酸盐水泥）是组成水泥土的两种基本成分，通过实践检验和试验数据分析表明在黄土地区地质灾害防治中，密实度越高水泥土强度越高，水稳定性也好。密实度可用干容重控制。以水泥和黄土的体积比为2∶8为列，28天龄期的水泥土抗压强度约可达到0.7～1兆帕（灰土抗压强度约可达到0.5～0.7兆帕）；在室内养护7天后，浸水48小时的形变模量为12～17兆帕（灰土形变模量为10～15兆帕）；养护28天，浸水48小时的形变模量为35～42兆帕（灰土形变模量为32～40兆帕）。【2～3】

3.2 化学性能分析

水泥特有的凝固性使其在水中或潮湿环境中均能凝固，使水泥土抗风化能力远大于灰土；其水泥的化学成分确定酸性液体对其侵蚀程度要远小于灰土；水泥土成弱碱性，表明其对环境的影响程度也要远小于灰土。

4 水泥土施工工艺

水泥土的施工工艺与灰土的施工工艺基本相同，拌合—分层夯实—养护

4.1 水泥土的拌合

水泥土的配合比为体积比，拌合时均匀一致，施工时需严格控制含水量，现场以手握成团，两指轻捏即散为宜。一般最佳含水量为15％～18％，如含水量过高或过低应晒干或洒水湿润。

4.2 虚铺夯实

其夯实密度应符合设计要求，用环刀取土确定压实系数，按技术规定100m³取2组。其每层虚铺厚度可参考下表：

夯实机具重量（KN）厚度（cm）备注

石夯或木夯0.4～0.8 20～25 人力送夯，落距40～50cm，夯实后约8cm～10cm厚

轻型夯实机械120～300 25～30 蛙式夯机、柴油打夯机，夯实后约10cm～15cm厚

重型机械压实60～100 20～30 压路机、装载机或其它重型机械，压实后约10cm～15cm厚

4.3 养护

养护期不得小于七天，始终保持表面湿润，如若养护期内出现病害应及时挖补，修整到规定要求，挖补的厚度不小于8cm，杜绝薄层贴补。

5 黄土地区水泥土的运用

在黄土地区施工时，黄土自身属性有疏松性、节理发育性、渗透性、湿陷性、崩解性、水溶性、受负载沉降性【4】。也正因为有其

固有的特性，在水和外力共同作用下极易引发工程地质灾害。如果在施工中合理运用不同比例的水泥土，能有效防治工程地质灾害。

5.1 回填工程

黄土地区沟、坑、道回填、黄土陷穴等回填过程中，可根据现场实际情况，用掺入4％～7％的水泥拌合后的黄土夯填。施工过程中，确保填土与原土衔接处，如若结合部位不实，会形成既易积水，也易漏水的区域。

5.2 基础工程

5.2.1 道路路基底的土壤改良，通常用掺入5％～8％的水泥拌合后的黄土浇水、压实。能增强土壤的密实性、水溶性，提高道路使用寿命。

5.2.2 小型构筑物的基础垫层、场平垫层、沟渠垫层，通常用掺入10％～15％的水泥拌合后的黄土浇水、夯实。能增强土壤的抗湿陷性、防渗水能力。

5.2.3 大型构筑物或重负载基础底部的土壤置换，通常用掺入15％～20％的水泥拌合后的黄土浇水、层层夯实回填。能增强土壤的抗负载沉降性，避免构筑物基础沉降，或不均匀沉降造成基础断裂。

5.3 线路隐蔽工程

这里指线路工程中的管道、光缆等沿5°～15°的黄土长坡敷设时，其管沟回填土易受雨水引发的地表径流侵蚀，造成水土流失。在管沟内每10m～15m，从沟底到地表用含量为20％的水泥土夯筑截水墙一道，能有效防治水土流失。

5.4 水工工程

在水保工程中，根据现场情况，用含量为20％～30％的水泥土为原材料代替浆砌石、干砌石、草袋、混凝土浇筑等施工方法。其水泥土夯筑水工构筑物（如挡墙、护坡、护面、防冲墙、过水面等），其使用寿命、适用性、经济性、环保性更佳。

6 结束语

西北地区黄土中掺入一定量的水泥，拌合形成水泥土，作为一种全新的施工工艺和建筑材料，其使用寿命、适用性、经济性、环保性都优于灰土施工工艺。在黄土地区逐步被推广，并受到广大建设者的青睐。

参考文献：

[1]付攀升，刘高，刘从友，梁昌玉。湿陷型黄土区某长输管道黄土陷穴灾害研究。中国科技，2008.11；

[2]马学宁，梁波。水泥改良黄土力学特性试验研究。岩土工程技术，2005.10（5）；

[3]文鎔，刘玉龙。黄土状水泥土抗剪强度特性研究。宁夏工程技术，2006.6（2）；

[4]陈仲颐，周景星，王洪瑾。土力学。清华大学出版社，1994；