4%水泥改性土生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn)方案

□韓 杰 □馬程帥 □秦溫溫（河南水利建筑工程有限公司）

1.工程概況

南水北調(diào)中線干線工程輝縣段第七施工標(biāo)段，設(shè)計(jì)樁號為Ⅳ108+000～Ⅳ115+900，標(biāo)段長度7.90 km，輝縣段渠道以全挖方斷面為主，約占總長度63%，其中挖深超過15 m的深挖方段約長1.5 km，最大挖深約32 m，半挖半填段約占該段渠道總長的37%。全線有水泥改性土換填約18萬m3。

2.試驗(yàn)內(nèi)容及試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

通過生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn)為渠堤填筑選擇滿足設(shè)計(jì)要求的、合理的技術(shù)參數(shù)（鋪土方式、鋪土厚度、碾壓遍數(shù)、機(jī)械類型及重量、填筑含水量、壓實(shí)土的干密度、滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)等），以指導(dǎo)渠道施工。

內(nèi)容：物料開采、裝料、運(yùn)輸、破碎工藝、拌制工藝、拌和方式、鋪料方式、鋪料厚度、碾壓機(jī)械的類型及重量、碾壓遍數(shù)等，并提出填筑含水量、壓實(shí)層的干密度、改性土的膨脹性、滲透特性、抗剪強(qiáng)度、變形模量等試驗(yàn)成果。

目的：通過碾壓試驗(yàn)驗(yàn)證施工機(jī)械及試驗(yàn)參數(shù)是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的壓實(shí)度，確定拌制工藝及相關(guān)控制指標(biāo)，確定施工碾壓參數(shù)以指導(dǎo)渠道大規(guī)模水泥改性土的換填施工。

3.施工準(zhǔn)備情況

3.1 材料準(zhǔn)備情況

在監(jiān)理見證下對取土場土料、P.O42.5水泥進(jìn)行了取樣。委托河南省水利基本建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心站豫北監(jiān)測站對4%水泥土進(jìn)行了擊實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示最大干密度1.65～1.73 g/cm3，最優(yōu)含水率16.5%～21.6%，平均最大干密度1.67g/cm3，平均最優(yōu)含水率19.5%。

3.2 試驗(yàn)區(qū)情況

本次碾壓試驗(yàn)區(qū)位于南陳馬取土場，該試驗(yàn)段長30m，寬4.4m。對于自由膨脹率＞20%的粘性土改性換填設(shè)計(jì)壓實(shí)度≥98%。

分為3個(gè)區(qū)（試驗(yàn)一區(qū)為ωop-2%，試驗(yàn)二區(qū)為ωop，試驗(yàn)三區(qū)為ωop+3%），試驗(yàn)區(qū)的劃分詳見水泥土換填碾壓試驗(yàn)區(qū)平面布置圖1。

圖1 水泥土換填碾壓實(shí)驗(yàn)區(qū)平面布置圖

3.3 機(jī)械準(zhǔn)備情況

本標(biāo)段已經(jīng)在南陳馬取土場組建了WCZ500水泥穩(wěn)定土拌和站，并調(diào)試運(yùn)行成功。試驗(yàn)用機(jī)械設(shè)備見表1。

表1 改性土試驗(yàn)所用機(jī)械表

4.試驗(yàn)程序

施工流程：施工準(zhǔn)備→取土料、粉碎（基面處理）→拌制→運(yùn)輸→攤鋪→碾壓→質(zhì)量檢驗(yàn)→成果總結(jié)→參數(shù)驗(yàn)證。

4.1 改性土拌和系統(tǒng)

拌和站的水電等設(shè)施已準(zhǔn)備工作到位，采用WCZ500型拌制設(shè)備，額定生產(chǎn)能力500t/h。

4.2 基面處理

改性土生產(chǎn)性試驗(yàn)段建基面處理：土方填筑前，首先用推土機(jī)進(jìn)行清基工作，整平碾壓。試驗(yàn)段均分3個(gè)區(qū)域（試驗(yàn)一區(qū)為ωop-2%，試驗(yàn)二區(qū)為ωop，試驗(yàn)三區(qū)為ωop+3%），每個(gè)區(qū)域長10m，寬4.4m。

經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收認(rèn)可后用自行式凸塊碾振動碾對原地面進(jìn)行≥5遍碾壓，經(jīng)環(huán)刀取樣自檢合格并報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收后，進(jìn)行高程測量，每區(qū)測量12點(diǎn)，準(zhǔn)備進(jìn)行土料鋪筑。

4.3 試驗(yàn)程序

試驗(yàn)土料采用南陳馬取土場的土料，取土前將取土區(qū)域內(nèi)0.5m厚表層土剝離集中堆放在指定堆放區(qū)域內(nèi)。取土采用挖掘機(jī)進(jìn)行平面開挖，采用自卸汽車運(yùn)輸土料至改性土拌和場。

土料運(yùn)至拌和場后，用犁子配合旋耕耙進(jìn)行初步碎土，經(jīng)初步破碎的土料由50裝載機(jī)輸送至拌和機(jī)料斗內(nèi)，用穩(wěn)定土拌和站配料系統(tǒng)自帶碎土裝置進(jìn)行再次破碎。在沒有摻入水泥前，經(jīng)破碎后的土在監(jiān)理部門見證下采用篩分法檢測，合格土料級配為：最大粒徑≤10cm，10～5cm粒徑含量≤5%，5cm～5mm粒徑含量≤50%（不計(jì)姜石含量），如果不合格采用路拌機(jī)進(jìn)行初步碎土，直至土料級配合格為止。

經(jīng)試驗(yàn)確定好破碎工藝后，即開始進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，已破碎好的土料由50裝載機(jī)輸送至拌和機(jī)料斗內(nèi)，拌和稱量系統(tǒng)根據(jù)土料重量，按確定的比例摻加水泥和水，充分拌和后取樣進(jìn)行水泥含量、含水率的檢測，合格后方能使用。

拌和好的土料用自卸車運(yùn)至現(xiàn)場后攤鋪采用進(jìn)占法全斷面攤鋪施工，采用“算方上料、定點(diǎn)卸料、隨卸隨平、定機(jī)定人、鋪平把關(guān)、插扦檢查”的方法，松鋪厚度為30cm。采用TY160推土機(jī)進(jìn)行攤鋪、平整，用圓鋼制作插釬，并在插釬上標(biāo)出長度標(biāo)記，檢查鋪土厚度，局部采用人工平整，保證攤鋪厚度均勻。檢查合格后在土料上面定出網(wǎng)格，用石灰做出標(biāo)記。

合格后進(jìn)行高程測量，每區(qū)均勻分布12個(gè)點(diǎn)，然后采用26t自行式凸塊碾進(jìn)行碾壓，確定壓實(shí)參數(shù)控制碾壓遍數(shù)和速度，碾壓過程中由專人負(fù)責(zé)記錄碾壓遍數(shù)和行駛速度，自行凸塊碾應(yīng)平行渠道軸線方向行進(jìn)，行走速度以不超過2km/h為宜，相鄰碾壓軌跡搭接不低于50 cm，不允許漏壓；先靜壓2遍后，再進(jìn)行動壓6遍（自行式凸塊碾一來一回各為一遍，保證碾壓均勻，無漏壓、少壓現(xiàn)象），分別進(jìn)行環(huán)刀取樣、做壓實(shí)度檢測試驗(yàn)和高程測量，每區(qū)均勻分布，不少于12個(gè)測點(diǎn)。經(jīng)檢驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后即按照靜壓2遍后，再進(jìn)行動壓6遍的碾壓遍數(shù)進(jìn)行施工，如果不滿足要求按照靜壓2遍后，再進(jìn)行動壓8遍的碾壓遍數(shù)進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，直至滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。試驗(yàn)過程中盡量控制水泥土從拌和站出站口到碾壓完成時(shí)間不超過4h。

4.4 質(zhì)量檢查

一是填筑用土料及壓實(shí)度必須嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行，現(xiàn)場壓實(shí)度檢測采用環(huán)刀法；二是進(jìn)行水泥含量和均勻性檢測；三是結(jié)合部位的檢查和觀測；四是土料填筑時(shí)，采用自卸車運(yùn)輸土料，推土機(jī)進(jìn)行鋪土、整平。填筑作業(yè)面鋪改性土料整平后，現(xiàn)場人員對松鋪厚度進(jìn)行抽樣檢測，測量碾壓前虛鋪土料高程，碾壓完畢后，檢測壓實(shí)土層高程以便計(jì)算沉降量，并作好記錄；五是碾壓過程及完成后，應(yīng)檢查有沒有“彈簧土”、受剪切破壞等質(zhì)量問題，發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)處理。

4.5 試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)與參數(shù)驗(yàn)證

該試驗(yàn)完成后，及時(shí)對試驗(yàn)資料進(jìn)行整理分析，繪制出不同含水率、壓實(shí)遍數(shù)與干密度值的關(guān)系曲線，檢測填筑土方的滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)、抗剪強(qiáng)度等實(shí)驗(yàn)參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)碾壓試驗(yàn)結(jié)果，提出正式開工施工時(shí)的碾壓遍數(shù)等參數(shù)和確定最佳含水量，并進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)證試驗(yàn)。

5.結(jié)束語

根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，確定了水泥改性土生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后及時(shí)進(jìn)行總結(jié)，以期能夠確定碎土工藝、拌制工藝以及填筑工藝，制定出質(zhì)量控制措施，同時(shí)培養(yǎng)出一批熟練技術(shù)工人和管理人員。