路拌法砂質(zhì)渠坡水泥改性土回填試驗(yàn)

潘旭鋒，馬鵬杰

(南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南直管項(xiàng)目建設(shè)管理局，河南 鄧州 450018)

南水北調(diào)中線一期工程黃河南潮河段渠道開挖，因兩岸邊坡存在部分黏粒含量＜10%的沙土，易造成邊坡失穩(wěn)，影響渠道通水安全，設(shè)計(jì)要求挖除垂直渠道邊坡80 cm的沙土層，采用水泥改性土分層碾壓回填密實(shí)。設(shè)計(jì)要求水泥改性土回填壓實(shí)度指標(biāo)≥98%。由于工藝試驗(yàn)對(duì)工程施工有指導(dǎo)性的作用，在水泥改性土回填施工前，需要先期進(jìn)行。

1 工藝試驗(yàn)前期準(zhǔn)備

1.1 工藝試驗(yàn)情況簡(jiǎn)介

做回填工藝試驗(yàn)的地點(diǎn)選擇在具有代表性的潮河7標(biāo)。潮河7標(biāo)設(shè)計(jì)樁號(hào) SH(3)172+500～SH(3)179+227.8，標(biāo)段長(zhǎng)度6.728 km，砂質(zhì)渠坡改性土換填6.526 km，80萬(wàn)m3。

1.2 試驗(yàn)區(qū)域選擇

試驗(yàn)區(qū)樁號(hào)為SH(3)177+840～SH(3)177+870，土料為潮河7標(biāo)內(nèi)已存可用土料。試驗(yàn)區(qū)選取水泥摻量為2%，鋪土厚度為30 cm，含水率分別為最佳含水率+1%及最佳含水率 +2%，共4 個(gè)矩形試驗(yàn)組，編號(hào)為 1、2、3、4，每個(gè)區(qū)長(zhǎng)15 m，寬10 m。

1.3 設(shè)備配置

投入主要設(shè)備見表1，根據(jù)以前相同工程經(jīng)驗(yàn)，投入設(shè)備能滿足填筑試驗(yàn)要求。

表1 投入主要機(jī)械設(shè)備計(jì)劃表

1.4 水泥土擊實(shí)試驗(yàn)獲得參數(shù)

摻水泥(P.O 42.5)2%的水泥土，最大干密度1.82 g/cm3，最佳含水率12.1%。

2 碾壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

第一遍采用靜壓，然后采用振動(dòng)碾壓。一進(jìn)一退算碾壓一遍，搭接30 cm。

2.1 水泥土碾壓試驗(yàn)含水率

水泥土碾壓試驗(yàn)含水率見表2。

表2 水泥土碾壓試驗(yàn)含水率表

續(xù)表2

2.2 壓實(shí)度與碾壓遍數(shù)匯總統(tǒng)計(jì)表

壓實(shí)度與碾壓遍數(shù)匯總統(tǒng)計(jì)表見表3。

表3 壓實(shí)度與碾壓遍數(shù)匯總統(tǒng)計(jì)表

2.3 水泥摻量控制方式

1)根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算每層土料攤鋪30 cm(松鋪)，一袋水泥(50 kg)的攤鋪面積如下:A=L×a=m/ihp。式中:A為一袋水泥的攤鋪面積(根據(jù)計(jì)算其值為5.6 m2);m為一袋水泥的質(zhì)量(其值為50 kg);ρ為松鋪土料的干密度，kg/m3(由試驗(yàn)室測(cè)得其值為1 490 kg/m3);i為水泥摻量值(其值為2%);h為虛鋪厚度(其值為30 cm);L為攤鋪長(zhǎng)度(可取值為2.8 m);a為攤鋪寬度(可取值為2 m)。

2)根據(jù)上式計(jì)算的一袋水泥(50 kg)的攤鋪面積，在攤鋪土料頂層灑出石灰灰格，控制每個(gè)灰格一袋水泥。

3)水泥袋分放完畢后，拆開水泥袋后人工用刮板均勻攤布水泥，然后采用路拌機(jī)拌和均勻。

2.4 含水率控制方式

1)濕土不需要加水拌制水泥土?xí)r的含水率計(jì)算(可利用土料摻2%水泥土，含水率控制為最佳含水率+1%)。

假設(shè)濕土的質(zhì)量為1 000 kg，設(shè)其含水率為X，則:

干土質(zhì)量:M土=1 000×1/(1+X)

水的質(zhì)量:M水=1 000X/(1+X)

則水泥的摻量M灰=M土×2%，因此M水=(M土+M灰)×(12.1%+1%)

得出:1 000×X/(1+X)=[1 000/(1+X)]×(1+2%)×13．1%，解得 X=13.4%。

根據(jù)上式得出可利用土料摻2%水泥土，含水率控制為最佳含水率+2%時(shí)的含水率為14.4%。

2)試驗(yàn)前，由試驗(yàn)室對(duì)土料含水率進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)得出的含水率如果＞X，則對(duì)土料進(jìn)行晾曬，并每隔數(shù)個(gè)小時(shí)對(duì)晾曬的土料進(jìn)行含水率檢測(cè)，直至土料含水率略高于X值為止，然后運(yùn)往試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)。檢測(cè)得出的含水率若＜X，則在棄土場(chǎng)以灑水的方式使土料含水率略高于X值?？刹捎脼⑺嚍⑺詨毫λ蛪嚎s空氣混合以霧狀噴出，使灑水均勻。為保證灑水后水和土料摻拌均勻，可用拖拉機(jī)牽引圓盤耙使其摻合均勻。含水率調(diào)整公式為:

式中:V表示單位體積內(nèi)需要的補(bǔ)充水量理論值，kg;W表示土料的含水率，%;X表示土料不需要加水拌制水泥土?xí)r的含水率，%;ρW表示填土碾壓前的密度。

3 試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)碾壓試驗(yàn)確定以下參數(shù):

1)拌和方式:路拌法;

2)鋪土方式:機(jī)械鋪土;

3)含水率控制:根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，含水率控制為最佳含水率+1%及最佳含水率+2%都可滿足要求。由壓實(shí)度值可知，碾壓前水泥土含水率控制在最優(yōu)含水率+1%附近更優(yōu)，含水率控制偏差范圍為12.7%～14.4%。為達(dá)到將水泥土含水率控制在偏差范圍內(nèi)的目的，需對(duì)土料含水率進(jìn)行控制，根據(jù)計(jì)算，土料含水率偏差范圍可控制在13.4%～14.9%之間(考慮土料裝運(yùn)及攤鋪過(guò)程中含水率損失為0.2%～0.5%);

4)鋪土厚度:30 cm;

5)碾壓遍數(shù):靜壓1遍，強(qiáng)振3遍;

6)壓路機(jī)行走速度:2 km/h;

7)松鋪系數(shù):1.197。

[1] DL/T 5355-2006水利水電工程土工試驗(yàn)規(guī)程[S]北京:中國(guó)水利水電出版社，2006.

[2] DL/T 5129-2001碾壓式土石壩施工規(guī)范[S]北京:中國(guó)電力出版社，2001.

[3] SL260-200X堤防工程施工規(guī)范[S].北京:中國(guó)水利水電出版社，1998

[4] JTG_F10-2006公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社， 2006.