水泥改性土特性及膨脹土渠道施工質(zhì)量控制要點

□袁秀霞 □陳 蕾(河南省河川工程監(jiān)理有限公司)

0 引言

鑒于膨脹土的特殊危害性,采用水泥改性土換填是在膨脹土地區(qū)進(jìn)行渠道施工的一個有效的方法,在開挖的具有一定自然膨脹率的土料中,摻入特定比例(經(jīng)試驗確定)的水泥拌合壓實后作為換填層，以保護(hù)膨脹土基礎(chǔ)面,避免其與空氣接觸，有效降低基礎(chǔ)面因反復(fù)脹縮導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。

1 水泥改性土的特性

水泥改性土是通過添加水泥使水泥與膨脹土中的水分發(fā)生化學(xué)作用進(jìn)而改善膨脹土的土體性質(zhì)。相關(guān)試驗研究表明，改性土中通過化學(xué)作用產(chǎn)生硅酸鈣凝膠和鋁酸鈣凝膠隨著水泥摻量與齡期的增加，從而有效改變土的塑性，增加土體的強度，提高土體的穩(wěn)定性。

改性土中的水泥摻量根據(jù)不同土質(zhì)的抗剪強度指標(biāo)、粘粒含量、塑性指數(shù)、天然含水量、自由膨脹率、最優(yōu)含水量、最大干密度等性質(zhì)通過室內(nèi)試驗獲得，自由膨脹率過大的土體不宜作為料源使用，南水北調(diào)水泥改性土施工技術(shù)規(guī)定中要求，用于改性土的天然土料料源自由膨脹率應(yīng)≤65%。

在通過室內(nèi)試驗獲取水泥摻量及土體的各項性能指標(biāo)后，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場碾壓工藝試驗，通過試驗確定鋪土厚度、最佳含水率、碾壓遍數(shù)等施工參數(shù)，考慮到改性土運輸過程中的水分蒸發(fā)，實際含水率控制應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場溫度及運輸距離等因素控制在最優(yōu)含水率的+1%～+3%。

2 質(zhì)量控制點

水泥改性土的填筑工藝如下：

土料開采→碎土→水泥土拌制→運輸→攤鋪→碾壓→取樣檢測等，每個工序都要抓質(zhì)量控制要點進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2.1 土料開采

開采前應(yīng)通過試驗對土料的各項物理學(xué)特性進(jìn)行復(fù)核,并根據(jù)復(fù)核結(jié)果劃分不同的開采區(qū)域，進(jìn)行分區(qū)開挖堆放，不得混雜。各開采區(qū),不同開采層應(yīng)進(jìn)行取樣測定膨脹率,若差別大于20%,則應(yīng)調(diào)整開采分區(qū),若采用渠道的開挖料作為料源，應(yīng)注意對換填的膨脹土建基面預(yù)留50cm的保護(hù)層，換填之前再進(jìn)行開挖。

2.2 碎土

碎土粒徑影響到碾壓質(zhì)量，要對碎土過程進(jìn)行控制，嚴(yán)禁不碎土或不按規(guī)定碎土的情況發(fā)生，按級配控制好碎土粒徑。

2.3 水泥土拌制

2.3.1 拌制參數(shù)確定

水泥土拌制根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境及施工需要可分為路拌法和廠拌法兩種，路拌機拌制的工效較低，產(chǎn)能低，程序復(fù)雜，一般要3～4遍才能保證水泥土的均勻性，但不能保證碎土粒徑要求；同時，路拌機的使用費用較高，對成本控制不利?，F(xiàn)以廠拌法（改性土拌合機）為例，水泥土摻量根據(jù)料源土膨脹特性，由試驗室通過EDTA滴定試驗確定。通過EDTA試驗，繪制出水泥含量標(biāo)準(zhǔn)曲線，以便檢測水泥改性土水泥含量，然后進(jìn)行改性土拌合機拌合水泥穩(wěn)定土的試驗，以確定拌合機運行控制參數(shù)。

2.3.2 拌制過程質(zhì)量控制

拌制過程要密切關(guān)注水泥摻量、均勻性、土塊粒徑、含水率等各項指標(biāo)（水泥含量標(biāo)準(zhǔn)差≤0.70，土料含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差為±3%）。并按頻率進(jìn)行取樣檢測各項指標(biāo)是否符合要求，一旦出現(xiàn)指標(biāo)偏差要及時調(diào)整，如偏差過大要按廢料處理，合格的水泥改性土從加水拌合到碾壓終了的延續(xù)時間不宜超過4h。

2.4 運輸、攤鋪

水泥改性土分段分層填筑，進(jìn)占法卸料，推土機或平地機平整，人工輔助。卸料前，使用測量儀器放出本層的填筑控制線和控制高程，攤鋪的同時，采用推土機在坡面上推出臺階以保證土體結(jié)合，臺階高度與鋪土層厚相同。為保證碾壓機械的工作面、確保邊角壓實到位，鋪土邊線在水平距離上要按照坡比進(jìn)行超填，每側(cè)超填50cm左右。為保證碾壓質(zhì)量，要嚴(yán)格控制好鋪土厚度，回填時，每20～30m設(shè)置一個標(biāo)桿以控制回填厚度，鋪料厚度宜控制在35cm，可用插釬法對每層鋪土厚度進(jìn)行檢驗。并且要保證每層碾壓后的平整度，每回填3層進(jìn)行一次高程測量，如高程超高或同一層高程有差距要進(jìn)行處理后才能進(jìn)行下一層施工。

2.5 碾壓

2.5.1 含水率的控制

嚴(yán)格控制改性土料的含水率，保證碾壓質(zhì)量。高溫時節(jié)應(yīng)及時灑水，確保含水率在最優(yōu)含水率的+1%～+3%范圍，雨季施工應(yīng)重點關(guān)注天氣變化，避免填筑用料淋雨造成廢料。降雨時宜暫停施工，并對已經(jīng)攤鋪完畢的改性土料快速碾壓并覆蓋保護(hù)，重新進(jìn)行回填前要對原回填面進(jìn)行檢查，如存在失水干裂泡水軟化現(xiàn)象要進(jìn)行挖除，刨毛要到位并灑水濕潤，以便于層間結(jié)合。

2.5.2 碾壓工藝與參數(shù)控制

嚴(yán)格按照批復(fù)碾壓工藝及參數(shù)進(jìn)行碾壓作業(yè)。碾壓過程連續(xù)進(jìn)行，相鄰兩個作業(yè)面搭接碾壓寬度要滿足一定要求，平行堤軸線方向≥0.50m，垂直堤軸線方向≥3m,碾壓過程采用進(jìn)退錯距法，碾跡搭壓寬度應(yīng)>20cm，振動碾壓行車速度不超過2km/h。分層填筑上升過程中，應(yīng)及時對填筑面及填筑邊坡進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，以防止改性土砂化，碾壓過程中如有彈簧土、松散土、起皮現(xiàn)象，應(yīng)及時翻開處理后重新碾壓。如采用金包銀法施工，弱膨脹土和外包穩(wěn)定土要同時填筑，同時碾壓。嚴(yán)格控制料區(qū)混置，嚴(yán)禁弱膨脹土侵占改性土邊線，必須保證鋪料超填寬度，以便于削坡后坡面密實，超填寬度按坡比計算。

2.6 取樣檢測

土方壓實取樣時，要在壓實層中下部，采用挖坑法檢查層間結(jié)合情況，填料壓實要求合格率≥95%，最小值≥設(shè)計值0.98倍，不合格部位進(jìn)行補壓和局部處理，合格后進(jìn)行下道工序施工。

3 結(jié)語

了解水泥改性土的特性，在工程施工過程中多發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)加以控制，只有對每個質(zhì)量控制點嚴(yán)格控制才能有最終的工程質(zhì)量保證，要針對每個工程項目的施工環(huán)境和施工工法進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和調(diào)整。

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