甘肅省會(huì)寧縣新堡子蓄水池水泥土墊層施工淺析

汪生琪

（甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 748000）

新堡子蓄水池位于會(huì)寧縣郭城驛鎮(zhèn)新堡子村，工程區(qū)地貌形態(tài)為沖積平原區(qū)，表層至1.6 m 為腐殖質(zhì)土和耕植土，植物根系發(fā)達(dá)，結(jié)構(gòu)疏松，1.6 m～4.5 m 第四系新世（Q42）新近堆積的風(fēng)積黃土，結(jié)構(gòu)均一，屬于強(qiáng)濕陷性黃土，4.6 m～13.8 m 為第四系上更新世（Q3）新黃土，具有強(qiáng)濕陷性，使得該工程水泥墊層的施工質(zhì)量得不到保障。為防止軟弱地基對(duì)蓄水池產(chǎn)生不均勻沉降破壞，對(duì)該地區(qū)地質(zhì)條件下的水泥土墊層施工進(jìn)行分析具有重要意義。故本文結(jié)合引洮供水一期工程中會(huì)寧縣新堡子蓄水池施工概況，分析施工中土料、水泥的原始性能，并對(duì)水泥用量進(jìn)行計(jì)算，從基底驗(yàn)收、水泥土攤鋪、壓實(shí)、坡面水泥土施工幾方面進(jìn)行分析。

1 工程概況

新堡子蓄水池是一座引水式矩形水池，是甘肅省引洮一期工程會(huì)寧北部供水水源工程的控制性工程，設(shè)計(jì)庫(kù)容為47.8 萬(wàn)m3。蓄水池?cái)M建在關(guān)川河左岸的二級(jí)階地上，地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高在1353.7 m～1359.6 m 之間，緊靠郭（城）～巉（口）公路，交通便利。主體結(jié)構(gòu)由進(jìn)水部分、蓄水池、取水部分、排空部分等建筑物組成。池底長(zhǎng)度244 m，寬度180 m，池底高程為1547.50 m，池頂高程1557.50 m，池坡坡比1∶2.5。采用兩布一膜復(fù)合土工膜防滲，表面采用C20 砼預(yù)制塊襯砌防護(hù)。

水池基底為濕陷性的風(fēng)積黃土。為降低黃土的濕陷性，設(shè)計(jì)要求對(duì)基底范圍內(nèi)的原基礎(chǔ)進(jìn)行翻夯處理，處理厚度為2.5 m，然后在原土翻夯上部鋪筑30 cm 厚10%水泥土墊層，作為防滲土工膜和砼預(yù)制塊襯砌的穩(wěn)定層。蓄水池基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸見圖1。

圖1 新堡子蓄水池基礎(chǔ)處理剖面圖

2 原材料性能及用量

2.1 土料性能

為有效掌控土方工程的挖填均衡，將土料場(chǎng)預(yù)先擬定為蓄水池的開挖料。土料開采前抽取6 組原狀土樣，對(duì)其進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，掌握土料的天然含水率、風(fēng)干土重量、最優(yōu)含水率等指標(biāo)。

檢測(cè)結(jié)果表明，土料的天然含水率為8.6%～9.3%，與最優(yōu)級(jí)含水率13.2%有一定的差距。為滿足水泥土拌和要求，施工前，在預(yù)開采土料頂部開挖井字型溝道，安排專人進(jìn)行注水，對(duì)土料進(jìn)行提前濕潤(rùn)悶料，以保證土料的含水率處在最優(yōu)含水率的－1.3%～2%之間[1]。

2.2 水泥性能

水泥選用中材集團(tuán)寧夏石嘴山賽馬水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，為新近出廠的水泥，具有出廠合格證和檢驗(yàn)報(bào)告。水泥進(jìn)場(chǎng)后，隨機(jī)抽樣送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行復(fù)檢，水泥的各項(xiàng)性能應(yīng)滿足《通用硅酸鹽水泥》GB 175-2007 的要求。

2.3 水泥摻量確定

水泥土中水泥的實(shí)際摻入量，必須嚴(yán)格遵照施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求來確定，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為目的加以確定。綜合分析，水泥摻入量按以下計(jì)算公式確定：

式中：mc為摻入水泥的重量，kg；ω 為土的天然含水率，%；ω0為風(fēng)干土的含水率，%；α 為水泥土摻入比，%；m0為風(fēng)干土的質(zhì)量，kg。

3 施工方案布置

新堡子蓄水池東側(cè)設(shè)置水廠凈化車間，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工進(jìn)展緩慢，與蓄水池間設(shè)有取水、放空等連通建筑物，施工時(shí)易相互干擾，不便協(xié)調(diào)。經(jīng)分析確定為：水泥土墊層施工先從西側(cè)坡面開始，按先坡面后池底，由西往東的順序施工，防止人為干擾影響進(jìn)度，并有效減少機(jī)械對(duì)水泥土重復(fù)碾壓和損傷。

水泥土墊層設(shè)計(jì)厚度為30 cm，分為兩層施工。完成第一層的碾壓后及時(shí)進(jìn)行第二層施工，第二層鋪料前，用四鏵犁對(duì)已壓光面進(jìn)行刨毛處理，刨毛深度應(yīng)不少于3 cm，然后對(duì)刨毛面灑水濕潤(rùn)后開始上一層的施工。

4 水泥土墊層施工

4.1 基底驗(yàn)收

水泥土攤鋪前先對(duì)基底進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行水泥土料的攤鋪?；椎膲簩?shí)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，坡面已消坡成型，平整度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，無(wú)浮土、碎石及其它雜物。鋪料前，應(yīng)對(duì)基底表面進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，增強(qiáng)基底與水泥土墊層的結(jié)合力。

4.2 水泥土攤鋪、壓實(shí)

水泥土的攤鋪采用推土機(jī)進(jìn)行。攤鋪前，先在鋪設(shè)區(qū)域內(nèi)堆置一定數(shù)量的厚度控制土平臺(tái)，平臺(tái)用人工堆置，用水準(zhǔn)儀逐一測(cè)放高程，平臺(tái)的數(shù)量按面積為20 m2～30 m2為1個(gè)來控制。水泥土的松鋪厚度控制在20 cm 以內(nèi)，推土機(jī)攤鋪后的鋪料厚度控制在18 cm 以內(nèi)。鋪料過程中，及時(shí)用鋼釬檢查鋪料厚度，抽檢的頻次按8 個(gè)/100 m2～10 個(gè)/100 m2控制。碾壓完成后，根據(jù)取樣檢測(cè)成果以及對(duì)壓實(shí)度、含水量和碾壓遍數(shù)等關(guān)系曲線的綜合分析[2]，最終確定的碾壓參數(shù)見表1。

表1 碾壓參數(shù)匯總表

4.3 坡面水泥土施工

（1）坡面水泥土的運(yùn)輸。坡面水泥土運(yùn)輸采用綜合運(yùn)輸方式進(jìn)行，即下段坡面的拌和料用50 型裝載機(jī)運(yùn)輸，上段坡面的拌和料用自卸車運(yùn)輸至池頂后，用推土機(jī)逐一攤鋪在坡面上，坡面預(yù)先用木樁布置鋪料厚度控制網(wǎng)，鋪料過程中嚴(yán)格控制鋪料厚度，嚴(yán)禁出現(xiàn)超厚層現(xiàn)象。

（2）坡面水泥土的碾壓。水泥土碾壓采用牽引式振動(dòng)碾進(jìn)行。碾壓機(jī)械的配備見圖2。推土機(jī)A 為牽引機(jī)，推土機(jī)B 為導(dǎo)向機(jī)，碾壓機(jī)械為振動(dòng)碾。碾壓時(shí)，推土機(jī)A 牽引鋼絲繩索沿池頂平行行走，通過推土機(jī)B 的導(dǎo)向滑輪將振動(dòng)碾帶動(dòng)沿坡面行走，在上下行走過程中完成對(duì)水泥土的碾壓，完成一輪碾壓后，根據(jù)輪幅的碾壓重復(fù)軌跡，推土機(jī)B 進(jìn)行一定的位移，進(jìn)行下一輪的土料碾壓。如此循環(huán)，直至完成計(jì)劃的土料碾壓任務(wù)。

圖2 新堡子蓄水池碾壓機(jī)械配置示意圖

坡面碾壓時(shí)，掌握好振動(dòng)碾的行走速度，碾壓速度過低，會(huì)造成鋪料和壓實(shí)工序的間斷，延長(zhǎng)施工時(shí)間，碾壓速度過高，會(huì)產(chǎn)生推移、橫向裂紋或波紋等,在后期的硬化過程中易發(fā)生龜裂現(xiàn)象，影響水泥土的整體穩(wěn)定性。為消除裂紋，在完成碾壓后，用裝載機(jī)的輪胎進(jìn)行一遍碾壓。坡面水泥土施工時(shí)的碾壓參數(shù)有別于水平面的施工參數(shù)，應(yīng)根據(jù)施工中的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，特別是對(duì)碾壓機(jī)械的行走速度，要勤于觀察，及時(shí)調(diào)整，防止因速度過快而產(chǎn)生碾壓裂紋。必要時(shí)，可增加輪胎碾進(jìn)行最后一遍的壓光處理。

（3）水泥土養(yǎng)護(hù)。碾壓完成6 h 后表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，灑水時(shí)，要求采用高壓噴槍霧狀灑水，表面濕潤(rùn)即可，不能在坡面產(chǎn)生流水，防止對(duì)成型表面造成沖刷破壞。水泥土碾壓完成24 h后，及時(shí)開始水泥土的消坡工作。消坡前先進(jìn)行測(cè)量放線工作，準(zhǔn)確測(cè)放坡頂及坡腳的軸線位置，放線時(shí)順坡面的長(zhǎng)度方向每10 m 在坡頂和坡腳埋設(shè)木樁。然后，按預(yù)定坡面的掛線高度，用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確測(cè)放木樁的掛線高度，并做好標(biāo)記。

5 結(jié)語(yǔ)

新堡子蓄水池水泥土施工歷時(shí)兩個(gè)月，共完成水泥土墊層鋪筑24765 m3。施工中自檢取樣1254 組，第三方試驗(yàn)室抽檢取樣748 組，檢測(cè)的干密度、壓實(shí)度等試驗(yàn)數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。水泥土施工完成后，及時(shí)進(jìn)行防滲土工膜鋪設(shè)和砼預(yù)制塊的襯砌施工。工程完成至今，已通過多次的蓄水試運(yùn)行，工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，蓄水能力達(dá)到設(shè)計(jì)目的，可為類似工程地質(zhì)條件下的水泥土墊層施工提供參考。