路拌法砂質渠坡水泥改性土回填試驗

潘旭鋒，馬鵬杰

(南水北調中線干線工程建設管理局河南直管項目建設管理局，河南 鄧州 450018)

南水北調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，影響渠道通水安全，設計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。設計要求水泥改性土回填壓實度指標≥98%。由于工藝試驗對工程施工有指導性的作用，在水泥改性土回填施工前，需要先期進行。

1 工藝試驗前期準備

1.1 工藝試驗情況簡介

做回填工藝試驗的地點選擇在具有代表性的潮河7標。潮河7標設計樁號 SH(3)172+500～SH(3)179+227.8，標段長度6.728 km，砂質渠坡改性土換填6.526 km，80萬m3。

1.2 試驗區域選擇

試驗區樁號為SH(3)177+840～SH(3)177+870，土料為潮河7標內已存可用土料。試驗區選取水泥摻量為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 個矩形試驗組，編號為 1、2、3、4，每個區長15 m，寬10 m。

1.3 設備配置

投入主要設備見表1，根據以前相同工程經驗，投入設備能滿足填筑試驗要求。

表1 投入主要機械設備計劃表

1.4 水泥土擊實試驗獲得參數

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 碾壓試驗數據統計分析

第一遍采用靜壓，然后采用振動碾壓。一進一退算碾壓一遍，搭接30 cm。

2.1 水泥土碾壓試驗含水率

水泥土碾壓試驗含水率見表2。

表2 水泥土碾壓試驗含水率表

續表2

2.2 壓實度與碾壓遍數匯總統計表

壓實度與碾壓遍數匯總統計表見表3。

表3 壓實度與碾壓遍數匯總統計表

2.3 水泥摻量控制方式

1)根據試驗檢測結果，計算每層土料攤鋪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(根據計算其值為5.6 m2);m為一袋水泥的質量(其值為50 kg);ρ為松鋪土料的干密度，kg/m3(由試驗室測得其值為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為攤鋪長度(可取值為2.8 m);a為攤鋪寬度(可取值為2 m)。

2)根據上式計算的一袋水泥(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時的含水率計算(可利用土料摻2%水泥土，含水率控制為最佳含水率+1%)。

假設濕土的質量為1 000 kg，設其含水率為X，則:

干土質量:M土=1 000×1/(1+X)

水的質量: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%時的含水率為14.4%。

2)試驗前，由試驗室對土料含水率進行檢測。檢測得出的含水率如果＞X，則對土料進行晾曬，并每隔數個小時對晾曬的土料進行含水率檢測，直至土料含水率略高于X值為止，然后運往試驗區進行試驗。檢測得出的含水率若＜X，則在棄土場以灑水的方式使土料含水率略高于X值。可采用灑水車灑水，以壓力水和壓縮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，可用拖拉機牽引圓盤耙使其摻合均勻。含水率調整公式為:

式中:V表示單位體積內需要的補充水量理論值，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時的含水率，%;ρW表示填土碾壓前的密度。

3 試驗結論

通過碾壓試驗確定以下參數:

1)拌和方式:路拌法;

2)鋪土方式:機械鋪土;

3)含水率控制:根據試驗數據可知，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。由壓實度值可知，碾壓前水泥土含水率控制在最優含水率+1%附近更優，含水率控制偏差范圍為12.7%～14.4%。為達到將水泥土含水率控制在偏差范圍內的目的，需對土料含水率進行控制，根據計算，土料含水率偏差范圍可控制在13.4%～14.9%之間(考慮土料裝運及攤鋪過程中含水率損失為0.2%～0.5%);

4)鋪土厚度:30 cm;

5)碾壓遍數:靜壓1遍，強振3遍;

6)壓路機行走速度:2 km/h;

7)松鋪系數:1.197。

[1] DL/T 5355-2006水利水電工程土工試驗規程[S]北京:中國水利水電出版社，2006.

[2] DL/T 5129-2001碾壓式土石壩施工規范[S]北京:中國電力出版社，2001.

[3] SL260-200X堤防工程施工規范[S].北京:中國水利水電出版社，1998

[4] JTG_F10-2006公路路基施工技術規范[S].北京:人民交通出版社， 2006.