水泥改性土換填施工質(zhì)量控制淺議

□李紅星申紅旗袁吉娜馬彥亮

（1河南科源水利建設(shè)工程檢測(cè)有限公司；2南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南分局）

水泥改性土換填施工質(zhì)量控制淺議

□李紅星1申紅旗1袁吉娜1馬彥亮2

（1河南科源水利建設(shè)工程檢測(cè)有限公司；2南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南分局）

膨脹土特殊的吸水膨脹軟化、失水收縮干裂、反復(fù)漲縮變形等特點(diǎn)和廣泛的分布，使其被視為工程的世界難題，膨脹土處理在南水北調(diào)中線工程中也是一個(gè)施工難點(diǎn)和重點(diǎn)，水泥土換填作為南水北調(diào)中線工程膨脹土處理的主要措施，其施工質(zhì)量是工程安全運(yùn)行的保證。文章結(jié)合輝縣七標(biāo)的水泥土換填施工，從原材料的質(zhì)量指標(biāo)到水泥土換填施工的各個(gè)工序討論了質(zhì)量控制要點(diǎn)。

膨脹土處理；水泥土換填；施工方法；質(zhì)量控制

1 前言

膨脹土是一種特殊的黏土，具有吸水膨脹軟化、失水收縮干裂、反復(fù)漲縮變形等特點(diǎn)，若不處理會(huì)對(duì)渠道工程造成嚴(yán)重破壞；膨脹土在南水北調(diào)沿線分布廣泛，若對(duì)弱膨脹土進(jìn)行改性處理加以利用具有充分利用開(kāi)挖料、少開(kāi)采土料、少棄土，節(jié)約工程占地等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)推進(jìn)工程的順利進(jìn)行、保護(hù)環(huán)境具有重要的意義；目前常用的膨脹土改性措施有摻加水泥、石灰、粉煤灰及化學(xué)固化劑等方式，南水北調(diào)中線工程采用的是摻加一定比例的水泥對(duì)弱膨脹土進(jìn)行改性。南水北調(diào)中線干線工程輝縣段第七施工標(biāo)段共7.90 km（樁號(hào)為Ⅳ108+000～Ⅳ115+ 900），其中2.50 km長(zhǎng)的渠段需進(jìn)行水泥改性土換填處理，換填方量約為18萬(wàn)m3，工程開(kāi)采南陳馬取土場(chǎng)土料摻入4%的水泥改性后進(jìn)行換填。

2 原材料質(zhì)量控制

一是水泥：選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。二是土料：粘粒含量宜為10%～30%，塑性指數(shù)宜為7～17，有機(jī)質(zhì)含量≤5%，水溶鹽含量≤3%，自由膨脹率一般在20%～40%之間，粒徑≤50 mm，且不含雜質(zhì)。三是水泥摻量：通過(guò)膨脹土試驗(yàn)參數(shù)及相關(guān)要求確定為4%（重量比）。四是粗砂墊層：采用連續(xù)級(jí)配，粒徑〈7.50×10-2mm的顆粒含量應(yīng)≤5%，最大粒徑〈2 cm。要求不均勻系數(shù)Cu＞5，曲率系數(shù)Cc=1～3，要求D15≥4d15，且D15≥0.10 mm，滿足濾土、排水要求，壓實(shí)后相對(duì)密度≥0.70。

3 施工工序

施工準(zhǔn)備→排水措施埋設(shè)→取土料、粉碎、含水量調(diào)整→拌制→運(yùn)輸→攤鋪→碾壓→質(zhì)量檢測(cè)合格后進(jìn)行下一層填筑。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備質(zhì)量控制

水泥土拌和站安裝調(diào)試完畢，并經(jīng)過(guò)碎土、拌和試驗(yàn)確定土料含水量、碎土、拌和相關(guān)參數(shù)；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)確定鋪土厚度、碾壓遍數(shù)等相關(guān)參數(shù)。填筑基面清理干凈，不良質(zhì)地土全部清理干凈、填筑范圍內(nèi)的坑、槽、井等處理完畢并經(jīng)過(guò)驗(yàn)收。

由于膨脹土易風(fēng)化，根據(jù)施工進(jìn)度安排開(kāi)挖保護(hù)層后應(yīng)盡快組織后續(xù)施工，盡早換填覆蓋；為提高處理層與被保護(hù)坡面結(jié)合質(zhì)量，被保護(hù)邊坡面需開(kāi)挖成小臺(tái)階，臺(tái)階高為每一層鋪土碾壓厚度。

4.2 排水設(shè)施埋設(shè)質(zhì)量控制

水泥土換填段設(shè)計(jì)了多種排水措施，主要為在渠底水泥土換填層下部設(shè)置10 cm厚的粗砂墊層，渠坡埋設(shè)三維排水網(wǎng)墊；排水系統(tǒng)通過(guò)軟式透水管相連，并由逆止閥將水排出。

排水設(shè)施除必須按照設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制質(zhì)量外，還應(yīng)特別注意各種排水設(shè)施必須按照設(shè)計(jì)相連通；軟式透水管周邊粗砂回填時(shí)既要保證回填相對(duì)密度，又要保證軟式透水管完好；軟式透水管與三通相連接處要用土工布包裹嚴(yán)實(shí)，以防沙粒堵塞透水管；為防止扎絲銹蝕，綁扎土工布要用尼龍線，而不建議采用鐵絲等。

4.3 水泥土制備質(zhì)量控制

水泥土制備包括取土、碎土、拌和、運(yùn)輸?shù)裙ば?。密切監(jiān)測(cè)進(jìn)入碎土場(chǎng)土料的含水量變化情況，通過(guò)翻曬、風(fēng)干、灑水濕潤(rùn)等措施調(diào)整含水量，破碎后的合格土料級(jí)配為，最大粒徑≤10cm，5～10 cm粒徑含量≤5%，5～50 mm粒徑含量≤50%（不計(jì)姜石含量），如碎土顆粒不滿足要求，則應(yīng)采取調(diào)整篩孔尺寸、篩分剔除、調(diào)整碎土生產(chǎn)工藝及控制參數(shù)等措施，直至滿足粒徑要求，滿足要求后才能夠進(jìn)行拌和，碎土工序后的合格土料不再進(jìn)行堆放或倒運(yùn)，宜直接進(jìn)入拌和設(shè)備進(jìn)行改性土拌和。

水泥土拌和設(shè)備的稱量系統(tǒng)需按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計(jì)量檢定或校檢，確保計(jì)量準(zhǔn)確。根據(jù)土料重量摻入4%的水泥和確定比例的水，拌和完成后，在出機(jī)口取樣檢測(cè)水泥含量、含水率等指標(biāo)，檢測(cè)質(zhì)量合格后運(yùn)往填筑現(xiàn)場(chǎng)，在施工初期每拌和批次≤600 m3，水泥改性土抽檢≥6個(gè)樣（每個(gè)樣品重量≥300 g），施工中、后期可適當(dāng)減少檢測(cè)頻次。水泥改性土成品料的質(zhì)量通過(guò)樣品水泥含量的平均值與水泥含量標(biāo)準(zhǔn)差評(píng)價(jià)評(píng)定，水泥含量采用EDTA滴定法測(cè)定，其水泥摻量平均值不得＜4%，標(biāo)準(zhǔn)差≤0.70。

4.4 水泥土填筑質(zhì)量控制

4.4.1 水泥土攤鋪質(zhì)量控制

水泥改性土換填過(guò)程中要做好原邊坡的保護(hù)措施，在水泥土攤鋪前將擾動(dòng)土清理干凈，確?；靥钯|(zhì)量。

為確保外坡角壓實(shí)度及碾壓機(jī)械的工作面要求，改性土鋪料時(shí)需超填，以同一層設(shè)計(jì)外坡腳為基準(zhǔn)，頂部超填寬度≥30 cm，超填土料宜按照1：1.50坡比放坡，超填部分可作為換填層的保護(hù)層。

改性土換填時(shí)，應(yīng)特別注意不同填筑段搭接部位的施工質(zhì)量，若被改性土料及改性土水泥摻量相同，結(jié)合面坡度應(yīng)沿渠道軸線方向≥1：6，若被改性土料及改性土水泥摻量不同，結(jié)合面坡度應(yīng)沿渠道軸線方向≥1：10；搭接部位的填筑應(yīng)在渠道斷面方向的超填土料削坡之前完成，填筑時(shí)應(yīng)清除沿渠軸線方向已填部位的超填土料，并進(jìn)行開(kāi)蹬處理，開(kāi)蹬高度為每一層鋪土的碾壓厚度。

根據(jù)碾壓試驗(yàn)的結(jié)果，水泥改性土填筑施工的松鋪厚度為30 cm，采用進(jìn)占法鋪料并攤平，采用插標(biāo)識(shí)桿的方式來(lái)控制攤鋪厚度，局部采用人工平整，保證攤鋪厚度均勻。

4.4.2 水泥土碾壓質(zhì)量控制

采用凸塊碾沿平行渠道軸線方向前進(jìn)、后退全振錯(cuò)距法進(jìn)行碾壓，行走速度不超過(guò)2～4 km/h，開(kāi)始碾壓時(shí)用慢速，碾跡重疊≥20 cm，對(duì)于邊角接頭處大型機(jī)械碾壓不到、易漏壓的地帶、排水措施四周、橋墩等建筑物周邊采用人工連環(huán)套打打夯法進(jìn)行夯實(shí)，不得漏壓。根據(jù)碾壓試驗(yàn)結(jié)果，采用26 t自行式凸塊碾，先靜壓2遍，再進(jìn)行動(dòng)壓6遍（凸塊碾一來(lái)一回各為一遍）。

水泥改性土施工時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)天氣和土體含水量情況對(duì)填筑面采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。當(dāng)填筑面土體含水量偏高時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行翻曬或攤鋪風(fēng)干作業(yè)，以降低土體含水率；當(dāng)填筑面土體含水量偏低時(shí)，應(yīng)及時(shí)根據(jù)填筑面及填筑邊坡土體含水量情況進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，以防水泥改性土砂化，并在填筑面的自由水被土體充分吸收后方能進(jìn)入下一道作業(yè)程序；碾壓時(shí)，若出現(xiàn)彈簧土、松散土、起皮等不良現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)挖除，并放坡重填。

4.4.3 水泥土的維護(hù)養(yǎng)生質(zhì)量控制

水泥土填筑完成的渠段要及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)生。每層填土完成碾壓后，宜在4 h內(nèi)完成質(zhì)量檢測(cè)，在6-8 h內(nèi)完成上土覆蓋。如不能及時(shí)跟進(jìn)的，要對(duì)填筑面和建基面做好防雨和保濕等施工期的保護(hù)措施，并防止大型施工設(shè)備在其上行駛。

雨季施工應(yīng)特別注意天氣變化，降雨時(shí)應(yīng)停止施工，對(duì)已攤鋪的工作面應(yīng)盡快碾壓密實(shí)、封面并進(jìn)行防雨覆蓋，以防止表面積水。

4.5 水泥土壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)

水泥改性土壓實(shí)度采用環(huán)刀法在試坑中下部取樣進(jìn)行檢測(cè)，按照1次/100～200 m3，且每層≥3個(gè)點(diǎn)的頻率取樣。按照設(shè)計(jì)要求水泥土壓實(shí)度為98%。

5 施工組織

由于在土體中摻入4%的水泥，所以水泥改性土換填施工工序多并有較嚴(yán)格時(shí)間限制，一般要求每層填土完成碾壓后的4 h內(nèi)完成質(zhì)量檢測(cè)，6-8 h內(nèi)完成上土覆蓋，這就要求在施工前做好施工組織工作，否則會(huì)對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。

在施工前要根據(jù)水泥土拌和設(shè)備的生產(chǎn)能力和換填施工強(qiáng)度要求，確定合理的施工計(jì)劃，根據(jù)計(jì)劃計(jì)算從施工準(zhǔn)備到攤鋪、碾壓、質(zhì)量檢測(cè)等各工序的人員、機(jī)械配置，使各工序的施工能力相協(xié)調(diào)，形成流水作業(yè)。施工期間務(wù)必做好各工序間的銜接、協(xié)調(diào)，盡量減少不必要的搭接。

6 結(jié)語(yǔ)

水泥土換填作為南水北調(diào)中線工程膨脹土處理的主要措施，其施工質(zhì)量是工程安全運(yùn)行的保證，但與一般的土方填筑相比施工條件要求高，施工工序多，質(zhì)量控制難，所以施工單位各部門及各參建單位要協(xié)同合作，各負(fù)其責(zé)做好施工協(xié)調(diào)、工序驗(yàn)收、質(zhì)量檢測(cè)等工作，確保施工的順利推進(jìn)和質(zhì)量有效控制。

TV54

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：1673-8853（2017）05-0059-02

2017-03-15

編輯：劉長(zhǎng)垠韋詩(shī)佳

李紅星（1987-），工程師，主要從事試驗(yàn)檢測(cè)工作。