甘肅省會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設計研究院有限責任公司，甘肅 蘭州 748000）

新堡子蓄水池位于會寧縣郭城驛鎮(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，結構疏松，1.6 m～4.5 m 第四系新世（Q42）新近堆積的風積黃土，結構均一，屬于強濕陷性黃土，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。為防止軟弱地基對蓄水池產(chǎn)生不均勻沉降破壞，對該地區(qū)地質(zhì)條件下的水泥土墊層施工進行分析具有重要意義。故本文結合引洮供水一期工程中會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，并對水泥用量進行計算，從基底驗收、水泥土攤鋪、壓實、坡面水泥土施工幾方面進行分析。

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寧北部供水水源工程的控制性工程，設計庫容為47.8 萬m3。蓄水池擬建在關川河左岸的二級階地上，地勢平坦，地面標高在1353.7 m～1359.6 m 之間，緊靠郭（城）～巉（口）公路，交通便利。主體結構由進水部分、蓄水池、取水部分、排空部分等建筑物組成。池底長度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。采用兩布一膜復合土工膜防滲，表面采用C20 砼預制塊襯砌防護。

水池基底為濕陷性的風積黃土。為降低黃土的濕陷性，設計要求對基底范圍內(nèi)的原基礎進行翻夯處理，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制塊襯砌的穩(wěn)定層。蓄水池基礎結構尺寸見圖1。

圖1 新堡子蓄水池基礎處理剖面圖

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，將土料場預先擬定為蓄水池的開挖料。土料開采前抽取6 組原狀土樣，對其進行擊實試驗，掌握土料的天然含水率、風干土重量、最優(yōu)含水率等指標。

檢測結果表明，土料的天然含水率為8.6%～9.3%，與最優(yōu)級含水率13.2%有一定的差距。為滿足水泥土拌和要求，施工前，在預開采土料頂部開挖井字型溝道，安排專人進行注水，對土料進行提前濕潤悶料，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

水泥選用中材集團寧夏石嘴山賽馬水泥有限責任公司生產(chǎn)的42.5 級普通硅酸鹽水泥，為新近出廠的水泥，具有出廠合格證和檢驗報告。水泥進場后，隨機抽樣送實驗室進行復檢，水泥的各項性能應滿足《通用硅酸鹽水泥》GB 175-2007 的要求。

2.3 水泥摻量確定

水泥土中水泥的實際摻入量，必須嚴格遵照施工規(guī)范和設計要求來確定，在滿足設計要求的前提下，以經(jīng)濟實用為目的加以確定。綜合分析，水泥摻入量按以下計算公式確定：

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

3 施工方案布置

新堡子蓄水池東側設置水廠凈化車間，結構復雜，施工進展緩慢，與蓄水池間設有取水、放空等連通建筑物，施工時易相互干擾，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度，并有效減少機械對水泥土重復碾壓和損傷。

水泥土墊層設計厚度為30 cm，分為兩層施工。完成第一層的碾壓后及時進行第二層施工，第二層鋪料前，用四鏵犁對已壓光面進行刨毛處理，刨毛深度應不少于3 cm，然后對刨毛面灑水濕潤后開始上一層的施工。

4 水泥土墊層施工

4.1 基底驗收

水泥土攤鋪前先對基底進行驗收，驗收合格后方可進行水泥土料的攤鋪。基底的壓實度應滿足設計要求，坡面已消坡成型，平整度達到設計要求，無浮土、碎石及其它雜物。鋪料前，應對基底表面進行灑水濕潤，增強基底與水泥土墊層的結合力。

4.2 水泥土攤鋪、壓實

水泥土的攤鋪采用推土機進行。攤鋪前，先在鋪設區(qū)域內(nèi)堆置一定數(shù)量的厚度控制土平臺，平臺用人工堆置，用水準儀逐一測放高程，平臺的數(shù)量按面積為20 m2～30 m2為1個來控制。水泥土的松鋪厚度控制在20 cm 以內(nèi)，推土機攤鋪后的鋪料厚度控制在18 cm 以內(nèi)。鋪料過程中，及時用鋼釬檢查鋪料厚度，抽檢的頻次按8 個/100 m2～10 個/100 m2控制。碾壓完成后，根據(jù)取樣檢測成果以及對壓實度、含水量和碾壓遍數(shù)等關系曲線的綜合分析[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）坡面水泥土的運輸。坡面水泥土運輸采用綜合運輸方式進行，即下段坡面的拌和料用50 型裝載機運輸，上段坡面的拌和料用自卸車運輸至池頂后，用推土機逐一攤鋪在坡面上，坡面預先用木樁布置鋪料厚度控制網(wǎng)，鋪料過程中嚴格控制鋪料厚度，嚴禁出現(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碾進行。碾壓機械的配備見圖2。推土機A 為牽引機，推土機B 為導向機，碾壓機械為振動碾。碾壓時，推土機A 牽引鋼絲繩索沿池頂平行行走，通過推土機B 的導向滑輪將振動碾帶動沿坡面行走，在上下行走過程中完成對水泥土的碾壓，完成一輪碾壓后，根據(jù)輪幅的碾壓重復軌跡，推土機B 進行一定的位移，進行下一輪的土料碾壓。如此循環(huán)，直至完成計劃的土料碾壓任務。

圖2 新堡子蓄水池碾壓機械配置示意圖

坡面碾壓時，掌握好振動碾的行走速度，碾壓速度過低，會造成鋪料和壓實工序的間斷，延長施工時間，碾壓速度過高，會產(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，用裝載機的輪胎進行一遍碾壓。坡面水泥土施工時的碾壓參數(shù)有別于水平面的施工參數(shù)，應根據(jù)施工中的實際情況進行適當調(diào)整，特別是對碾壓機械的行走速度，要勤于觀察，及時調(diào)整，防止因速度過快而產(chǎn)生碾壓裂紋。必要時，可增加輪胎碾進行最后一遍的壓光處理。

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

5 結語

新堡子蓄水池水泥土施工歷時兩個月，共完成水泥土墊層鋪筑24765 m3。施工中自檢取樣1254 組，第三方試驗室抽檢取樣748 組，檢測的干密度、壓實度等試驗數(shù)據(jù)均滿足設計指標。水泥土施工完成后，及時進行防滲土工膜鋪設和砼預制塊的襯砌施工。工程完成至今，已通過多次的蓄水試運行，工程質(zhì)量滿足設計要求，蓄水能力達到設計目的，可為類似工程地質(zhì)條件下的水泥土墊層施工提供參考。