水泥砂在蒙陰縣橡膠壩地基處理中的應用

王晨龍，張麗萍，張家鑫

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

蒙陰縣東汶河第一橡膠壩除險加固工程主要建設內(nèi)容為：拆除重建橡膠壩，配套建設管理運行設施。蒙陰縣第一橡膠壩共4孔，單孔凈寬76m，壩底板頂高程180.27m，壩底板墊層下地基處理為1.2m厚沙層翻壓和0.9m厚水泥砂換填。處理后的壩底板地基承載力特征值不小于160kN，相對密度≥0.8。

1 材料特性及工藝試驗

1.1 水泥砂混合料的成份與特性

該工程水泥砂換填位于壩室底板下部高程178.17～179.27m處。水泥砂以砂料為主，水泥摻量占總質(zhì)量的10%，使用路拌機均勻拌合后壓實養(yǎng)護而成，是一種有特殊性能的地基處理建筑材料。當砂子與混凝土拌制膠結(jié)后，基本上改善了砂的特性，而且水泥摻量越大，與混凝土特性也更接近，相當于使用較低標號的水泥，且橡膠壩在河床中施工，砂料易就地取材，施工簡單易行。

1.2 現(xiàn)場工藝性試驗

在橡膠壩鋪蓋上游40m處選定試驗區(qū)域，試驗區(qū)總長60m，鋪土厚度選定為30cm、40cm、50cm。每個分區(qū)分別在碾壓遍數(shù)為2、4、6遍時取點做含水率、相對密度檢測，每次取點3個。然后根據(jù)現(xiàn)場檢查和實驗的結(jié)論，并綜合考慮效率和經(jīng)濟等多種原因，選定22t振動碾。散砂料松鋪30cm，采用混凝土撒布機布料47.3kg/m2，用路拌機拌合后再用振動碾碾壓5遍的建設工法，又稱為水泥砂碾壓施工法。經(jīng)過試驗，該方法滿足施工標準及設計要求，可作為指導施工現(xiàn)場水泥砂換填施工的重要依據(jù)。

2 水泥沙的質(zhì)量控制措施

2.1 沙料的選擇

橡膠壩的基礎換填料物必須選用符合持力層地基承載力特征值的料物，通過經(jīng)濟性比選，擇優(yōu)采用現(xiàn)場壩底板建基面下部的砂料，可以就地取材，節(jié)省施工成本，并有減少局部應力過大的功能，可以降低下臥基礎的應力，進而降低基礎的沉降。

2.2 最大干密度及最優(yōu)含水率的確定

水泥砂拌合后的強度變化線呈拋物線形，項目部通過第三方質(zhì)量檢測中心的多次擊實試驗后確定了最大干密度及含水率。

2.3 水泥沙的施工工藝

1）施工前的準備工作。由于地基的各項指標會直接影響底基層的平整度、標高、厚度、相對密度等設計指標，在底基層施工前，對地基平整度、標高等進行檢測，保證滿足規(guī)范及設計技術要求。如地基有坑洼應及時進行平整夯實，如遇到彈簧土，應開挖至彈簧土以下50cm處，重新?lián)Q填級配砂石并壓實，以免水泥砂混合料基層被過早破壞。

2）測量放樣。采用GPS定位找出橡膠壩壩底板和鋪蓋交匯邊線，沿邊線向外50cm砸入木樁，預留好換填的超壓范圍，然后用鋼尺根據(jù)木樁位置量取結(jié)構的邊界位置，做好標記，然后用水準儀進行基層高程測量，并用推土機整平。

3）水泥砂混合料的運輸、攤鋪、拌和、碾壓。水泥砂混合料在鋪蓋段進行拌和，靠近壩底板較近的水泥砂混合料由挖掘機翻到底板上，由推土機整平。離壩底板較遠的上游處水泥砂混合料，使用挖掘機開挖裝車，自卸車運輸至施工區(qū)域，裝載機配合卸料。

物料拌和均勻并攤鋪、整平完成后，及時對全寬范圍進行碾壓，前兩次碾壓采用靜壓，其后均為振動碾壓，碾壓的方向與垂直水流中心線平行。由上游開始至下游碾壓，依次連續(xù)均勻碾壓。碾壓時振動碾輪輪跡要重疊1/3輪寬，碾壓次數(shù)控制在2～3次。振動壓實后再靜壓光面，直到表面平整，無輪跡或隆起。碾壓過程中，水泥砂混合料基層保持濕潤，若水份蒸發(fā)及時補灑適量的水。若有松散、起皮等現(xiàn)象，及時挖除翻松重新碾壓。振動碾在已完成或正在施工的路段上嚴禁調(diào)頭和急剎車，不得長期在剛壓過的底基層上停留。對壓實機械不能作業(yè)的部位，采用人工打夯夯實。采用流水施工作業(yè)，每一層水泥砂養(yǎng)護達到要求后，再進行下一層物料埔填。

3 施工中的質(zhì)量控制要點

3.1 鋪料厚度

在施工過程中用GPS測量獲取高程的同時，在消力池段架設水準儀，采用“一測一復”的方式對鋪料厚度進行測量。在上料過程中采用現(xiàn)場檢查的方式檢測鋪土厚度，持塔尺的技術人員順水流方向行走，保證每3m2至少檢驗一個點次，持GPS接收機的技術人員沿著垂直于水流方向進行校核。每一層檢測680點次，其中鋪料厚度在30～35cm外的點次控制在68次以內(nèi)，鋪料厚度在25～30cm內(nèi)的點次控制在612次以上，保證合格率在90%以上。

3.2 物料翻曬

1）在4個翻曬區(qū)段的基礎上再增加2個翻曬區(qū)段，加大翻曬區(qū)段面積，由原來的鋪蓋段延伸至上游格賓網(wǎng)拋石段，并延長每個區(qū)段曬料時間，做好流水施工作業(yè)。

2）實時檢測砂料含水量，達到9%～13%時，及時通知施工班組進行后續(xù)施工作業(yè)。

3.3 布料機械

采用水泥撒布機代替裝載機，精確控制布料厚度和布料量。行車電腦精準控制每平方米水泥摻量，專人監(jiān)控水泥撒布遍數(shù)和撒布機行走速度，確保每層水泥重量達到47.3kg/m2。

4 技術及經(jīng)濟效果比較

通過工程實踐證明，10%水泥砂換填地基處理的方法具有就地取材方便、施工速度快、造價經(jīng)濟合理、容易掌握和應用等特點。

與水泥土相比在相同水泥摻量的情況下，回填砂有很好的穩(wěn)定性，不下沉、不變型、收縮小，更容易達到設計承載力的要求。而回填土會隨著時間的推移下沉、收縮，且受季節(jié)影響較大。回填土層與層之間結(jié)合必須經(jīng)過“刨毛”處理，施工速度慢，土料含水量過大時經(jīng)過振動碾碾壓后會形成“橡皮土”。

但是，砂料的密度大于土料，由于水泥摻量是質(zhì)量比，所以水泥砂換填水泥摻量較大，雖承載力較強但成本較高。就水泥砂換填本身而言，底板開挖的沙層翻曬到鋪蓋段，回填時再用挖掘機翻到底板段，減少了自卸車倒運，便于施工過程中的土方平衡，有利于降低工程造價。

5 結(jié)語

水泥砂基礎處理的方法對橡膠壩這種施工距離很長且單體較大的水利工程是比較實用而有效的，而且發(fā)展前景巨大。水泥砂換填適用于大規(guī)模機械化施工，操作簡便，相對于其它地基處理方式不僅經(jīng)濟效益更好，還節(jié)約施工時間，能夠加快施工進度，降低人工成本，有較強的推廣應用意義。