4%水泥改性土生產性碾壓試驗方案

□韓 杰 □馬程帥 □秦溫溫（河南水利建筑工程有限公司）

1.工程概況

南水北調中線干線工程輝縣段第七施工標段，設計樁號為Ⅳ108+000～Ⅳ115+900，標段長度7.90 km，輝縣段渠道以全挖方斷面為主，約占總長度63%，其中挖深超過15 m的深挖方段約長1.5 km，最大挖深約32 m，半挖半填段約占該段渠道總長的37%。全線有水泥改性土換填約18萬m3。

2.試驗內容及試驗目的

通過生產性碾壓試驗為渠堤填筑選擇滿足設計要求的、合理的技術參數（鋪土方式、鋪土厚度、碾壓遍數、機械類型及重量、填筑含水量、壓實土的干密度、滲透系數、壓縮系數和抗剪強度指標等），以指導渠道施工。

內容：物料開采、裝料、運輸、破碎工藝、拌制工藝、拌和方式、鋪料方式、鋪料厚度、碾壓機械的類型及重量、碾壓遍數等，并提出填筑含水量、壓實層的干密度、改性土的膨脹性、滲透特性、抗剪強度、變形模量等試驗成果。

目的：通過碾壓試驗驗證施工機械及試驗參數是否能夠達到設計規定的壓實度，確定拌制工藝及相關控制指標，確定施工碾壓參數以指導渠道大規模水泥改性土的換填施工。

3.施工準備情況

3.1 材料準備情況

在監理見證下對取土場土料、P.O42.5水泥進行了取樣。委托河南省水利基本建設工程質量檢測中心站豫北監測站對4%水泥土進行了擊實試驗，試驗結果顯示最大干密度1.65～1.73 g/cm3，最優含水率16.5%～21.6%，平均最大干密度1.67g/cm3，平均最優含水率19.5%。

3.2 試驗區情況

本次碾壓試驗區位于南陳馬取土場，該試驗段長30m，寬4.4m。對于自由膨脹率＞20%的粘性土改性換填設計壓實度≥98%。

分為3個區（試驗一區為ωop-2%，試驗二區為ωop，試驗三區為ωop+3%），試驗區的劃分詳見水泥土換填碾壓試驗區平面布置圖1。

圖1 水泥土換填碾壓實驗區平面布置圖

3.3 機械準備情況

本標段已經在南陳馬取土場組建了WCZ500水泥穩定土拌和站，并調試運行成功。試驗用機械設備見表1。

表1 改性土試驗所用機械表

4.試驗程序

施工流程：施工準備→取土料、粉碎（基面處理）→拌制→運輸→攤鋪→碾壓→質量檢驗→成果總結→參數驗證。

4.1 改性土拌和系統

拌和站的水電等設施已準備工作到位，采用WCZ500型拌制設備，額定生產能力500t/h。

4.2 基面處理

改性土生產性試驗段建基面處理：土方填筑前，首先用推土機進行清基工作，整平碾壓。試驗段均分3個區域（試驗一區為ωop-2%，試驗二區為ωop，試驗三區為ωop+3%），每個區域長10m，寬4.4m。

經監理工程師驗收認可后用自行式凸塊碾振動碾對原地面進行≥5遍碾壓，經環刀取樣自檢合格并報監理驗收后，進行高程測量，每區測量12點，準備進行土料鋪筑。

4.3 試驗程序

試驗土料采用南陳馬取土場的土料，取土前將取土區域內0.5m厚表層土剝離集中堆放在指定堆放區域內。取土采用挖掘機進行平面開挖，采用自卸汽車運輸土料至改性土拌和場。

土料運至拌和場后，用犁子配合旋耕耙進行初步碎土，經初步破碎的土料由50裝載機輸送至拌和機料斗內，用穩定土拌和站配料系統自帶碎土裝置進行再次破碎。在沒有摻入水泥前，經破碎后的土在監理部門見證下采用篩分法檢測，合格土料級配為：最大粒徑≤10cm，10～5cm粒徑含量≤5%，5cm～5mm粒徑含量≤50%（不計姜石含量），如果不合格采用路拌機進行初步碎土，直至土料級配合格為止。

經試驗確定好破碎工藝后，即開始進行碾壓試驗，已破碎好的土料由50裝載機輸送至拌和機料斗內，拌和稱量系統根據土料重量，按確定的比例摻加水泥和水，充分拌和后取樣進行水泥含量、含水率的檢測，合格后方能使用。

拌和好的土料用自卸車運至現場后攤鋪采用進占法全斷面攤鋪施工，采用“算方上料、定點卸料、隨卸隨平、定機定人、鋪平把關、插扦檢查”的方法，松鋪厚度為30cm。采用TY160推土機進行攤鋪、平整，用圓鋼制作插釬，并在插釬上標出長度標記，檢查鋪土厚度，局部采用人工平整，保證攤鋪厚度均勻。檢查合格后在土料上面定出網格，用石灰做出標記。

合格后進行高程測量，每區均勻分布12個點，然后采用26t自行式凸塊碾進行碾壓，確定壓實參數控制碾壓遍數和速度，碾壓過程中由專人負責記錄碾壓遍數和行駛速度，自行凸塊碾應平行渠道軸線方向行進，行走速度以不超過2km/h為宜，相鄰碾壓軌跡搭接不低于50 cm，不允許漏壓；先靜壓2遍后，再進行動壓6遍（自行式凸塊碾一來一回各為一遍，保證碾壓均勻，無漏壓、少壓現象），分別進行環刀取樣、做壓實度檢測試驗和高程測量，每區均勻分布，不少于12個測點。經檢驗滿足設計和規范要求后即按照靜壓2遍后，再進行動壓6遍的碾壓遍數進行施工，如果不滿足要求按照靜壓2遍后，再進行動壓8遍的碾壓遍數進行碾壓試驗，直至滿足設計和規范要求。試驗過程中盡量控制水泥土從拌和站出站口到碾壓完成時間不超過4h。

4.4 質量檢查

一是填筑用土料及壓實度必須嚴格按規范進行，現場壓實度檢測采用環刀法；二是進行水泥含量和均勻性檢測；三是結合部位的檢查和觀測；四是土料填筑時，采用自卸車運輸土料，推土機進行鋪土、整平。填筑作業面鋪改性土料整平后，現場人員對松鋪厚度進行抽樣檢測，測量碾壓前虛鋪土料高程，碾壓完畢后，檢測壓實土層高程以便計算沉降量，并作好記錄；五是碾壓過程及完成后，應檢查有沒有“彈簧土”、受剪切破壞等質量問題，發現應及時處理。

4.5 試驗結果總結與參數驗證

該試驗完成后，及時對試驗資料進行整理分析，繪制出不同含水率、壓實遍數與干密度值的關系曲線，檢測填筑土方的滲透系數、壓縮系數、抗剪強度等實驗參數是否符合設計要求。根據碾壓試驗結果，提出正式開工施工時的碾壓遍數等參數和確定最佳含水量，并進行復核驗證試驗。

5.結束語

根據現場的實際情況，確定了水泥改性土生產性碾壓試驗，試驗完成后及時進行總結，以期能夠確定碎土工藝、拌制工藝以及填筑工藝，制定出質量控制措施，同時培養出一批熟練技術工人和管理人員。