淺談水泥改性土隨時間變化壓實度檢測方法的確定

摘要：膨脹土（巖）因其特殊的工程特性，在工程建設中如處理不當，將起到極大破壞作用。南水北調中線干線工程施工中采用水泥改性土來作為中線膨脹土（巖）渠坡保護的主要方法，以此確保邊坡的穩定性。在施工過程中由于水泥改性土碾壓結束后放置時間較長，表面就會砂化，無法取出完整環刀，故通過環刀與灌砂法對比試驗，確定水泥改性土碾壓完成后隨時間變化壓實度檢測方法。

關鍵詞：水泥改性土;時間變化;壓實度;檢測方法

1、前言

南水北調中線工程總干渠全長1432 km，渠道沿線地質條件復雜，穿越膨脹土（巖）渠段累計長約386.8km。膨脹性土（巖）分布區地貌形態多為丘陵，壟崗和山前沖洪積、坡洪積裙，渠道挖深主要以15m以下為主，局部渠段深15～30m，少數渠段挖深超過30m。膨脹土（巖）因其具有特殊的工程特性，易造成渠坡失穩，對工程的安全運行影響很大，而且其處理難度、處理的工程量和投資也較大，因此，膨脹土（巖）的處理是南水北調中線工程的主要技術問題之一。膨脹土（巖）具有多裂隙性、超強固結性、強脹縮性和邊坡浸水時強度衰減等特點，在工程建設和運營中起到極大破壞作用，如地基隆起、路面開裂、邊坡失穩等。而且這種破壞具有反復性和長期性，被土建工程師視為“工程中的癌癥”。

對于膨脹作用下的邊坡滑動破壞特性，南水北調中線干線工程多方案對比，最終確定采用水泥改性土作為中線膨脹土（巖）渠坡保護的主要方法，來確保邊坡的穩定性。水泥改性土就是根據膨脹土中（巖）的膨脹率，加入適量水泥，使其改變性質。在施工過程中由于水泥改性土碾壓結束后放置時間較長，表面就會砂化，無法取出完整環刀，故在淅川3標進行環刀與灌砂法對比試驗。

2、試驗目的

2.1通過20天對比試驗確定水泥改性土中水泥礦物質的變化情況對壓實度影響程度。

2.2確定改性土壓實度是否衰減，壓實度是否滿足施工設計要求，因此選用環刀法與灌砂法進行對比試驗檢測。

3、試驗用料的擊實試驗

試驗用料采用5%水泥摻量的改性土作為本次試驗基數，按土工試驗規定方法，進行擊實試驗。確定試驗用料擊實最大干密度為1.65g/cm3，最佳含水量為21.8%。

4、主要碾壓機具及場地布置

本次試驗選用型號為LT220B，自重為20t自行式凸塊振動碾、振動頻率為30Hz。

本次試驗選在已填筑過，并檢驗合格的改性土填筑面上，試驗區按長30m×寬10m布置。首先用推土機推平整理，再用振動碾將試驗場地碾壓密實。

5、試驗

5.1測量放樣

試驗場地整平后，測量人員再按試驗場地布置圖及時進行測量放樣，測量放樣采用全站儀以坐標形式放樣定點，確定填筑邊線、樁號、高程等樣點。

5.2改性土料鋪土

鋪土厚度按碾壓試驗確定的松鋪厚度30cm控制，由自卸汽車運輸進入填筑部位，采用進站法直接卸料。參照以往工程經驗，擬根據1.2的松鋪系數進行松方卸料控制，推土機推平誤差控制在±5cm以內，并輔以人工整平。

5.3改性土料碾壓

碾壓過程嚴格按碾壓試驗確定的參數進行碾壓。采用20t振動碾碾壓，行駛速度為2km/h，碾跡搭接寬度為1/3輪胎寬，振動碾壓作業時采用進退錯距法。先全場靜壓2遍，再振動碾壓8遍。

進退錯距法碾壓示意圖如下：

5.4試驗點布置

在碾壓結束后，按檢測點布置圖進行檢測點的測量放樣，灑好白灰線，做好方格網。

試驗場地及檢測點平面布置圖如下：

5.5環刀與灌砂法試驗

在已準確定位試驗區同一檢測點，進行環刀法與灌砂法對比試驗測定壓實度，并以碾壓結束時間算起，對試驗區不同點位進行1天、3天、5天、8天、11天、14天、17天、20天對比試驗。試驗過程嚴格按照《土工試驗規程》操作，確保試驗數據的準確性。

6、成果整理

試驗完成后，及時將試驗資料進行系統整理分析，繪制對比試驗關系曲線圖等成果圖表。根據試驗成果，結合水泥礦物變化情況，確定水泥礦物在變化期間對改性土壓實度的影響程度。

試驗成果整理及分析總結

環刀法與灌砂法20天檢測關系曲線圖

系列1號曲線是灌砂法試驗檢測結果，經過時間的變化灌砂法檢測壓實度時檢測結果趨于穩定。

系列2號曲線是環刀試驗檢測結果，第6天的檢測過程中環刀法檢測壓實度時部分環刀的試樣已不完整，第11天的檢測過程中，環刀法檢測壓實度時已取不出完整的試樣，因水泥在改性土中水泥礦物的變化，水泥與土相凝結一體，在取試樣環刀時，改性土震動幅度大，改性土易碎，在此表中可以看出水泥在變化期間對密實度的影響。

7、試驗結論

經過20天檢測、對比、分析試驗，改性土碾壓結束擱置時間較長后，環刀法檢測壓實度時不能完整的將試樣取出，不是因為壓實度不能滿足設計要求，而是水泥礦物在變化期間的特性，在與灌砂法對比的過程中可看出灌砂法檢測壓實度是滿足設計要求的。因此，水泥改性土壓實度隨時間變化是不會出現衰減狀況;所以，結合上圖中環刀法與灌砂法試驗數據顯示，在水泥改性土施工完一定時間后進行復檢時，應采用灌砂法試驗來確定水泥改性土壓實度。

參考文獻：

[1]南水北調中線一期工程總干渠渠道膨脹巖土處理施工技術要求【R】.北京：南水北調中線干線工程建設管理局，2010.

[2]南京水利科學研究院.土工試驗規程【S】.北京：中國水利水電出版社，1999.