水泥改性土特性及膨脹土渠道施工質量控制要點

□袁秀霞 □陳 蕾(河南省河川工程監理有限公司)

0 引言

鑒于膨脹土的特殊危害性,采用水泥改性土換填是在膨脹土地區進行渠道施工的一個有效的方法,在開挖的具有一定自然膨脹率的土料中,摻入特定比例(經試驗確定)的水泥拌合壓實后作為換填層，以保護膨脹土基礎面,避免其與空氣接觸，有效降低基礎面因反復脹縮導致土體結構發生破壞。

1 水泥改性土的特性

水泥改性土是通過添加水泥使水泥與膨脹土中的水分發生化學作用進而改善膨脹土的土體性質。相關試驗研究表明，改性土中通過化學作用產生硅酸鈣凝膠和鋁酸鈣凝膠隨著水泥摻量與齡期的增加，從而有效改變土的塑性，增加土體的強度，提高土體的穩定性。

改性土中的水泥摻量根據不同土質的抗剪強度指標、粘粒含量、塑性指數、天然含水量、自由膨脹率、最優含水量、最大干密度等性質通過室內試驗獲得，自由膨脹率過大的土體不宜作為料源使用，南水北調水泥改性土施工技術規定中要求，用于改性土的天然土料料源自由膨脹率應≤65%。

在通過室內試驗獲取水泥摻量及土體的各項性能指標后，應進行現場碾壓工藝試驗，通過試驗確定鋪土厚度、最佳含水率、碾壓遍數等施工參數，考慮到改性土運輸過程中的水分蒸發，實際含水率控制應根據現場溫度及運輸距離等因素控制在最優含水率的+1%～+3%。

2 質量控制點

水泥改性土的填筑工藝如下：

土料開采→碎土→水泥土拌制→運輸→攤鋪→碾壓→取樣檢測等，每個工序都要抓質量控制要點進行嚴格控制。

2.1 土料開采

開采前應通過試驗對土料的各項物理學特性進行復核,并根據復核結果劃分不同的開采區域，進行分區開挖堆放，不得混雜。各開采區,不同開采層應進行取樣測定膨脹率,若差別大于20%,則應調整開采分區,若采用渠道的開挖料作為料源，應注意對換填的膨脹土建基面預留50cm的保護層，換填之前再進行開挖。

2.2 碎土

碎土粒徑影響到碾壓質量，要對碎土過程進行控制，嚴禁不碎土或不按規定碎土的情況發生，按級配控制好碎土粒徑。

2.3 水泥土拌制

2.3.1 拌制參數確定

水泥土拌制根據現場施工環境及施工需要可分為路拌法和廠拌法兩種，路拌機拌制的工效較低，產能低，程序復雜，一般要3～4遍才能保證水泥土的均勻性，但不能保證碎土粒徑要求；同時，路拌機的使用費用較高，對成本控制不利。現以廠拌法（改性土拌合機）為例，水泥土摻量根據料源土膨脹特性，由試驗室通過EDTA滴定試驗確定。通過EDTA試驗，繪制出水泥含量標準曲線，以便檢測水泥改性土水泥含量，然后進行改性土拌合機拌合水泥穩定土的試驗，以確定拌合機運行控制參數。

2.3.2 拌制過程質量控制

拌制過程要密切關注水泥摻量、均勻性、土塊粒徑、含水率等各項指標（水泥含量標準差≤0.70，土料含水率與最優含水率的允許偏差為±3%）。并按頻率進行取樣檢測各項指標是否符合要求，一旦出現指標偏差要及時調整，如偏差過大要按廢料處理，合格的水泥改性土從加水拌合到碾壓終了的延續時間不宜超過4h。

2.4 運輸、攤鋪

水泥改性土分段分層填筑，進占法卸料，推土機或平地機平整，人工輔助。卸料前，使用測量儀器放出本層的填筑控制線和控制高程，攤鋪的同時，采用推土機在坡面上推出臺階以保證土體結合，臺階高度與鋪土層厚相同。為保證碾壓機械的工作面、確保邊角壓實到位，鋪土邊線在水平距離上要按照坡比進行超填，每側超填50cm左右。為保證碾壓質量，要嚴格控制好鋪土厚度，回填時，每20～30m設置一個標桿以控制回填厚度，鋪料厚度宜控制在35cm，可用插釬法對每層鋪土厚度進行檢驗。并且要保證每層碾壓后的平整度，每回填3層進行一次高程測量，如高程超高或同一層高程有差距要進行處理后才能進行下一層施工。

2.5 碾壓

2.5.1 含水率的控制

嚴格控制改性土料的含水率，保證碾壓質量。高溫時節應及時灑水，確保含水率在最優含水率的+1%～+3%范圍，雨季施工應重點關注天氣變化，避免填筑用料淋雨造成廢料。降雨時宜暫停施工，并對已經攤鋪完畢的改性土料快速碾壓并覆蓋保護，重新進行回填前要對原回填面進行檢查，如存在失水干裂泡水軟化現象要進行挖除，刨毛要到位并灑水濕潤，以便于層間結合。

2.5.2 碾壓工藝與參數控制

嚴格按照批復碾壓工藝及參數進行碾壓作業。碾壓過程連續進行，相鄰兩個作業面搭接碾壓寬度要滿足一定要求，平行堤軸線方向≥0.50m，垂直堤軸線方向≥3m,碾壓過程采用進退錯距法，碾跡搭壓寬度應>20cm，振動碾壓行車速度不超過2km/h。分層填筑上升過程中，應及時對填筑面及填筑邊坡進行灑水養護，以防止改性土砂化，碾壓過程中如有彈簧土、松散土、起皮現象，應及時翻開處理后重新碾壓。如采用金包銀法施工，弱膨脹土和外包穩定土要同時填筑，同時碾壓。嚴格控制料區混置，嚴禁弱膨脹土侵占改性土邊線，必須保證鋪料超填寬度，以便于削坡后坡面密實，超填寬度按坡比計算。

2.6 取樣檢測

土方壓實取樣時，要在壓實層中下部，采用挖坑法檢查層間結合情況，填料壓實要求合格率≥95%，最小值≥設計值0.98倍，不合格部位進行補壓和局部處理，合格后進行下道工序施工。

3 結語

了解水泥改性土的特性，在工程施工過程中多發現薄弱環節加以控制，只有對每個質量控制點嚴格控制才能有最終的工程質量保證，要針對每個工程項目的施工環境和施工工法進行適當的改進和調整。

[1]戰永亮，黃曾，劉思印.水泥改性安陽中膨脹土的試驗研究[J].建筑技術，2013，13(25).

[2]馬世茂，李斌.淺析水泥改性土填筑(換填)施工技術[J].河南水利與南水北調，2011(24).