水泥改性土換填施工質量控制淺議

□李紅星申紅旗袁吉娜馬彥亮

（1河南科源水利建設工程檢測有限公司；2南水北調中線干線工程建設管理局河南分局）

水泥改性土換填施工質量控制淺議

□李紅星1申紅旗1袁吉娜1馬彥亮2

（1河南科源水利建設工程檢測有限公司；2南水北調中線干線工程建設管理局河南分局）

膨脹土特殊的吸水膨脹軟化、失水收縮干裂、反復漲縮變形等特點和廣泛的分布，使其被視為工程的世界難題，膨脹土處理在南水北調中線工程中也是一個施工難點和重點，水泥土換填作為南水北調中線工程膨脹土處理的主要措施，其施工質量是工程安全運行的保證。文章結合輝縣七標的水泥土換填施工，從原材料的質量指標到水泥土換填施工的各個工序討論了質量控制要點。

膨脹土處理；水泥土換填；施工方法；質量控制

1 前言

膨脹土是一種特殊的黏土，具有吸水膨脹軟化、失水收縮干裂、反復漲縮變形等特點，若不處理會對渠道工程造成嚴重破壞；膨脹土在南水北調沿線分布廣泛，若對弱膨脹土進行改性處理加以利用具有充分利用開挖料、少開采土料、少棄土，節約工程占地等優點，對推進工程的順利進行、保護環境具有重要的意義；目前常用的膨脹土改性措施有摻加水泥、石灰、粉煤灰及化學固化劑等方式，南水北調中線工程采用的是摻加一定比例的水泥對弱膨脹土進行改性。南水北調中線干線工程輝縣段第七施工標段共7.90 km（樁號為Ⅳ108+000～Ⅳ115+ 900），其中2.50 km長的渠段需進行水泥改性土換填處理，換填方量約為18萬m3，工程開采南陳馬取土場土料摻入4%的水泥改性后進行換填。

2 原材料質量控制

一是水泥：選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。二是土料：粘粒含量宜為10%～30%，塑性指數宜為7～17，有機質含量≤5%，水溶鹽含量≤3%，自由膨脹率一般在20%～40%之間，粒徑≤50 mm，且不含雜質。三是水泥摻量：通過膨脹土試驗參數及相關要求確定為4%（重量比）。四是粗砂墊層：采用連續級配，粒徑〈7.50×10-2mm的顆粒含量應≤5%，最大粒徑〈2 cm。要求不均勻系數Cu＞5，曲率系數Cc=1～3，要求D15≥4d15，且D15≥0.10 mm，滿足濾土、排水要求，壓實后相對密度≥0.70。

3 施工工序

施工準備→排水措施埋設→取土料、粉碎、含水量調整→拌制→運輸→攤鋪→碾壓→質量檢測合格后進行下一層填筑。

4 質量控制要點

4.1 施工準備質量控制

水泥土拌和站安裝調試完畢，并經過碎土、拌和試驗確定土料含水量、碎土、拌和相關參數；通過現場碾壓試驗確定鋪土厚度、碾壓遍數等相關參數。填筑基面清理干凈，不良質地土全部清理干凈、填筑范圍內的坑、槽、井等處理完畢并經過驗收。

由于膨脹土易風化，根據施工進度安排開挖保護層后應盡快組織后續施工，盡早換填覆蓋；為提高處理層與被保護坡面結合質量，被保護邊坡面需開挖成小臺階，臺階高為每一層鋪土碾壓厚度。

4.2 排水設施埋設質量控制

水泥土換填段設計了多種排水措施，主要為在渠底水泥土換填層下部設置10 cm厚的粗砂墊層，渠坡埋設三維排水網墊；排水系統通過軟式透水管相連，并由逆止閥將水排出。

排水設施除必須按照設計要求嚴格控制質量外，還應特別注意各種排水設施必須按照設計相連通；軟式透水管周邊粗砂回填時既要保證回填相對密度，又要保證軟式透水管完好；軟式透水管與三通相連接處要用土工布包裹嚴實，以防沙粒堵塞透水管；為防止扎絲銹蝕，綁扎土工布要用尼龍線，而不建議采用鐵絲等。

4.3 水泥土制備質量控制

水泥土制備包括取土、碎土、拌和、運輸等工序。密切監測進入碎土場土料的含水量變化情況，通過翻曬、風干、灑水濕潤等措施調整含水量，破碎后的合格土料級配為，最大粒徑≤10cm，5～10 cm粒徑含量≤5%，5～50 mm粒徑含量≤50%（不計姜石含量），如碎土顆粒不滿足要求，則應采取調整篩孔尺寸、篩分剔除、調整碎土生產工藝及控制參數等措施，直至滿足粒徑要求，滿足要求后才能夠進行拌和，碎土工序后的合格土料不再進行堆放或倒運，宜直接進入拌和設備進行改性土拌和。

水泥土拌和設備的稱量系統需按照相關規范進行計量檢定或校檢，確保計量準確。根據土料重量摻入4%的水泥和確定比例的水，拌和完成后，在出機口取樣檢測水泥含量、含水率等指標，檢測質量合格后運往填筑現場，在施工初期每拌和批次≤600 m3，水泥改性土抽檢≥6個樣（每個樣品重量≥300 g），施工中、后期可適當減少檢測頻次。水泥改性土成品料的質量通過樣品水泥含量的平均值與水泥含量標準差評價評定，水泥含量采用EDTA滴定法測定，其水泥摻量平均值不得＜4%，標準差≤0.70。

4.4 水泥土填筑質量控制

4.4.1 水泥土攤鋪質量控制

水泥改性土換填過程中要做好原邊坡的保護措施，在水泥土攤鋪前將擾動土清理干凈，確保回填質量。

為確保外坡角壓實度及碾壓機械的工作面要求，改性土鋪料時需超填，以同一層設計外坡腳為基準，頂部超填寬度≥30 cm，超填土料宜按照1：1.50坡比放坡，超填部分可作為換填層的保護層。

改性土換填時，應特別注意不同填筑段搭接部位的施工質量，若被改性土料及改性土水泥摻量相同，結合面坡度應沿渠道軸線方向≥1：6，若被改性土料及改性土水泥摻量不同，結合面坡度應沿渠道軸線方向≥1：10；搭接部位的填筑應在渠道斷面方向的超填土料削坡之前完成，填筑時應清除沿渠軸線方向已填部位的超填土料，并進行開蹬處理，開蹬高度為每一層鋪土的碾壓厚度。

根據碾壓試驗的結果，水泥改性土填筑施工的松鋪厚度為30 cm，采用進占法鋪料并攤平，采用插標識桿的方式來控制攤鋪厚度，局部采用人工平整，保證攤鋪厚度均勻。

4.4.2 水泥土碾壓質量控制

采用凸塊碾沿平行渠道軸線方向前進、后退全振錯距法進行碾壓，行走速度不超過2～4 km/h，開始碾壓時用慢速，碾跡重疊≥20 cm，對于邊角接頭處大型機械碾壓不到、易漏壓的地帶、排水措施四周、橋墩等建筑物周邊采用人工連環套打打夯法進行夯實，不得漏壓。根據碾壓試驗結果，采用26 t自行式凸塊碾，先靜壓2遍，再進行動壓6遍（凸塊碾一來一回各為一遍）。

水泥改性土施工時，要根據現場天氣和土體含水量情況對填筑面采取適當的保護措施。當填筑面土體含水量偏高時，應及時進行翻曬或攤鋪風干作業，以降低土體含水率；當填筑面土體含水量偏低時，應及時根據填筑面及填筑邊坡土體含水量情況進行灑水養護，以防水泥改性土砂化，并在填筑面的自由水被土體充分吸收后方能進入下一道作業程序；碾壓時，若出現彈簧土、松散土、起皮等不良現象，應及時挖除，并放坡重填。

4.4.3 水泥土的維護養生質量控制

水泥土填筑完成的渠段要及時進行灑水養生。每層填土完成碾壓后，宜在4 h內完成質量檢測，在6-8 h內完成上土覆蓋。如不能及時跟進的，要對填筑面和建基面做好防雨和保濕等施工期的保護措施，并防止大型施工設備在其上行駛。

雨季施工應特別注意天氣變化，降雨時應停止施工，對已攤鋪的工作面應盡快碾壓密實、封面并進行防雨覆蓋，以防止表面積水。

4.5 水泥土壓實質量檢測

水泥改性土壓實度采用環刀法在試坑中下部取樣進行檢測，按照1次/100～200 m3，且每層≥3個點的頻率取樣。按照設計要求水泥土壓實度為98%。

5 施工組織

由于在土體中摻入4%的水泥，所以水泥改性土換填施工工序多并有較嚴格時間限制，一般要求每層填土完成碾壓后的4 h內完成質量檢測，6-8 h內完成上土覆蓋，這就要求在施工前做好施工組織工作，否則會對施工質量產生不利的影響。

在施工前要根據水泥土拌和設備的生產能力和換填施工強度要求，確定合理的施工計劃，根據計劃計算從施工準備到攤鋪、碾壓、質量檢測等各工序的人員、機械配置，使各工序的施工能力相協調，形成流水作業。施工期間務必做好各工序間的銜接、協調，盡量減少不必要的搭接。

6 結語

水泥土換填作為南水北調中線工程膨脹土處理的主要措施，其施工質量是工程安全運行的保證，但與一般的土方填筑相比施工條件要求高，施工工序多，質量控制難，所以施工單位各部門及各參建單位要協同合作，各負其責做好施工協調、工序驗收、質量檢測等工作，確保施工的順利推進和質量有效控制。

TV54

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：1673-8853（2017）05-0059-02

2017-03-15

編輯：劉長垠韋詩佳

李紅星（1987-），工程師，主要從事試驗檢測工作。