摘 要: 根据现场实际生产情况,提出水泥改性土施工过程中的技术难点及质量控制要点,为类似现场施工提供可供参考的技术资料.
关键词: 水泥改性土 施工技术难点 质量控制要点
1 工程概况
水泥改性土,指的是将水泥依照一定比例掺入符合要求的膨胀土土料中,以改善膨胀土性能或者结构从而让膨胀土丧失膨胀性,对土体强度或承载力会有一定程度的提高.本标段为南水北调中线一期总干渠禹州长葛段第二施工标段,渠道总长 9. 6km,其中膨胀岩区域渠道换填长度为 5. 977km,渠道为半挖半填地段,填筑形式为"金包银"形式.
总填筑量为 52. 37 万 m3,其中水泥改性土填筑量为 20. 43 万 m3.堤身填筑高度小于 2m 的渠段全部采用 5% 水泥改性土进行填筑; 填筑高度大于 2m 的渠段采用弱膨胀土外包 1m 厚的 5% 水泥改性土填筑.
2 水泥改性土施工技术难点
2. 1 工艺流程
土料开采及运输→机械碎土→改性土拌制及运输→摊铺→碾压→取样检测改性土拌制、原材料选择及工艺试验是本流程重要的技术难点.
2. 2 施工工法
2. 2. 1 原材料选择及工艺试验
原材料选择的技术要求为: ①本工程所用的水泥改性土的改性材料选用 P. O42. 5 水泥; ②本工程水泥改性土所用天然土料的自由膨胀率应控制在 21% - 65% ; 自由膨胀率 < 21% 的天然土料无需改性、可以直接使用,自由膨胀率 > 65% 的天然土料生产的改性土不允许用于本工程; ③对于取土区域,应按探测有效深度进行区域划分,划分好的天然土料应按划分片区分别通过室内试验取得相关物理力学参数,包括自由膨胀率,粘粒含量,塑性指数,天然含水量,有机质等.当天然土料中含有姜石或砾石时应测定其含量; ④本工程水泥改性土所用天然土料为自由膨胀率 21% - 65% 的天然土料时,应取得掺 5% 水泥后的最大干密度和最优含水率.
此环节的技术难点是改性土所需土料的确定和改性土控制指标的确定.现场碾压施工工艺试验要严格依照室内试验得出的试验成果,从而确定碾压机械、碾压遍数以及铺土厚度等相关参数.
2. 2. 2 改性土水泥掺量确定和拌制
( 1) 确定改性土水泥掺量.
①经室内试验确定土料自由膨胀率后,不同自由膨胀率天然土料改性土水泥掺量参考表 1,水泥重量按下式计算:
Gs = s × Gc /( 1 ω - 0. 25) ( 1)式中: Gs─水泥重量; S─水泥掺量百分比,根据被改性土膨胀特性由下表确定; Gc─被改性土重量; ─被改性土改性拌和时含水率.
②应根据天然土料的特性进行分区规划,并根据天然料场分层特性确定开采方式和开采层,确定开采层内天然土料的混合料的自由膨胀率,进一步确定水泥掺量.由于所选土场的自由膨胀率为 26% ~48% ,为保证施工质量,简化中间环节,水泥掺量全部定为 5% .
( 2) 改性土拌制.我部水泥土的拌制方法采用稳定土拌和机拌制.
所使用拌和机型号为: WCQ600 与 ZWCB500.每小时生产能力分别为:600t、500t.由试验室通过不同水泥含量 EDTA 标准滴定试验,绘制水泥含量标准曲线,以便检测水泥改性土水泥含量; 按天然土料含水量试验结果确定拌和添加的土料、水泥、水的重量比例,然后进行稳定土拌和机拌和水泥改性土的试验,进一步确定拌和机运行控制参数.将破碎好的土料用装载机送至稳定土拌和机集料仓.为保证土料质量,集料仓上口一般加工成带坡度的型式,并在上口设置筛网,每个小网格边长不宜大于 10cm,以过滤粒径不合格的土料.拌和称量系统应按试验参数控制土料、水泥和水的重量并充分拌和,时间一般不少于 2min.出料后,取样进行均匀性检测.均匀性可采用水泥含量标准差控制,用EDTA 滴定法测定连续生产的水泥改性土中的水泥含量,平均值不得小于设计掺量,水泥改性土水泥含量标准差不得大于有关技术要求.检测合格的水泥改性土,用自卸车运输.
3 质量控制要点
要点如下: ①应提前确定好改性土所需土料及控制指标; ②填筑时需采取进占法施工,因其换填厚度小,运输车辆填土时在同一工作面反复多次碾压,会导致弹簧土或者土料剪切的破坏.边坡换填时,使用推土机推送可减少运输车辆对填筑面的反复碾压; ③碾压过程中,填筑层表面受天气影响会较快风干.为确保层间结合,上一层铺土施工前,结合面要加以洒水.填筑前要进行逐层开蹬处理原渠坡,台阶高度是层铺土的厚度( 虚铺) ; ④水泥改性土的质量直接受土料粒径与含水量、拌和用水量、水泥掺量、拌和时间的影响,制备水泥土时务必做到依据试验现场所得参数去拌制; ⑤在水泥改性土拌制后,拌和质量要进行抽样检测,重点检测其拌和均匀度、含水量与水泥含量; ⑥雨季施工时尤其要关注天气转变,避免雨水淋到水泥和混合料.降雨时杜绝施工,且尽快碾压、封面并覆盖已摊铺的水泥土; ⑦摊铺过程中水泥改性土的含水率要高出最佳含水率 1. 0 � ~ 2. 0 �,以弥补摊铺及碾压时损失的水分; ⑧超填的余料经过试验论证合格后才可作填筑再利用料源.超填的余料在削坡后运输到规定位置进行堆存,用防雨布加以覆盖保护,防止其水分变化,方便再次填筑的使用.另外,填筑前需重新加水与水泥进行回拌,在检测合格后方可再次使用; ⑨从土料开始拌制到完成取样检测的周期不应超过 4 小时,为此应合理安排机械设备,以实现水泥土拌制→运输→摊铺→碾压→取样检测过程的良性循环,根据现场施工情况,确定一台压路机一个循环过程的碾压区域为 8m × 200m.
参考文献
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[2]NSBD7 - 2007 南水北调中线一期工程渠道工程施工质量评定验收标准( 试行) [S].
[3]《水泥改性土、水泥土补充施工技术要求》设计通知[Z].
[4]NSBD - ZGJ - 1 - 37 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定( 试行) [S].
[5]NSBD - ZXJ - 4 - 01 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法[Z].