水泥改性土换填碾压试验研究

摘要： 水泥改性土，是指将一定比例的水泥掺入膨胀土土料之中以改善膨胀土的性质或结构，使膨胀土丧失膨胀潜能，并在一定程度上提高土体强度或承载力，在膨胀土地区可以充分利用开挖料，实现土料的就地取材。结合工程实践，浅谈水泥改性土换填碾压试验在实际工程中的应用。

关键词: 南水北调；水泥改性土；碾压试验；应用

Abstract: Cement modified soil is to mix cement of a certain percentage into the expansive soil to improve the property or structure of expansive soil, which lead the expansive soil lose the expansive potential and improve the soil strength or bearing capacity. In the area of expansive soil, excavated material should be make full use of the local material. Based on engineering practice, the application of the compaction test of the replacement of cement modified soil in actual engineering is discussed.

Key words: the South-to-North Water Diversion; cement modified soil; compaction test; application

中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一.工程概况

南水北调中线一期工程总干渠禹州长葛段第七施工标段，设计桩号为SH(3)97+000～SH(3)105+000，渠段长度8.0km，其中十字河出口段位于渠道SH(3)102+000处，经地质勘测，十字河出口段地基承载力不够，设计要求用15%水泥土将建基面以下1.5m厚的地基土体置换。水泥土换填工程量约1600m3。

二. 编制依据

（1）南水北调中线一期工程总干渠禹长段第七标段工程施工招标文件；

（2）南水北调中线一期工程总干渠填方渠道施工技术规定（试行）NSBD-ZGJ-1-36；

（3）南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求（NSBD-ZXJ-2-01、NSBD-ZXJ-2-02）

（5）南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法（NSBD-ZXJ-4-01）

（6）《堤防工程施工规范》SL260-98；

（7）《堤防工程施工质量评定与验收规程》（试行）SL239-1999；

（8）《碾压式土石坝施工技术规范》DL∕T5129—2001；

（9）《水利水电工程施工质量检验与评定规程》SL176-2007；

（10）《土工试验规程》SL237-1999；

（11）《渠道填筑水泥改性土碾压试验方案》

三.试验目的

3.1、通过试验确定凸块振动碾碾压实效果；

3.2、检验土料压实后是否能够达到设计压实干密度值；

3.3、选定合理的施工压实参数：铺筑方式、虚铺厚度、填筑含水量、压实方法和压实遍数；

3.4、确定有关质量控制的技术要求和检测方法，为现场施工提供依据；

四.主要技术指标

根据图纸设计要求，土方填筑压实度不小于98%。填筑时土料含水量控制标准根据击实试验报告确定。

五.试验前的准备工作

5.1、压实试验的地点定在我标段十字河桩号：0+103.1～0+133.1基础开挖换填段。

5.2、碾压试验前，先选取具有代表性的土样掺15％水泥（重量比）送第三方试验室进行击实试验（试验成果见下表）；水泥选用平顶山大地P0.42.5级水泥，并将相关资料上报监理工程师。

试验用料的室内试验，成果见下表：

5.3、根据相关资料，确定该土最大干密度为1.75g/ m3,最佳含水量16.9%，压实度为98%，首先在水泥土拌合站将土料打碎，其中土料粒径不大于15mm且不含杂质，土料的含水量控制在最佳含水量范围的-2％～ +3％之间。试验前检测土料天然含水率，根据实际情况对土料进行加水或凉晒处理，并根据15%水泥土配料单将土料与平顶山大地 P0.42.5级水泥按照15％水泥（重量比）采用厂拌法均匀拌合。

5.4、在试验前为确保试验场地基础的平整和坚实，在规划的场地范围内对原基础清表30㎝后，用推土机找平，用自行式振碾静压2遍基础上，用白灰线放出试验场地。清理完成后报监理工程师验收，验收合格后作为试验区。

5.5、主要机械设备配置

六.压实试验方法及步骤

6.1、试验区总长30m，试验区宽度19.4 m，虚铺厚度25cm；为保证试验数据准确性，碾压有效面积：长3*6=18m，宽：2*6=12m，富于宽度两侧宽各3.7m，上下游宽各为6.5m。根据最佳含水率确定现场土料试验含水率。分别净压2遍后按4、6、8遍压实，做压实厚度、干密度试验，计算压实系数。

6.2、压实试验程序

6.3、铺料：利用反铲挖掘机将土装自卸车运至试验作业面，机械配合人工进行摊铺找平。虚铺厚度按25cm，根据土料情况先用旋耕耙旋耕2遍后，保证填筑土料拌合均匀、无灰条，随后采用振动碾压实。铺填层厚由测量人员控制，保证填筑层厚度和平整度满足试验要求。

6.4、测量：在铺料前测量原基高程，压实到拟定遍数后进行测量控制。为了测量铺料厚度和沉陷量，预先在场外设置临时水准点；压实前，先在试验场地有效面积内布置网格点，确定取样部位，测出基准值后，再进行铺料；铺料平整后，在面上布置与基础网格重叠的网格点，测量标高值，以便测量计算压实沉陷量。

6.5、含水率调整：含水率调整在试验前完成，调整方法根据室内击实试验指标确定。

6.6、压实：根据预先选定的压实遍数压实。采用20T光面振动碾先静压2遍，然后压实8遍。碾压时，振动碾行走方向平行于箱涵轴线方向；碾压作业时采用进退错距法，碾迹搭压宽度为10～15cm；振动碾进行碾压时的行进速度不大于2km/h压实机械由专人指挥，为便于检查不同压实遍数下的压实效果统计，当压实度达到设计要求后，该场次压实结束。

6.7、压实现场参数统计表

填筑施工试验现场取样部位布置表

表中： 1为压实4遍取样位置、2为压实6遍取样位置、3为压实8遍取样位置，每种碾压遍数取试样12组。

七 现场检测注意事项：

7.1、现场严格控制行车速度，如果行车速度太快，使压力和压力波传递很浅，这样就降低了碾压效果；

7.2、严格控制碾压遍数和铺筑厚度，避免漏压、过压现象；

7.3、填筑时，边坡部位的填筑要满足设计要求，以保证削坡后边坡压实度能满足设计要求；

7.4、在换填土料时，如果局部出现弹簧土、层间结合面风干或剪切破坏时，应对破坏区域进行处理并检测合格后，在进行回填。

八试验资料的整理及提交

8.1、试验结束后及时整理试验记录，根据各测量值和取样试验值整理出虚铺厚度、压实遍数、含水量、干密度、压实度等数据，推荐碾压参数，报监理工程师审批。

8.2、碾压采用了静压2遍找平压实8遍的方式进行碾压 。碾压结束后经试验人员对各种碾压遍数取样检测结果分析，压实4遍后，其压实干密度不能满足设计最大干密度为1.75g/cm3,压实度为98%的要求，（共取试样12组，干密度值为1.69-1.74 g/cm3，压实度值为96.6-99.4%），压实6遍，其后压实干密度不能满足设计最大干密度为1.75g/cm3,压实度为98%的要求，（共取试样12组，干密度值为1.70-1.76 g/cm3，压实度值为97.1-101%），压实8遍后，其压实干密度达到了设计最大干密度为 1.75 g/cm3,压实度为98%的要求，（共取试样12组，干密度值为1.72-1.77 g/cm3，压实度值为98.3-101%）含水率适中，填筑土料水泥剂量检测符合设计要求。

九 结束语

结合工程实际，本次水泥土换填碾压试验确定采用虚铺厚度25cm,碾压机具为20T光面振动碾，行车速度小于2Km/h，碾压方式采用进退错距法；先静碾2遍，之后进行压实8遍的方法进行施工，含水率控制在最优含水率16.9 %（在-2％- +3％范围内），能满足设计要求的压实度要求。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。