南水北调工程中水泥改性土换填施工技术研究

摘要：水泥改性土是指将具有一定自由膨胀率的土料掺入一定比例的水泥（一般不超过8%），以改变其土料的膨胀特性。水泥改性土在南水北调工程中得到广泛的应用。

关键词：水泥改性土 改变特性南水北调应用

Abstract:Cement-modified soil refers to the free expansion of a certain soil material mixed with a certain proportion of cement(usually no more than 8％),to change its expansion characteristics of soil materials.Cement-modified soil in water diversion project has been widely applied.

Keywords:cement-modified soil characteristics change South Applications.

中图分类号：TQ172 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

南水北调中线一期工程总干渠沙河南~黄河南（委托建管项目）潮河段第四施工标段，设计桩号为 SH(3)152+200～SH(3)158+200，全长6.0km，施工地界跨郑州市的中牟县、航空港区及新郑市三县区。渠道为梯形断面，SH(3)152+200～SH(3)158+200段渠底宽度为18.5~23.5m，内坡1：2～1：3，渠底高程115.375～115.054，渠道二、三级边坡为1：2.25～1：2.75，一级马道(堤顶)宽5.0m，外坡1：1.5，渠道断面设计流量305m3∕s、加大流量365m3∕s，渠道纵比降为1/26000。其中SH（3）157+225～SH（3）158+200段为高地下水位砂质渠坡，需对高地下水位砂质渠坡进行水泥改性土换填处理，从一级马道及以下换填1.5m厚的水泥改性土，需换填改性土工程量为109175m3。

按照设计下发关于《总干渠潮河段工程渠道填筑施工技术要求》潮河设[2010]05号设计通知，要求填筑土料技术指标应该满足：粘粒含量不小于10%，有机质含量不大于5%，填筑土料含水量应为最优含水量的-2%～3%之间的粘性土，填筑土料的压实度不小于98%，干密度不小于1.77g/cm3。

填筑用土料应是经过工程地质勘探从渠道开挖获得的合格土料。填筑土料不应含有冰、树根、杂质及其他任何由监理工程师确定为不合格的材料。

水泥改性土换填工艺流程

土料开采运输卸料摊铺拣出杂物破碎大土块水泥土拌制取样进行水泥掺量检测碾压取样进行压实度及水泥掺量检测

三、水泥改性土施工工法

（1）原材料选择及工艺试验

在施工之前，首先通过室内试验取得弱膨胀土土料的物理指标参数，包括粘粒含量、塑性指数、膨胀率、水泥掺量等。根据室内试验取得的参数，进行现场碾压施工工艺试验，确定碾压机械及铺土厚度、碾压遍数、压实机械等参数。这些参数在施工中进行验证，并根据实际情况进行调整。

水泥改性土水泥掺量根据土料膨胀特性，经室内试验确定，试验室通过EDTA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，然后进行稳定土路拌机拌合和EDTA滴定试验，以确定路拌机运行参数。

本工程所用的水泥改性土的改性材料选用42.5普通硅酸盐水泥，水泥改性土所用天然土料的自由膨胀率控制在21-65%范围内；水泥掺量为3%。对于不同取土区域，采用不同开采方式开采的土料，分别通过室内试验取得天然土料的物理力学参数，包括抗剪强度指标，天然含水量，粘粒含量，塑性指数，自由膨胀率，最优含水率，最大干密度等。

（2）施工过程控制

填筑前进行基面清理及验收，检测基面的坡度，清除松土。 由自卸车运输土至填筑工作面，采用“进占法”卸料。 采用推土机将土推平。人工拣出杂草，石块等杂物，对大颗粒土块进行破碎处理。为保证碾压机械的工作面、确保边角压实度，铺土边线在水平距离上要进行超填。在摊铺的同时，采用推土机在坡面上推出台阶以保证土体的结合，台阶高度与铺土层厚相同。在铺料过程中，严格按照碾压试验的参数控制铺料厚度，用插钎检测。检测土料含水率，通过翻晒或者撒水使土料能够满足试验要求的含水率，将袋装水泥均匀地卸在铺好的土上面，通过人工用铁锨将水泥均匀撒在松散土层上面，用路拌机均匀拌合。

拌合后由试验室通过EDTA滴定试验检测水泥掺量是否符合要求，要不符合要求，予以调整使水泥掺量符合要求，即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。水泥掺量检测合格后， 采用凸块振动碾进行碾压，碾压结束后，环刀法取样检测压实度，EDTA滴定试验检测水泥掺量 ，合格后进行下一层的填筑。

四、施工质量控制要点

（1）在铺设第一层时，若下面有砂砾料垫层，可边进行砂砾料铺设，边采用挖掘机在旁边拌和水泥土，然后用装载机进占法卸向碾压工作面。（2）采用路拌机拌和时，为保证拌和的均匀性，路拌机应均匀行走，速度不宜太快，不放过每一个死角。尤其在碾压层的边线及两头应拌合均匀。（3）一定要控制好铺土厚度，不宜太厚或者太薄，以免影响压实质量。（4）填筑时采用进占法施工，由于换填的厚度小，填土时运输车辆在同一工作面反复碾压，造成土料剪切破坏及弹簧土。在边坡换填时，为减少运输车辆对填筑面的反复碾压，采用推土机推送。（5）在碾压时，由于受天气影响，填筑层表面风干很快。为保证层间结合，在进行上一层铺土施工之前，需要对结合面进行洒水。填筑前在原渠坡上逐层进行开蹬处理，台阶高为每一层铺土的厚度（虚铺）。（6）水泥掺量、拌和均匀度、土料含水量、粒径、拌和用水量、拌和遍数直接影响水泥改性土的质量。在制备水泥土时必须严格按照试验参数进行拌制，严格进行检测。（7）水泥改性土用路拌机拌制完成后，取样检测水泥掺量是否满足要求，压实完成后，要在压实层厚底部1/3处取样检测压实度、拌和均匀度以及水泥含量、含水量，检测是否满足要求。 （8）摊铺时水泥改性土的含水率宜高于最佳含水率的1.0﹪～2.0﹪，以补偿在摊铺及碾压过程中的水分损失。（9）雨季施工应特别注意天气变化，避免使水泥和混合料受到雨淋。降雨时应停止施工，已经摊铺的水泥土应快速碾压、封面并覆盖。

参考文献：

《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》

《总干渠潮河段工程渠道填筑施工技术要求》潮河设[2010]05号设计通知》

《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》（NSBD-ZGJ-1-37）

《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）