浅谈黄土地区水泥土施工工艺的运用

【摘要】通过工程实践经验总结及土工试验理论分析，证明水泥土加固施工工艺对黄土地区地质灾害防治的适宜性及可靠性。同时也论证了用水泥土加固施工工艺取代灰土加固施工工艺的可行性。

【关键词】黄土；灰土；水泥土；水泥掺入比；水泥土工程

1 引言

工程在黄土地区施工时，对黄土地区地质灾害的防治，灰土加固施工工艺，做为一种拥有5000年历史的古老施工方法，以其适宜性、可靠性、经济性被广泛运用【1】。然而石灰的特有化学性质，能促使土壤碱化，严重影响了治理区域内的植被恢复。在环保意识日益加重的今天，环境保护已成为建设者的工作重点。用水泥土取代灰土做为加固材料，运用到地质灾害的防治中，已通过实践检验并得到认可。

2 相关术语和定义

2.1 黄土（loess）

这里指西北地区特有的土壤，按其成因分原生黄土和次生黄土，粒度成分主要为粉土颗粒，其结构疏松、孔隙及大孔隙发育、含碳酸钙、有垂直节理，按其机理分类为湿陷性黄土、非湿陷性黄土。

2.2 灰土（Spodosol）

这里指的灰土是将熟石灰粉和黄土按一定比例拌和均匀，在一定含水率条件下夯实固化而成。石灰粉用量常为灰土总重的10%~30%，由于碱性石灰粉和黏土中的二氧化硅、三氧化二铝之间产生了复杂的化学反应，夯实后的灰土具有很好的强度、耐水性和整体性。

2.3 水泥土（cement and loess）

这里指的是黄土状水泥土，是将水泥和黄土按一定比例拌和均匀，在一定含水率条件下夯实固化而成。夯实固化后的水泥土具有很好的强度、密实性、耐水性和整体性。

3 水泥土的物理、化学性能分析

3.1 物理性能分析

黄土和水泥（这里指325#以上（含325#）的普通硅酸盐水泥）是组成水泥土的两种基本成分，通过实践检验和试验数据分析表明在黄土地区地质灾害防治中，密实度越高水泥土强度越高，水稳定性也好。密实度可用干容重控制。以水泥和黄土的体积比为2∶8为列，28天龄期的水泥土抗压强度约可达到0.7～1兆帕（灰土抗压强度约可达到0.5～0.7兆帕）；在室内养护7天后，浸水48小时的形变模量为12～17兆帕（灰土形变模量为10～15兆帕）；养护28天，浸水48小时的形变模量为35～42兆帕（灰土形变模量为32～40兆帕）。【2～3】

3.2 化学性能分析

水泥特有的凝固性使其在水中或潮湿环境中均能凝固，使水泥土抗风化能力远大于灰土；其水泥的化学成分确定酸性液体对其侵蚀程度要远小于灰土；水泥土成弱碱性，表明其对环境的影响程度也要远小于灰土。

4 水泥土施工工艺

水泥土的施工工艺与灰土的施工工艺基本相同，拌合―分层夯实―养护

4.1 水泥土的拌合

水泥土的配合比为体积比，拌合时均匀一致，施工时需严格控制含水量，现场以手握成团，两指轻捏即散为宜。一般最佳含水量为15％～18％，如含水量过高或过低应晒干或洒水湿润。

4.2 虚铺夯实

其夯实密度应符合设计要求，用环刀取土确定压实系数，按技术规定100m³取2组。其每层虚铺厚度可参考下表：

夯实机具 重量（KN） 厚度（cm） 备注

石夯或木夯 0.4～0.8 20～25 人力送夯，落距40～50cm，夯实后约8cm～10cm厚

轻型夯实机械 120～300 25～30 蛙式夯机、柴油打夯机，夯实后约10cm～15cm厚

重型机械压实 60～100 20～30 压路机、装载机或其它重型机械，压实后约10cm～15cm厚

4.3 养护

养护期不得小于七天，始终保持表面湿润，如若养护期内出现病害应及时挖补，修整到规定要求，挖补的厚度不小于8cm，杜绝薄层贴补。

5 黄土地区水泥土的运用

在黄土地区施工时，黄土自身属性有疏松性、节理发育性、渗透性、湿陷性、崩解性、水溶性、受负载沉降性【4】。也正因为有其固有的特性，在水和外力共同作用下极易引发工程地质灾害。如果在施工中合理运用不同比例的水泥土，能有效防治工程地质灾害。

5.1 回填工程

黄土地区沟、坑、道回填、黄土陷穴等回填过程中，可根据现场实际情况，用掺入4％～7％的水泥拌合后的黄土夯填。施工过程中，确保填土与原土衔接处，如若结合部位不实，会形成既易积水，也易漏水的区域。

5.2 基础工程

5.2.1 道路路基底的土壤改良，通常用掺入5％～8％的水泥拌合后的黄土浇水、压实。能增强土壤的密实性、水溶性，提高道路使用寿命。

5.2.2 小型构筑物的基础垫层、场平垫层、沟渠垫层，通常用掺入10％～15％的水泥拌合后的黄土浇水、夯实。能增强土壤的抗湿陷性、防渗水能力。

5.2.3 大型构筑物或重负载基础底部的土壤置换，通常用掺入15％～20％的水泥拌合后的黄土浇水、层层夯实回填。能增强土壤的抗负载沉降性，避免构筑物基础沉降，或不均匀沉降造成基础断裂。

5.3 线路隐蔽工程

这里指线路工程中的管道、光缆等沿5°～15°的黄土长坡敷设时，其管沟回填土易受雨水引发的地表径流侵蚀，造成水土流失。在管沟内每10m～15m，从沟底到地表用含量为20％的水泥土夯筑截水墙一道，能有效防治水土流失。

5.4 水工工程

在水保工程中，根据现场情况，用含量为20％～30％的水泥土为原材料代替浆砌石、干砌石、草袋、混凝土浇筑等施工方法。其水泥土夯筑水工构筑物（如挡墙、护坡、护面、防冲墙、过水面等），其使用寿命、适用性、经济性、环保性更佳。

6 结束语

西北地区黄土中掺入一定量的水泥，拌合形成水泥土，作为一种全新的施工工艺和建筑材料，其使用寿命、适用性、经济性、环保性都优于灰土施工工艺。在黄土地区逐步被推广，并受到广大建设者的青睐。

参考文献：

[1]付攀升，刘高，刘从友，梁昌玉。湿陷型黄土区某长输管道黄土陷穴灾害研究。中国科技，2008.11；

[2]马学宁，梁波。水泥改良黄土力学特性试验研究。岩土工程技术，2005.10（5）；

[3]文，刘玉龙。黄土状水泥土抗剪强度特性研究。宁夏工程技术，2006.6（2）；

[4]陈仲颐，周景星，王洪瑾。土力学。清华大学出版社，1994；

作者简介：

陈强1979.6;王辉1981.3;张伟彬 1984.9

男，汉族、新疆克拉玛依人，就职于CPE新疆石油工程建设有限责任公司