4%水泥改性土生产性碾压试验方案

□韩 杰 □马程帅 □秦温温（河南水利建筑工程有限公司）

1.工程概况

南水北调中线干线工程辉县段第七施工标段，设计桩号为Ⅳ108+000～Ⅳ115+900，标段长度7.90 km，辉县段渠道以全挖方断面为主，约占总长度63%，其中挖深超过15 m的深挖方段约长1.5 km，最大挖深约32 m，半挖半填段约占该段渠道总长的37%。全线有水泥改性土换填约18万m3。

2.试验内容及试验目的

通过生产性碾压试验为渠堤填筑选择满足设计要求的、合理的技术参数（铺土方式、铺土厚度、碾压遍数、机械类型及重量、填筑含水量、压实土的干密度、渗透系数、压缩系数和抗剪强度指标等），以指导渠道施工。

内容：物料开采、装料、运输、破碎工艺、拌制工艺、拌和方式、铺料方式、铺料厚度、碾压机械的类型及重量、碾压遍数等，并提出填筑含水量、压实层的干密度、改性土的膨胀性、渗透特性、抗剪强度、变形模量等试验成果。

目的：通过碾压试验验证施工机械及试验参数是否能够达到设计规定的压实度，确定拌制工艺及相关控制指标，确定施工碾压参数以指导渠道大规模水泥改性土的换填施工。

3.施工准备情况

3.1 材料准备情况

在监理见证下对取土场土料、P.O42.5水泥进行了取样。委托河南省水利基本建设工程质量检测中心站豫北监测站对4%水泥土进行了击实试验，试验结果显示最大干密度1.65～1.73 g/cm3，最优含水率16.5%～21.6%，平均最大干密度1.67g/cm3，平均最优含水率19.5%。

3.2 试验区情况

本次碾压试验区位于南陈马取土场，该试验段长30m，宽4.4m。对于自由膨胀率＞20%的粘性土改性换填设计压实度≥98%。

分为3个区（试验一区为ωop-2%，试验二区为ωop，试验三区为ωop+3%），试验区的划分详见水泥土换填碾压试验区平面布置图1。

图1 水泥土换填碾压实验区平面布置图

3.3 机械准备情况

本标段已经在南陈马取土场组建了WCZ500水泥稳定土拌和站，并调试运行成功。试验用机械设备见表1。

表1 改性土试验所用机械表

4.试验程序

施工流程：施工准备→取土料、粉碎（基面处理）→拌制→运输→摊铺→碾压→质量检验→成果总结→参数验证。

4.1 改性土拌和系统

拌和站的水电等设施已准备工作到位，采用WCZ500型拌制设备，额定生产能力500t/h。

4.2 基面处理

改性土生产性试验段建基面处理：土方填筑前，首先用推土机进行清基工作，整平碾压。试验段均分3个区域（试验一区为ωop-2%，试验二区为ωop，试验三区为ωop+3%），每个区域长10m，宽4.4m。

经监理工程师验收认可后用自行式凸块碾振动碾对原地面进行≥5遍碾压，经环刀取样自检合格并报监理验收后，进行高程测量，每区测量12点，准备进行土料铺筑。

4.3 试验程序

试验土料采用南陈马取土场的土料，取土前将取土区域内0.5m厚表层土剥离集中堆放在指定堆放区域内。取土采用挖掘机进行平面开挖，采用自卸汽车运输土料至改性土拌和场。

土料运至拌和场后，用犁子配合旋耕耙进行初步碎土，经初步破碎的土料由50装载机输送至拌和机料斗内，用稳定土拌和站配料系统自带碎土装置进行再次破碎。在没有掺入水泥前，经破碎后的土在监理部门见证下采用筛分法检测，合格土料级配为：最大粒径≤10cm，10～5cm粒径含量≤5%，5cm～5mm粒径含量≤50%（不计姜石含量），如果不合格采用路拌机进行初步碎土，直至土料级配合格为止。

经试验确定好破碎工艺后，即开始进行碾压试验，已破碎好的土料由50装载机输送至拌和机料斗内，拌和称量系统根据土料重量，按确定的比例掺加水泥和水，充分拌和后取样进行水泥含量、含水率的检测，合格后方能使用。

拌和好的土料用自卸车运至现场后摊铺采用进占法全断面摊铺施工，采用“算方上料、定点卸料、随卸随平、定机定人、铺平把关、插扦检查”的方法，松铺厚度为30cm。采用TY160推土机进行摊铺、平整，用圆钢制作插钎，并在插钎上标出长度标记，检查铺土厚度，局部采用人工平整，保证摊铺厚度均匀。检查合格后在土料上面定出网格，用石灰做出标记。

合格后进行高程测量，每区均匀分布12个点，然后采用26t自行式凸块碾进行碾压，确定压实参数控制碾压遍数和速度，碾压过程中由专人负责记录碾压遍数和行驶速度，自行凸块碾应平行渠道轴线方向行进，行走速度以不超过2km/h为宜，相邻碾压轨迹搭接不低于50 cm，不允许漏压；先静压2遍后，再进行动压6遍（自行式凸块碾一来一回各为一遍，保证碾压均匀，无漏压、少压现象），分别进行环刀取样、做压实度检测试验和高程测量，每区均匀分布，不少于12个测点。经检验满足设计和规范要求后即按照静压2遍后，再进行动压6遍的碾压遍数进行施工，如果不满足要求按照静压2遍后，再进行动压8遍的碾压遍数进行碾压试验，直至满足设计和规范要求。试验过程中尽量控制水泥土从拌和站出站口到碾压完成时间不超过4h。

4.4 质量检查

一是填筑用土料及压实度必须严格按规范进行，现场压实度检测采用环刀法；二是进行水泥含量和均匀性检测；三是结合部位的检查和观测；四是土料填筑时，采用自卸车运输土料，推土机进行铺土、整平。填筑作业面铺改性土料整平后，现场人员对松铺厚度进行抽样检测，测量碾压前虚铺土料高程，碾压完毕后，检测压实土层高程以便计算沉降量，并作好记录；五是碾压过程及完成后，应检查有没有“弹簧土”、受剪切破坏等质量问题，发现应及时处理。

4.5 试验结果总结与参数验证

该试验完成后，及时对试验资料进行整理分析，绘制出不同含水率、压实遍数与干密度值的关系曲线，检测填筑土方的渗透系数、压缩系数、抗剪强度等实验参数是否符合设计要求。根据碾压试验结果，提出正式开工施工时的碾压遍数等参数和确定最佳含水量，并进行复核验证试验。

5.结束语

根据现场的实际情况，确定了水泥改性土生产性碾压试验，试验完成后及时进行总结，以期能够确定碎土工艺、拌制工艺以及填筑工艺，制定出质量控制措施，同时培养出一批熟练技术工人和管理人员。