水泥改性土特性及膨胀土渠道施工质量控制要点

□袁秀霞 □陈 蕾(河南省河川工程监理有限公司)

0 引言

鉴于膨胀土的特殊危害性,采用水泥改性土换填是在膨胀土地区进行渠道施工的一个有效的方法,在开挖的具有一定自然膨胀率的土料中,掺入特定比例(经试验确定)的水泥拌合压实后作为换填层，以保护膨胀土基础面,避免其与空气接触，有效降低基础面因反复胀缩导致土体结构发生破坏。

1 水泥改性土的特性

水泥改性土是通过添加水泥使水泥与膨胀土中的水分发生化学作用进而改善膨胀土的土体性质。相关试验研究表明，改性土中通过化学作用产生硅酸钙凝胶和铝酸钙凝胶随着水泥掺量与龄期的增加，从而有效改变土的塑性，增加土体的强度，提高土体的稳定性。

改性土中的水泥掺量根据不同土质的抗剪强度指标、粘粒含量、塑性指数、天然含水量、自由膨胀率、最优含水量、最大干密度等性质通过室内试验获得，自由膨胀率过大的土体不宜作为料源使用，南水北调水泥改性土施工技术规定中要求，用于改性土的天然土料料源自由膨胀率应≤65%。

在通过室内试验获取水泥掺量及土体的各项性能指标后，应进行现场碾压工艺试验，通过试验确定铺土厚度、最佳含水率、碾压遍数等施工参数，考虑到改性土运输过程中的水分蒸发，实际含水率控制应根据现场温度及运输距离等因素控制在最优含水率的+1%～+3%。

2 质量控制点

水泥改性土的填筑工艺如下：

土料开采→碎土→水泥土拌制→运输→摊铺→碾压→取样检测等，每个工序都要抓质量控制要点进行严格控制。

2.1 土料开采

开采前应通过试验对土料的各项物理学特性进行复核,并根据复核结果划分不同的开采区域，进行分区开挖堆放，不得混杂。各开采区,不同开采层应进行取样测定膨胀率,若差别大于20%,则应调整开采分区,若采用渠道的开挖料作为料源，应注意对换填的膨胀土建基面预留50cm的保护层，换填之前再进行开挖。

2.2 碎土

碎土粒径影响到碾压质量，要对碎土过程进行控制，严禁不碎土或不按规定碎土的情况发生，按级配控制好碎土粒径。

2.3 水泥土拌制

2.3.1 拌制参数确定

水泥土拌制根据现场施工环境及施工需要可分为路拌法和厂拌法两种，路拌机拌制的工效较低，产能低，程序复杂，一般要3～4遍才能保证水泥土的均匀性，但不能保证碎土粒径要求；同时，路拌机的使用费用较高，对成本控制不利。现以厂拌法（改性土拌合机）为例，水泥土掺量根据料源土膨胀特性，由试验室通过EDTA滴定试验确定。通过EDTA试验，绘制出水泥含量标准曲线，以便检测水泥改性土水泥含量，然后进行改性土拌合机拌合水泥稳定土的试验，以确定拌合机运行控制参数。

2.3.2 拌制过程质量控制

拌制过程要密切关注水泥掺量、均匀性、土块粒径、含水率等各项指标（水泥含量标准差≤0.70，土料含水率与最优含水率的允许偏差为±3%）。并按频率进行取样检测各项指标是否符合要求，一旦出现指标偏差要及时调整，如偏差过大要按废料处理，合格的水泥改性土从加水拌合到碾压终了的延续时间不宜超过4h。

2.4 运输、摊铺

水泥改性土分段分层填筑，进占法卸料，推土机或平地机平整，人工辅助。卸料前，使用测量仪器放出本层的填筑控制线和控制高程，摊铺的同时，采用推土机在坡面上推出台阶以保证土体结合，台阶高度与铺土层厚相同。为保证碾压机械的工作面、确保边角压实到位，铺土边线在水平距离上要按照坡比进行超填，每侧超填50cm左右。为保证碾压质量，要严格控制好铺土厚度，回填时，每20～30m设置一个标杆以控制回填厚度，铺料厚度宜控制在35cm，可用插钎法对每层铺土厚度进行检验。并且要保证每层碾压后的平整度，每回填3层进行一次高程测量，如高程超高或同一层高程有差距要进行处理后才能进行下一层施工。

2.5 碾压

2.5.1 含水率的控制

严格控制改性土料的含水率，保证碾压质量。高温时节应及时洒水，确保含水率在最优含水率的+1%～+3%范围，雨季施工应重点关注天气变化，避免填筑用料淋雨造成废料。降雨时宜暂停施工，并对已经摊铺完毕的改性土料快速碾压并覆盖保护，重新进行回填前要对原回填面进行检查，如存在失水干裂泡水软化现象要进行挖除，刨毛要到位并洒水湿润，以便于层间结合。

2.5.2 碾压工艺与参数控制

严格按照批复碾压工艺及参数进行碾压作业。碾压过程连续进行，相邻两个作业面搭接碾压宽度要满足一定要求，平行堤轴线方向≥0.50m，垂直堤轴线方向≥3m,碾压过程采用进退错距法，碾迹搭压宽度应>20cm，振动碾压行车速度不超过2km/h。分层填筑上升过程中，应及时对填筑面及填筑边坡进行洒水养护，以防止改性土砂化，碾压过程中如有弹簧土、松散土、起皮现象，应及时翻开处理后重新碾压。如采用金包银法施工，弱膨胀土和外包稳定土要同时填筑，同时碾压。严格控制料区混置，严禁弱膨胀土侵占改性土边线，必须保证铺料超填宽度，以便于削坡后坡面密实，超填宽度按坡比计算。

2.6 取样检测

土方压实取样时，要在压实层中下部，采用挖坑法检查层间结合情况，填料压实要求合格率≥95%，最小值≥设计值0.98倍，不合格部位进行补压和局部处理，合格后进行下道工序施工。

3 结语

了解水泥改性土的特性，在工程施工过程中多发现薄弱环节加以控制，只有对每个质量控制点严格控制才能有最终的工程质量保证，要针对每个工程项目的施工环境和施工工法进行适当的改进和调整。

[1]战永亮，黄曾，刘思印.水泥改性安阳中膨胀土的试验研究[J].建筑技术，2013，13(25).

[2]马世茂，李斌.浅析水泥改性土填筑(换填)施工技术[J].河南水利与南水北调，2011(24).