水泥土墙在水土保持工程中的运用探究

郭颖良

摘  要：水泥土是当前应用最为广泛的建筑材料，主要应用于大坝加固防渗、基坑支护以及桩基施工当中。此次研究主要是探讨分析水泥土壤在水土保持工程中的应用，按照水泥土的力学特性，联合具体工程案例，比较分析浆砌石挡土墙和水泥土挡堵墙的建设成本，充分论证水泥土在水土保持工程中的应用可行性。通过对比结果能够看出，水泥土墙的应用成本明显低于浆砌石挡土墙。

关键词：水泥土墙  水土保持  工程运用

中图分类号：P642    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）04（c）-0037-02

在现代工程中开始广泛应用水泥土材料，尤其是基坑工程应用。当基坑深度比较浅时，可以将水泥土墙作为支护结构。如果基坑深度比较大，且地下水位高，则可以将水泥土墙作为止水帷幕。对于地基处理工程来说，工程建设过程中会面临地基承载力不足问题，特别是淤泥土质地质构造，在施工过程中需要按照配合比掺加水泥，提升地基承载力。

1  水泥土力学特性分析

1.1 抗拉强度

水泥土的抗拉强度比较低，一般为无侧限抗压强度的15%。如果无侧限抗压强度小于1.5MPa时，并且抗拉强度为0.2MPa。在具体设计期间不考虑水泥土抗拉强度。

1.2 抗剪强度

按照相关研究报道能够看出，水泥土的内摩擦角在25°左右，粘聚力在0.1～1.1MPa之间。在不断增加水泥掺加量之后，内摩擦角的变化不大，粘聚力会明显提升。随着固结压力的不断增加，抗剪强度增加幅度不大。由于受到固结压力的作用影响，会改变试样的破坏特征，会由脆性破坏转变为塑性破坏。当固结压力越大时，破坏影响越明显。

1.3 抗压强度

在水泥土力学指标中，无侧限抗压强度是基础性指标。开展无侧限抗压强度试验的难度比较小，试验结果准确可靠。现阶段，建筑工程在检验水泥土强度时，多以无侧限抗压强度为依据。相比于天然土强度来说，水泥土无侧限抗压强度能够增加到数百倍，并且会受到多种因素影响。

1.4 变形模量

水泥土不属于弹性材料，所以工程主要应用平均变形模量指标，其是峰值应力的50%对应割线模量，定义公式如下：

在公式（1）中，Pu为无侧限抗压强度;ε0.5为应力为0.5Pu时，对应的变化值。

2  水泥土力学特性的影响因素

水泥土是按照特定水灰比浆液和土体搅拌而成，促使土和水泥发生化学反应和物理反应，以此生成坚硬的生成物。

2.1 不同土质

按照相关试验能够看出，使用常见土掺加水泥并固定之后，以此获得的无侧限抗压强度。通过图1能够看出，随着龄期的增长，无侧限抗压强度也会发生变化。通过图中可知，不同水泥加固土的强度均会随着水泥掺入比和龄期的增长而增长，但是增长幅度不同。一般来说，初始性质良好的土体，在加固之后能够增加强度。

2.2 水泥掺入比

水泥掺入比不同，随着龄期的增长，浆喷水泥土的强度变化比较小。针对粉喷水泥土来说，水泥掺入比会极大影响水泥土的强度。不管是粉喷水泥土还是浆喷方式，亦或者水泥掺入比不同，28d龄期与60d龄期的水泥土强度变化幅度相似。

部分学者通过试验方式，比较分析不同水泥掺入比影响水泥土抗压强度的情况。通过试验结果能够看出，在水泥掺入比持续增加时，会使水泥土抗压强度呈现出增长趋势。对于早期水泥土来说，水泥掺入比对后期的影响比较大。通过分析水泥掺入比与水泥土抗压强度影响关系时，结果显示，二者之间呈现出非线性增加的关系。

2.3 天然土含量

当水泥掺入比相同时，水泥土无侧限抗压强度没有遵循标准规律，水泥土强度并非随着含水量的增加而降低。软土和水泥浆的固化反应，必须确保原有土体具有含水量。所以，水泥掺入比和原地土之间具有最优配合比情况。当土体内含量大量水分时，则需要应用粉喷搅拌施工工艺。如果含水量低于30%时，则应用浆喷湿搅拌工艺。如果软土层的含水层比较高时，则会降低加固土的强度。将含水量提升至50%时，相同掺入比情况下，强度会降低30%左右。所以，按照软土实际含水量、荷载要求，优化设计含水量。针对不同土质来说，则需要应用不同的水泥掺入比。将水泥掺加到软土地质中，水泥会吸收软土的水量，此时就会改变地基含水量。在搅拌和养护工况下，水泥掺入比持续增加，将加固土处理之后，原地土与实测加固土的含水量比例会下降。

2.4 其他

按照現有文献研究能够看出，含水量、水泥掺入量和土质等因素都会对水泥土力学特性造成影响。其次，水泥标号、品质、外加剂品质、施工技术和养护措施等，也会影响水泥土力学特性。

3  水泥土墙在水土保持中的应用

3.1 工程概况

此次研究以某地区油管道沿线水土保持工程进行分析。工程线路长度为650km，跨越两个省区。沿途地形多为山地，地质条件复杂。且局部地区降水量丰富。为了确保油管道运营安全性，需要对沿线开展水土保护施工。油管道沿线路经5个县镇地区，因此选择地区水土保持工程进行分析。此次水土保持工作均采用浆砌石挡土墙。所应用的挡土墙材料包括细沙、水泥、块石和粗砂。主要建筑材料为块石，建设成本较高。在开展水土保持工程时，就近采购块石。工程施工场地与石料厂的距离约为3～40km，二次运输距离为0.5～2.5km。工程多位于山地，运输道路条件不佳，且工程所需材料都通过人工运输，所以会增加材料运输成本。

3.2 实例分析

表1罗列出典型地区块石运输至施工现场的成本费用，1m3块石可以砌筑同等体积的挡土墙。按照块石形状、直径以及施工人员的技术能力，将块石换算为挡土墙，乘以折减系数。通过下列公式可以表现出1m3块石换算为1m3挡土墙的所用体积。

V=V₀/β        （2）

在公式（2）中，V为换算的块石体积;V0为换算前块石体积，β为折减系数。

在计算砌筑1m³挡土墙成本时，可以应用以下公式：

挡土墙成本=1m³块石/折减系数        （3）

3.3 比较分析

使用水泥土墙代替浆砌石挡土墙，水泥土墙所需材料主要为土，通过管沟开挖方式能够应用弃渣和废弃土。浆砌石挡土墙施工所需要应用的砂浆量比较少。水泥土墙在施工期间需要应用大量水泥，浆砌石与水泥土施工所需水量差异不大。对于水泥土墙施工来说，不仅需要应用基础材料，还需要应用模板、夯实机械。

在建设单位体积挡土墙时，所需成本约为浆砌石成本的50%，当材料运输距离比较短时，二者之间的比值比较小。在水土保持工程中，水土土墙和浆砌石挡土墙的作用均在于避免水土流失，确保油管道运营稳定性。通过分析挡土墙的受力特征能够看出，其所受到的作用力主要为水压力和填土压力，挡土墙自身承担上述作用力。通过试验能够看出，相比于水泥土墙来说，浆砌石挡土墙抗拉强度比较低。所以，水泥土墙的荷载承受能力明显高于浆砌石。其次，在风化作用影响下，水泥土墙会风化为土，且短时间内能够生成出植被;浆砌石则不易被风化，且管道途径路段，由于水土保持工程，极易留下明显痕迹。

4  结语

综上所述，此次研究主要是围绕水泥土展开讨论，介绍了水泥土的力学特性，并且介绍相关影响因素。联合具体的工程应用，分析浆砌石与水泥土墙在水土保持工程中的应用成本，希望能够对相关工程应用起到参考性价值。

參考文献

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