输水渠渠底换填水泥土防渗处理施工技术

谷安民

某段渠底面以下的土层以冲洪积成因的砂壤土、砾砂、卵石为主，在局部渠底已出露，局部基岩出露，对渠道的防渗产生影响。渠道正常输水时，渠底渗漏水导致渠坡脚潮湿，局部已形成沼泽化，对渠坡的安全产生隐患。为了改善和消除安全隐患，确定在渠底采用水泥改性土进行防渗加固。

一、水泥土防渗体的主要性能指标

水泥土防渗体是利用水泥固化剂与土料拌和物形成混合料，经过机械压实后，形成具有一定强度和良好抗渗性能的水泥土层，从而达到改良效果。

（一）水泥土防渗体有效厚度

水泥土防渗体的有效厚度按下列公式确定：

T—防渗体的有效厚度，m;

H—最大设计水深，本工程为2.60m;

J—水泥土的允许比降，本工程取10.0。

施工控制厚度大于计算厚度，取值0.28m。

（二）土料及质量标准

根据《堤防工程设计规范》的相关要求，水泥土混合料中的土料采用黏粒含量为20%～30%的粘性土料并具有较好的塑性和渗透稳定性；水溶盐含量不大于3%；有机质含量不大于2%；土料的渗透系数k＜1×10-5cm/s。本着就地取材的原则，根据土料勘察结果，水泥土防渗体所采用的土料的物理、力学性能试验结果见表1。

表1 拌和用土料的物理性能指标统计结果表

（三）水泥的质量标准

改良水泥土的固化剂采用PO.42.5 普通硅酸盐水泥，其性能指标试验结果见表2。

表2 改良土所用水泥的检测指标表

二、防渗水泥土试验成果

（一）水泥掺入比

水泥掺入比按照下列公式进行计算：

式中：αc—水泥掺入量；

mc—水泥质量，kg；

m—天然湿土质量，kg。

（二）水泥土试验结果

室内水泥土试验时，采用的土料为现场料场取得，其天然含水率在22%左右。分别按照掺入5%、7%、9%的水泥掺入量配制水泥土试件，其配制密实度达到压实度的95%，试验结果见表3。

表3 水泥土试验结果表

由表3 的试验结果看出：现场施工采用的水泥掺入量按照8%进行控制，拌和水泥所有土料的含水率控制在19%～22%之间。

（三）水泥土换填碾压工艺试验成果

在水泥土换填施工前，选择长40m 的渠段进行工艺试验，确定其铺土厚度和压实质量标准。经过试验得出：水泥与土料拌和4 遍、拌合物的虚铺厚度为42cm、碾压采用20t 的振动碾、碾压遍数为6 遍。

三、水泥土防渗体的施工过程

（一）准备改良土

对料场开挖出来的土料采用旋耕机破碎，最大粒径不超过30mm，土料的含水率控制在最优含水率范围内，当大于此要求时进行翻晒，当小于此要求时进行洒水拌和，做到填土料含水均匀。将符合填筑要求的土料运输至施工现场处，放在渠底规定的位置处。采用推土机配合人工进行初步整平。

（二）摆放和摊铺水泥

严格控制铺土料的虚铺厚度，在施工面上设置控制铺土厚度桩，每铺好一段后测量出铺土的虚铺厚度，在土层上用石灰打成网格进行分区，计算每区需要的水泥用量，在每个网格内摆放好水泥，报请监理工程师检查核实通过后，将水泥均匀摊开，表面无漏铺、无水泥过分集中区域；摊铺水泥时，不得污染周围的环境。

（三）拌和水泥土

采用旋耕机进行现场拌和，并设专人负责随时检查拌和深度、均匀度，保证拌和均匀、色泽一致，没有灰条、灰团和花面；拌合过程中，及时检查混合料含水率，保证含水率略大于最佳含水率。

（四）整形和整平

水泥土拌和均匀后，立即用推土机进行初步整形；初步整形结束后，用碾压机械在初步整平的作业面上快速碾压一遍，以暴露潜在的不平整处；要特别注意接缝处的整平，做到接缝顺适平整。

（五）水泥土碾压

整平后的作业面，立即用碾压机械进行碾压，碾压采用进退错距法，碾迹搭压宽度大于10cm，每个填筑层应碾压6 遍以上，前两遍碾压速度采用1.5～1.7km/h，其余采用2.0～2.5km/h。

碾压过程中，水泥土表面保持湿润，若水份蒸发过快，应及时喷洒少量的水；如发生“弹簧”、松散、起皮等现象，根据出现区域面积大小，采用新的混合料或添加适量的水泥重新拌和进行处理。在水泥初凝前完成碾压，及时检测水泥土的压实度是否满足要求。

对于碾压机械碾压不到的部位，采用人工夯实，夯实时应进行连环套打法，夯迹双向套压。

（六）作业面间接缝的处理

1.同日施工的两个工作段的衔接处，应采用搭接法。前一段拌和整平后，留出5～8m 长不进行碾压，后一段施工时，前段留下的未碾压部分，应再加部分水泥重新拌和并与后一段一起碾压。

2.非同日施工的两个工作段的衔接处，采用搭接法时，应将前一段削成1∶3 的斜坡，表面均匀铺一层2cm 厚1∶2 的水泥砂浆后，再铺筑新拌制的水泥土与后施工一段碾压。

（七）水泥土的养护

碾压完成经初检合格后，立即开始养护，养护期为7d，养护期间加强观测，保持改良土表面湿润。

四、水泥土施工质量控制及效果

（一）工序质量控制

1.定期检测土料的质量，每次施工前对土料含水率进行检测，将土料的含水率控制在19%～22%的范围内，制备好的土料用塑料布覆盖好待用，避免土料含水率的增减。

2.为保证边缘处水泥土的压实，需要先超填压实后再清刷，超填宽度不小于0.3m。

3.水泥土拌合物必须在拌合后2h 内碾压成型，以免水泥失效。

（二）压实水泥土质量检测

每段防渗体施工完成后，按照每间隔30m 左右抽取一处检测探坑，对其回填质量进行检测，检测结果为：

1.在防渗体的施工范围内共抽取了86 组试样进行压实干密度试验并计算其压实度为94%～100%，合格率为93%，在所有抽检的试样中，最小压实度值为94%。压实水泥土的渗透系数k20=8.32×10-8～3.18×10-7cm/s，满足设计要求。

2.抽取120 组水泥土拌合物的含水率检测成果表明：水泥土的含水率在18.5%～23%之间，平均含水率19.5%；含水率在最优含水率-3%～+3%范围内的占95%，回填水泥土的含水率达到了有效的控制。

3.抽取86 处探坑检查得出水泥土防渗体的压实层厚度为28～31.4cm，平均值为29.8cm，均满足防渗体的设计厚度要求。

五、结论

水泥土换填施工机械设备简单，能够有效控制加固所用土料、水泥土的拌和、回填压实等质量，且土料就地取材、投资少、施工速度快。该技术能较好地对渠底进行有效的防渗加固。

渠底防渗体施工完成后，渠道正常通水三年多来，渠底、渠坡未见有渗、漏水现象。加固前的渠坡脚潮湿及沼泽化消失了，说明水泥土形成的防渗体在渠道底部的防渗处理是成功的■