水泥改性土在渠道膨胀土换填中的应用

水泥改性土在渠道膨胀土换填中的应用

崔亮

温州宏源水电建设有限公司浙江温州325029

摘要：水泥改性土换填对于水利渠道工程有很大的应用，膨胀土开挖后采用水泥改性土换填应用性很强，为进一步提升工程施工质量,提高各项公共基础设施工程体系,提出改进施工技术的建议。文章在概述膨胀土的工程特性及主要特征和施工的原理基础上,对其施工原理进行分析,总结水泥改性土的施工特点，并提出几点提升技术应用效果的建议,希望与施工人员一起分享实践经验,共同提升水泥改性土在膨胀土换填施工中的应用效果。

关键词：水泥改性土；膨胀土换填；应用

1膨胀土的工程特性及主要特征

含亲水性矿物并具有明显的吸水膨胀与失水收缩特性的高塑性黏土称为膨胀土。膨胀土黏性成分含量很高，其中0.002mm的胶体颗粒一般超过20%，粘粒成分主要由矿物组成。土的液限＞40%，塑性指数＞17，多数在22～35之间。自由膨胀率一般超过40%。按工程性质分为强膨胀土、中等膨胀土、弱膨胀土三类。

膨胀土的黏土矿物成分主要由亲水性矿物组成，如蒙脱石、伊利石等。膨胀土有较强的胀缩性，有多裂隙性结构，有显著的强度衰弱期，多含有钙质或铁锰质结构，一般呈棕、黄、褐及灰白色。

2工程概述

南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程镇平段（以下简称“镇平段”）是陶岔渠首至沙河南段干渠的一个设计单元，位于河南省南阳市镇平县境内，起点在邓州尚寨以北约1km的邓州与镇平县界（马庄村以南），镇平-1标段位于河南省镇平县，起点桩号52+100，终点桩号64+100，总长12.0km。本标段主要建筑物包括明渠和建筑物两类。

（1）明渠

明渠渠道长12.0km，过水断面采用梯形断面。渠道设计水深7.5m，渠道底宽18.0～24.0m。挖方渠道一级马道兼作运行维护道路，一般宽5m；以上每6m增设一级马道，一般宽2m。填方渠道堤顶兼作运行维护道路，一般宽5m；以下外坡每6m增设一级马道，一般宽2m。挖方渠道开口线或填方渠堤坡脚线外两侧设保护范围，一般宽13m，主要由防护堤、防护林带、截流沟、保护围栏组成。

渠道过水断面采用混凝土衬砌，主要功能是减糙、防渗；衬砌板下铺设土工膜，用于加强防渗；土工膜下布置排水系统，包括垫层、排水管、逆止阀等，排水系统的主要功能是排除地下水，保证衬砌稳定。

挖方渠道一级马道以上、填方渠道背水面渠坡，根据坡高及地质条件采用浆砌块石拱、浆砌块石框格、草皮等措施护坡，防止渠坡浅层滑动以及表面冲蚀。对河滩地填方渠道外坡，采用浆砌块石护坡。对膨胀土渠段采用换土处理措施。渠道各级马道上设置纵向排水沟，坡面上设置横向排水沟。

（2）建筑物

本标段建筑物包括：3座河渠交叉建筑物，型式为礓石河河道倒虹吸、黄土河河道倒虹吸、菜河河道倒虹吸；6座左岸排水建筑物，型式为太山庙东沟排水倒虹吸、育茂张南沟排水倒虹吸、大徐营西沟排水倒虹吸、张林沟排水倒虹吸、苇子河排水倒虹吸、小马河排水倒虹吸；9座公路桥；4座生产桥。

镇平-1标段主体工程主要工程量：土石方开挖约560万m3，土石方填筑约278万m3，混凝土约19万m3，钢筋约0.93万t，复合土工膜约89万m2。

3水泥改性土换填施工工艺

渠道水泥改性土回填施工程序如下：施工准备→碾压实验→测量放线→表土清理→土料运输→现场摊铺→碾压密实→现场检测→下层施工。

在水泥改性土填筑前，首先在室内进行改性土分类指标的相关试验，包括土的液限、塑限、天然含水量及最大干密度等。换填作业面的施工条件，对改性土进行碾压试验，选择碾压设备、碾压施工工艺、碾压控制指标。土料：采用弱膨胀土，禁止使用中、强膨胀土；土块粒径不大于10cm，其中10cm～5cm粒径含量不大于5%，5cm～5mm粒径含量不大于50%（不计礓石含量）。水泥品种：采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥质量满足《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）中的各项指标。本工程采用弱膨胀土掺水泥进行改性，水泥掺量按4％考虑（水泥改性土EDTA滴定试验），压实度不小于0.98，但不宜过压。水泥改性土采用稳定土拌和机拌和。

渠道开挖完成或填筑坡面形成后，应立即开展后续项目施工作业，避免开挖面或填筑坡面长期暴露。水泥改性土在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，以防止水泥改性土砂化。为做到处理层与边坡更好的结合，填料前，边坡面需开挖成小台阶状。台阶高为每一层铺土的厚度。水泥改性土换填过程中，从加水拌合到碾压终了的延续时间，不宜超过4h。本工程采用22T凸块振动碾，水泥改性土回填虚铺厚度30cm，碾压遍数（静压2遍振动碾压6遍），碾压过程中如有弹簧土、松散土、起皮现象，应及时翻开重新碾压并检测合格。雨天施工特别注意天气变化，勿使水泥和混合料受雨淋。降雨时应停止施工，已摊铺的水泥改性土应尽快碾压密实。

4特殊地段施工

渠堤分段施工及堤身与其它土坡相接时，坡度缓于1：5时以斜坡相接，高差大时采用台阶连接，台阶宽度不小于2m；在填土前，用钢丝刷等工具，清除建筑物表面的乳皮、粉尘、油污等物，后将建筑物表面洒水湿润，并边涂刷浓泥浆、边铺土、边夯实。泥浆涂刷高度与铺土厚度一致，并与下部涂层衔接，严禁泥浆干涸后再铺土夯实。泥浆的浓度为1：2.5～1：3.0（土、水重量比），涂层厚度为3～5mm；使用不同类型的夯具，配合人工做到贴边夯实；刚性墙两侧的填土，保持平衡上升。每层铺土厚度根据所采用的压实方法和效果确定，但不大于30cm，而铺放和压实时所产生的压力不会引致构筑物及公共设施的扰动或损坏。排水管周围的土料，用手夯机械或蛙式夯机将填料压实。

对于超填的余料需经试验论证其作为填筑再利用料的可行性后方可再次利用作为填筑料源。超填的余料在削坡后运输至指定位置堆存，采用防雨布等进行覆盖保护，防止其水分变化，以便再次填筑利用。再次利用填筑前，需重新加水回拌，检测合格后再次利用。

5结语

综上所述，作为公路施工常见路基填料，膨胀土因其自身性特点，无法直接用于路基填筑施工。为保证路基填筑质量、提高路基强度及稳定性，必须选取科学有效的措施予以处理。渠道膨胀土换填采用水泥改性土填筑，不仅减少外运的可利用土，还会对渠道范围内的弱膨胀土进行二次利用，减少工程投资加快施工进度，缩短施工工期，具有良好社会、经济效益。

参考文献

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[2]曾华祥，杨晓博.路桥工程施工的软土地基处理技术实践研究[J].城市建设理论研究：电子版，2015，6（20）：244-244.