坡面改性土施工技術研究與應用

趙海峰，卜崇財

（中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007）

1 工程概況

引江濟淮工程由長江下游上段引水，是一項集供水、航運、生態(tài)等效益為一體的水資源綜合利用工程。引江流量300m3/s，入淮流量280m3/s。輸水干線長723km，自南向北可劃分為引江濟巢、江淮溝通、江水北送三大工程段落，共設八大節(jié)制樞紐。

引江濟淮工程（安徽段）江淮溝通段J010-2標位于淮南市壽縣境內，為江淮溝通段茶庵鎮(zhèn)至瓦埠湖段河渠工程，施工樁號為J77+070～J97+505，標段輸水渠道總長20.435km。輸水渠道底寬60m，底高程13.4m，江淮溝通段按Ⅱ級航道標準設計。

設計邊坡1∶3，設計渠底高程13.4，設計底寬60m，在樁號J93+625～J94+125范圍內右岸渠底及邊坡采用4%改性土換填，厚度為1m。

2 坡面改性土施工關鍵技術

2.1 施工工藝流程

膨脹土保護層開挖→排水溝槽開挖→排水管鋪設、粗砂回填→進占法卸料→推土機平料→測松鋪厚度、平整度→靜碾2遍→動碾6遍→環(huán)刀法取樣檢測壓實度→實測碾壓后高程→監(jiān)理驗收合格進行下一層施工

2.2 改性土土料拌和

換填所用水泥土，采用外摻法，水泥摻量為4%，該工程水泥選用旋窯年產量超過100萬t的大型水泥企業(yè)生產的水泥，水泥品種為P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥，但應購買初凝時間較長的水泥，以便拌和及壓實。本工程水泥土換填所用原土料為無膨脹性土或弱膨脹土，弱膨脹性土的自由膨脹率應小于65%（優(yōu)先采用小于40%的非膨脹土）。土塊粒徑不宜大于10cm，其中5～10cm粒徑含量不大于5%，1～5cm粒徑含量不大于40%。土料取自排泥場或就近干挖段開挖的可利用料的土料。

土料取自35#排泥場及J93+625～J94+125段開挖的可利用料的土料。將土料拉運至改性土拌和站后采用旋耕機、路拌機破碎并翻曬，土料翻曬過程中及時測定含水率，當土料含水率滿足要求后采用彩條布覆蓋，防止土料水分流失或被雨水浸泡。

2.3 土料含水率控制

由于土料破碎機在破碎土料時要經過一道篩網，如果土料含水率偏大，會造成篩網被堵塞，將無法進行土壤的破碎，因此土料破碎前需嚴格控制土料的含水率，土料含水不能過大；施工前土料含水率控制在15%±3%為宜。

2.4 土料破碎

將土料經碎土機破碎、過篩，對過篩的土料進行篩分，檢驗其1～5cm顆粒含量不大于40%，5～10cm粒徑含量不大于5%，土塊粒徑不大于10cm，運送至攪拌站料倉。

2.5 改性土配合比

水泥改性土拌和站是采用比例配比，按每小時總拌和產量系統(tǒng)自動控制各部皮帶、螺旋機轉速來完成水泥土的拌和。

經過試驗方案，最終確定4%改性土配合比為土料1∶土料2∶水泥∶水=46∶46∶8∶3，其中土料1和土料2分別裝在1#倉和2#倉，在施工中兩個土料倉同時給料拌和；由于在實際施工中，土料的含水量是不確定的，因此在拌和前，需對拌和用土進行含水量檢測，然后再根據試拌結果，調整出施工配合比；施工中，應嚴格按照試驗室下發(fā)的配料單進行配料，嚴禁私自更改配合比。

2.6 改性土的檢測

將拌和后的改性土取樣做EDTA滴定，檢測其均勻性及改性土含水率，經檢測滿足要求后，方可進行攤鋪、碾壓。施工初始階段由于技術、工藝還不夠成熟，建議改性土拌和站每次拌和量不大于600m3，水泥改性土抽查檢測不少于6個試樣，每個抽樣檢測的樣品重量不輕于300g，隨著施工工藝的成熟，后續(xù)施工可逐漸適當減少，但改性土水泥摻量平均值不得小于設計摻量，標準差不大于0.8。

2.7 改性土料攤鋪與鋪土厚度的控制

土料攤鋪之前，測量人員先對基面進行斷面高程測量、記錄，并做明顯的標識，土料初步攤鋪完成后，用插釬法測量改性土實際攤鋪厚度，若高出設計攤鋪厚度，可采用人工與推土機相配合的方式調整其攤鋪厚度，直至滿足擬定的設計厚度要求；若改性土實際攤鋪厚度達不到設計厚度，可采用反鏟和人工相配合的方式調整攤鋪厚度，直至達到設計攤鋪厚度。

為保證坡面壓實度，以及考慮碾壓設備的工作面要求，4%改性土坡面鋪土時需進行超填，超填土料按照1∶1.5坡比放坡，改性土換填厚度以設計坡腳為基準，隨著坡面的不斷抬升，超填部分隨大面平起，但坡面頂部超填寬度不得小于30cm，超填部分可為改性土料填筑面的保護層，在河渠工程混凝土襯砌施工前利用機械和人工進行削坡修整，直至達到設計邊坡線。

2.8 碾壓

（1）改性土碾壓參數(shù)。改性土換填部位采用進占法分層攤鋪，鋪層厚度為30cm，碾壓8遍（靜碾2遍，振動碾6遍），行走速度一般為2.0～3.0km/h；根據碾壓試驗得出此結論。采用進退錯距法沿渠道軸線方向碾壓，碾壓時縱向重疊寬度不小于0.5m，橫向碾壓重疊長度不小于1.5m；在施工中4%改性土按最優(yōu)含水率的1%～3%進行控制，改性土在氣溫較高時，土料含水率控制較大值；氣溫較低時，土料含水率控制較小值。

（2）碾壓方法。改性土碾壓按照試驗確定的施工參數(shù)采用22t光面振動碾靜碾2遍，動碾6遍，最后再用22t振動碾碾壓1遍，保證上下層結合良好。碾壓時沿渠道軸線方向進退，碾壓時縱向搭接寬度不小于50cm，橫向碾壓搭接長度不小于1.5m，在施工過程中一定要加強碾壓質量，嚴格執(zhí)行碾壓遍數(shù)，加大檢測力度，防止在碾壓過程中出現(xiàn)漏壓、欠壓和過壓等現(xiàn)象，同時上、下層分段位置要錯位碾壓。如改性土碾壓出現(xiàn)漏壓虛土層、干松土、彈簧土、剪力破壞和光面等不良現(xiàn)象，要根據現(xiàn)狀及時處理，直至達到設計標準。

（3）碾壓時間要求。為保證碾壓質量，4%改性土自拌和出口至填筑碾壓的時間宜控制在4h之內完成質量檢測。

（4）接頭部位和邊角部位碾壓。每段的接頭部位結合面處理成為1∶6的坡度，死角和接頭部位處大型碾壓設備碾壓不到或易漏壓的部位，采用人工小型振動沖擊夯夯擊夯實。

（5）層間結合面處理。改性土換填部位每層之間若不能及時跟進的，要及時對填筑坡面和填筑基面做好防雨和保濕等保護措施，并嚴禁在其上行走大型設備，若需要大型設備行駛，需提前進行防護或在填筑前將其挖出，換填處理。由于施工區(qū)域雨水較多，因此改性土換填施工時要提前關注天氣預報等氣象信息，降雨時要立即停止施工，盡快將已施工面碾壓密實，采用防雨布等防雨設施覆蓋，以防止雨水沖刷，并在改性土施工區(qū)域內修建臨時排水設施，確保地表水不進入施工區(qū)域。

改性土邊坡結合面既是換填關鍵部位，又是質量薄弱部位，換填前在原河渠邊坡上逐層用推土機進行開蹬處理，臺階高為每一層改性土鋪土的厚度（虛鋪）。

（6）取樣檢測。在改性土攤鋪碾壓完成后，即可采用環(huán)刀法進行取樣試驗，取樣頻次為每150m3取1個點，且每層不少于3個點，檢驗碾壓層壓實度；土體取樣合格并報監(jiān)理工程師批準后方可進行下一層的施工。

3 質量控制要點

水泥改性土填筑施工前，對所需土料場的土料質量進行全面的試驗復勘，復勘的試驗參數(shù)和取樣數(shù)量同改性土換填。

水泥改性土在換填施工過程中出現(xiàn)的共性問題有以下幾點：改性土土料拌和不均勻，層間結合面風干、漏壓、彈簧、剪切破壞等。在施工過程中需采用以下方式進行預防：

（1）對于固定的改性土拌和機，為保證改性土拌和的均勻性，需嚴格控制土料的粒徑，嚴格控制拌和時間，拌和時間需通過試驗來確定。

（2）改性土換填時采用進占法施工，由于改性土換填的厚度較小，填土時土料運輸車輛在同一工作面上反復碾壓，易造成局部土料剪切破壞或形成彈簧土，因此在改性土邊坡?lián)Q填時，為減少運輸車輛對填筑面的反復碾壓，需采用推土機攤鋪，且在運輸過程中不得對同一部位反復碾壓，需對進填筑面運輸路線輪換。

（3）改性土層間結合面處理，在改性土碾壓前，因受天氣影響而使填筑層表面風干很快。為保證層間結合面，在對上一層鋪土時，需要對下一層面灑水。

（4）改性土水泥摻量、拌和均勻度、土料含水量、粒徑、拌和用水量、拌和遍數(shù)等參數(shù)是否嚴格按設計指標進行，會直接影響水泥改性土的施工質量。在制備水泥改性土時必須嚴格按照選定的實驗參數(shù)進行拌制，嚴格進行試驗檢測。

（5）改性土在拌和站拌制完成后，需要在拌和站取樣檢測拌和質量是否滿足設計要求，檢測時主要檢測改性土拌和均勻度以及水泥摻量、土料含水量是否滿足設計要求。

（6）在攤鋪時改性土含水率高于最優(yōu)含水率的1%～2%，以彌補在改性土攤鋪及碾壓過程中的水分損失。

（7）改性土換填過程中，從拌和站到換填工作面的時間不宜超過4h。碾壓過程中如果改性土出現(xiàn)彈簧土、松散土、起皮等現(xiàn)象，要及時處理，直至碾壓并檢測合格，方可進行下道工序。

（8）由于本區(qū)域雨水頻繁，因此在雨季施工時要及時關注天氣預報和氣象條件，防止改性土被雨水淋濕，要提前在坡面以外修建截排水溝，下雨時要立即停止施工，已經攤鋪的改性土料的工作面要快速碾壓，并及時覆蓋相關的工作面，防止雨水沖刷。

4 結束語

改性土施工時主要的施工工序包括原狀土料運輸、碎土、拌制、運輸、碾壓、削坡等多個工序，在施工過程中需加強各環(huán)節(jié)的組織和質量控制。文章結合現(xiàn)場施工情況，特總結了相關經驗，供后續(xù)工程施工參考：第一，必須保證土料參數(shù)滿足設計要求，土料場開采和運輸均很便利；第二，要保證廠拌設施的拌制質量和效率；第三，在雨水較多地區(qū)進行換填時必須提前在設計邊線以外修建截排水溝，防止雨水淋濕改性土工作面；第四，嚴格控制換填厚度，保證換填質量，投入足夠的設備資源和人力資源，以最低的成本實現(xiàn)最佳的功效和效益。