路拌法砂质渠坡水泥改性土回填试验

潘旭锋，马鹏杰

(南水北调中线干线工程建设管理局河南直管项目建设管理局，河南 邓州 450018)

南水北调中线一期工程黄河南潮河段渠道开挖，因两岸边坡存在部分黏粒含量＜10%的沙土，易造成边坡失稳，影响渠道通水安全，设计要求挖除垂直渠道边坡80 cm的沙土层，采用水泥改性土分层碾压回填密实。设计要求水泥改性土回填压实度指标≥98%。由于工艺试验对工程施工有指导性的作用，在水泥改性土回填施工前，需要先期进行。

1 工艺试验前期准备

1.1 工艺试验情况简介

做回填工艺试验的地点选择在具有代表性的潮河7标。潮河7标设计桩号 SH(3)172+500～SH(3)179+227.8，标段长度6.728 km，砂质渠坡改性土换填6.526 km，80万m3。

1.2 试验区域选择

试验区桩号为SH(3)177+840～SH(3)177+870，土料为潮河7标内已存可用土料。试验区选取水泥掺量为2%，铺土厚度为30 cm，含水率分别为最佳含水率+1%及最佳含水率 +2%，共4 个矩形试验组，编号为 1、2、3、4，每个区长15 m，宽10 m。

1.3 设备配置

投入主要设备见表1，根据以前相同工程经验，投入设备能满足填筑试验要求。

表1 投入主要机械设备计划表

1.4 水泥土击实试验获得参数

掺水泥(P.O 42.5)2%的水泥土，最大干密度1.82 g/cm3，最佳含水率12.1%。

2 碾压试验数据统计分析

第一遍采用静压，然后采用振动碾压。一进一退算碾压一遍，搭接30 cm。

2.1 水泥土碾压试验含水率

水泥土碾压试验含水率见表2。

表2 水泥土碾压试验含水率表

续表2

2.2 压实度与碾压遍数汇总统计表

压实度与碾压遍数汇总统计表见表3。

表3 压实度与碾压遍数汇总统计表

2.3 水泥掺量控制方式

1)根据试验检测结果，计算每层土料摊铺30 cm(松铺)，一袋水泥(50 kg)的摊铺面积如下:A=L×a=m/ihp。式中:A为一袋水泥的摊铺面积(根据计算其值为5.6 m2);m为一袋水泥的质量(其值为50 kg);ρ为松铺土料的干密度，kg/m3(由试验室测得其值为1 490 kg/m3);i为水泥掺量值(其值为2%);h为虚铺厚度(其值为30 cm);L为摊铺长度(可取值为2.8 m);a为摊铺宽度(可取值为2 m)。

2)根据上式计算的一袋水泥(50 kg)的摊铺面积，在摊铺土料顶层洒出石灰灰格，控制每个灰格一袋水泥。

3)水泥袋分放完毕后，拆开水泥袋后人工用刮板均匀摊布水泥，然后采用路拌机拌和均匀。

2.4 含水率控制方式

1)湿土不需要加水拌制水泥土时的含水率计算(可利用土料掺2%水泥土，含水率控制为最佳含水率+1%)。

假设湿土的质量为1 000 kg，设其含水率为X，则:

干土质量:M土=1 000×1/(1+X)

水的质量:M水=1 000X/(1+X)

则水泥的掺量M灰=M土×2%，因此M水=(M土+M灰)×(12.1%+1%)

得出:1 000×X/(1+X)=[1 000/(1+X)]×(1+2%)×13．1%，解得 X=13.4%。

根据上式得出可利用土料掺2%水泥土，含水率控制为最佳含水率+2%时的含水率为14.4%。

2)试验前，由试验室对土料含水率进行检测。检测得出的含水率如果＞X，则对土料进行晾晒，并每隔数个小时对晾晒的土料进行含水率检测，直至土料含水率略高于X值为止，然后运往试验区进行试验。检测得出的含水率若＜X，则在弃土场以洒水的方式使土料含水率略高于X值。可采用洒水车洒水，以压力水和压缩空气混合以雾状喷出，使洒水均匀。为保证洒水后水和土料掺拌均匀，可用拖拉机牵引圆盘耙使其掺合均匀。含水率调整公式为:

式中:V表示单位体积内需要的补充水量理论值，kg;W表示土料的含水率，%;X表示土料不需要加水拌制水泥土时的含水率，%;ρW表示填土碾压前的密度。

3 试验结论

通过碾压试验确定以下参数:

1)拌和方式:路拌法;

2)铺土方式:机械铺土;

3)含水率控制:根据试验数据可知，含水率控制为最佳含水率+1%及最佳含水率+2%都可满足要求。由压实度值可知，碾压前水泥土含水率控制在最优含水率+1%附近更优，含水率控制偏差范围为12.7%～14.4%。为达到将水泥土含水率控制在偏差范围内的目的，需对土料含水率进行控制，根据计算，土料含水率偏差范围可控制在13.4%～14.9%之间(考虑土料装运及摊铺过程中含水率损失为0.2%～0.5%);

4)铺土厚度:30 cm;

5)碾压遍数:静压1遍，强振3遍;

6)压路机行走速度:2 km/h;

7)松铺系数:1.197。

[1] DL/T 5355-2006水利水电工程土工试验规程[S]北京:中国水利水电出版社，2006.

[2] DL/T 5129-2001碾压式土石坝施工规范[S]北京:中国电力出版社，2001.

[3] SL260-200X堤防工程施工规范[S].北京:中国水利水电出版社，1998

[4] JTG_F10-2006公路路基施工技术规范[S].北京:人民交通出版社， 2006.