场拌改性土碾压试验探讨

2015-08-19河南水利建筑工程有限公司

河南水利与南水北调 2015年12期

□毛娟（河南水利建筑工程有限公司）

1 工程概况

本标段渠道主体工程以全填段、半挖半填段、全挖段3种形式为主。桩号37+319～39+800渠段，渠线从赵集镇冀寨村北过湍河渡槽出口起，向东止于黑白洼村南，全长2.48 km，地面高程134～137.50m，渠底板高程137.69～137.59m左右，渠道填高10～13m，为以粘性土地基为主的填方段，采用素土外包改性土的填筑方法。桩号39+800～40+900渠段，属中膨胀土渠段，长1.10 km，地面高程137～146m，挖深0～7m，填高2.50～10m，属半填半挖渠段，地面以下全部采用改性土进行换填，地面以上同全填段采用外包改性土的施工方法。桩号40+900～44+700渠段，属中膨胀土段，挖深8～19m。其中桩号41+620～44+700渠段，挖深>15m，全挖段整个坡面采用改性土进行换填。

2 试验程序及工艺

2.1 土料开挖、运输和储存

土料开采自冀寨新村土料场3#区域位置，采用1方挖掘机进行立面开挖，采用自卸汽车运输土料至2#改性土拌和站进行堆放备料，并对该土料取样进行含水率跟踪检测，同时代表性取样进行击实试验确定最大干密度为1.66 g/cm3，最优含水率为19.70%。

2.2 土料破碎工艺

通过含水率跟踪检测，不同的含水率进行破碎工艺试验，由试验室进行室内筛分试验，确定含水率在24%以内进行破碎，土块粒径含量可以达到设计要求5~10 cm不超过5%，5~5 cm不超过50%的效果。土料破碎后取样4000 g进行粒径筛分结果见如表1所示：

表1 粒径筛分结果表

通过试验，10mm以上粒径占总质量的0.00%，50～100mm粒径占总质量的0.00%，5～50mm粒径占总质量的45.90%，5mm以下粒径占总质量的54.10%。

2.3 土料、水泥拌和工艺

在确定破碎效果达到设计要求后，进行水泥改性土拌和工艺试验，对改性土拌和站的操作系统进行调试，对拌和后的土料进行EDTA滴定试验来调整水泥掺量，对出机口土料进行含水率检测来调整拌和过程中的用水量。通过试验证明，出机口含水率应根据运输距离和铺土时间来确定，一般控制在最优含水率+1%～+3%范围内。该批试验生产料经试验，水泥含量平均值不小于设计值4%，标准差不大于设计要求0.70，满足要求。

2.4 基面处理

基面表层树木、草皮、垃圾、弃土、淤泥、腐殖质土、废渣、泥炭土等不合格土全部清除。对贴坡部位进行专门处理，采用推土机把坡脚部位开成小台阶状，高度为铺土碾压厚度35 cm，以保证换填土与坡面结合密实，基面清理完成后进行碾压，测量人员对基面进行测量，试验人员采用环刀法进行基面取样，经监理验收通过后，开始碾压试验。

2.5 土方摊铺

采用自卸汽车在改性土拌和站出机口接料，把拌和完成并经室内试验水泥掺量和含水率符合要求的土料运送至试验场地外卸料，采用挖掘机上料铺土，装载机配合推土机整平，铺土边线超出碾压边线（底边线）30 cm以上，外坡按照1:1.50放坡，把土料均匀摊铺在试验场地中，松铺厚度分别为30 cm、35 cm、40cm；摊铺完成后采用定桩挂线法检测铺土厚度，人工将不合格部位整平，控制在设定厚度的+0～-5 cm，然后测量员对平整度和高程进行测量检查，每区均匀分布12个点。

2.6 土料保护

在改性土已完成摊铺但是还未碾压时，应采取措施进行覆盖保护，做好防雨和保湿等措施，防止土料因为机械调配导致的长时间等待而含水量损失，采用防雨布对已拌制土料进行覆盖，振动碾压一部分掀开一部分，有效地保障土料的含水量。

2.7 压路机碾压

土料整平经监理认可后采用22 t自行式凸块碾进行碾压，确定压实参数控制碾压遍数和速度，碾压过程中由专人负责记录碾压遍数和行驶速度，振动碾应平行渠道轴线方向行进，经专人秒表测速，压路机行走速度为1.80 km/h，不超过2 km/h，相邻碾压轨迹搭接不低于50 cm；先静压2遍后，再分别进行动压4遍、6遍、8遍（自行式振动碾一来一回各为一遍）等不同参数，确保碾压均匀，无漏压、少压现象。

2.8 取样检验

每区静二动四、静二动六、静二动八每套参数完成后分别进行环刀取样，取样均匀分布，每区12个测点，取样取压实层的下部1/3,送工地试验室进行室内含水率、干密度等项目检测；分别对压实后高程进行测量，以计算压实系数；同时挖探坑检查结合层结合是否良好，改性土与坡面结合部位是否良好，压实层有没有剪切破坏等现象。对碾压成型的土料取样立方体送黄委会检测中心进行室内试验，测试改性土的压缩系数、压缩模量、渗透特性、抗剪强度等指标。

3 试验分析

3.1 试验数据分析

3.1.1 碾压试验结果

水泥改性土碾压试验，过程由现场监理全程旁站，试验结果由工地实验室进行试验，试验区高程由测量人员控制，质检员全程检查土料、铺土厚度等项目。静压2遍，动压8遍。一区30 cm厚，含水率21.60%，湿密度2.00 g/cm3，干密度1.65 g/cm3，压实度99.30%；二区35 cm厚，含水率21.30%，湿密度1.99 g/cm3，干密度1.64 g/cm3，压实度99.00%；三区40 cm厚，含水率21.40%，湿密度1.98 g/cm3，干密度1.63 g/cm3，压实度98.20%。

3.1.2 碾压遍数与沉降量、干密度曲线

根据碾压试验数据，进行试验结果分析，通过分析得出碾压遍数与沉降量、干密度及压实度关系曲线。如图1所示：

3.1.3 松铺系数根据实验结果计算分析。得出不同铺土厚度松铺系数，松铺系数如表2所示。

3.2 试验论述

图1 碾压遍数与沉降量、干密度及压实度关系曲线图

表2 松铺系数表

根据以往施工经验及渠堤填筑碾压技术标准，该标段采用22 t自行式凸块振动碾，以满足高含水量细料土的碾压需要，同时满足层间结合要求。

在含水量控制上，通过中国水利水电第五工程局试验中心试验室6标工地试验室对土料进行试验得出最优含水率为19.70%。含水率控制在设定的含水率范围内（最优含水率-2%～+3%）进行碾压。碾压前，作业面摊铺平整，含水量在设定含水量范围内，松铺厚度基本一致。第1、2遍为静压，行驶速度为Ⅱ挡，相邻碾压轨迹搭接不低于50 cm；第3～8遍为振动碾压，重振Ⅰ挡350 kN激振力，行驶速度为Ⅰ挡，相邻碾压轨迹搭接不低于50 cm。根据各层碾压前后标高测量结果，平均松铺系数取1.33。干密度检测采用环刀法，即在压实层下部1/3处取样，压实度结果≥0.98。

3.3 施工时应注意事项

第一，土料破碎效果必须达到设计要求，否则水泥拌和不均匀。第二，拌和过程中应根据需要适当补水，否则容易导致含水量偏低而压实不到位。第三，铺土厚度必须控制在设定厚度的+0～-5范围内，不得超厚。第四，对不能及时碾压的土料应采用防雨布覆盖，防止含水量损失。

3.4 试验结论

根据改性土拌和试验数据分析，该破碎机和拌和机可以生产满足工程需要的改性土料；根据碾压试验数据的分析，当通过拌和机出场的土料含水率在19.70%～22.70%时：虚铺30 cm（厚）采用22 t自行式凸块振动碾碾压静2动6、静2动8都能达到压实度≥0.98的设计要求。虚铺35 cm（厚）采用22 t自行式凸块振动碾碾压静2动6、静2动8都能达到压实度≥0.98的设计要求。虚铺40 cm（厚）各种组合参数都不能达到压实度≥0.98的设计要求。本着降低成本、经济高效、方便施工的原则，推荐松铺厚度30～35 cm，碾压8遍（静2动6，自行式凸块振动碾行走一来一回各为一遍）的施工参数。