甘肃省会宁县新堡子蓄水池水泥土垫层施工浅析

汪生琪

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃 兰州 748000）

新堡子蓄水池位于会宁县郭城驿镇新堡子村，工程区地貌形态为冲积平原区，表层至1.6 m 为腐殖质土和耕植土，植物根系发达，结构疏松，1.6 m～4.5 m 第四系新世（Q42）新近堆积的风积黄土，结构均一，属于强湿陷性黄土，4.6 m～13.8 m 为第四系上更新世（Q3）新黄土，具有强湿陷性，使得该工程水泥垫层的施工质量得不到保障。为防止软弱地基对蓄水池产生不均匀沉降破坏，对该地区地质条件下的水泥土垫层施工进行分析具有重要意义。故本文结合引洮供水一期工程中会宁县新堡子蓄水池施工概况，分析施工中土料、水泥的原始性能，并对水泥用量进行计算，从基底验收、水泥土摊铺、压实、坡面水泥土施工几方面进行分析。

1 工程概况

新堡子蓄水池是一座引水式矩形水池，是甘肃省引洮一期工程会宁北部供水水源工程的控制性工程，设计库容为47.8 万m3。蓄水池拟建在关川河左岸的二级阶地上，地势平坦，地面标高在1353.7 m～1359.6 m 之间，紧靠郭（城）～巉（口）公路，交通便利。主体结构由进水部分、蓄水池、取水部分、排空部分等建筑物组成。池底长度244 m，宽度180 m，池底高程为1547.50 m，池顶高程1557.50 m，池坡坡比1∶2.5。采用两布一膜复合土工膜防渗，表面采用C20 砼预制块衬砌防护。

水池基底为湿陷性的风积黄土。为降低黄土的湿陷性，设计要求对基底范围内的原基础进行翻夯处理，处理厚度为2.5 m，然后在原土翻夯上部铺筑30 cm 厚10%水泥土垫层，作为防渗土工膜和砼预制块衬砌的稳定层。蓄水池基础结构尺寸见图1。

图1 新堡子蓄水池基础处理剖面图

2 原材料性能及用量

2.1 土料性能

为有效掌控土方工程的挖填均衡，将土料场预先拟定为蓄水池的开挖料。土料开采前抽取6 组原状土样，对其进行击实试验，掌握土料的天然含水率、风干土重量、最优含水率等指标。

检测结果表明，土料的天然含水率为8.6%～9.3%，与最优级含水率13.2%有一定的差距。为满足水泥土拌和要求，施工前，在预开采土料顶部开挖井字型沟道，安排专人进行注水，对土料进行提前湿润闷料，以保证土料的含水率处在最优含水率的－1.3%～2%之间[1]。

2.2 水泥性能

水泥选用中材集团宁夏石嘴山赛马水泥有限责任公司生产的42.5 级普通硅酸盐水泥，为新近出厂的水泥，具有出厂合格证和检验报告。水泥进场后，随机抽样送实验室进行复检，水泥的各项性能应满足《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007 的要求。

2.3 水泥掺量确定

水泥土中水泥的实际掺入量，必须严格遵照施工规范和设计要求来确定，在满足设计要求的前提下，以经济实用为目的加以确定。综合分析，水泥掺入量按以下计算公式确定：

式中：mc为掺入水泥的重量，kg；ω 为土的天然含水率，%；ω0为风干土的含水率，%；α 为水泥土掺入比，%；m0为风干土的质量，kg。

3 施工方案布置

新堡子蓄水池东侧设置水厂净化车间，结构复杂，施工进展缓慢，与蓄水池间设有取水、放空等连通建筑物，施工时易相互干扰，不便协调。经分析确定为：水泥土垫层施工先从西侧坡面开始，按先坡面后池底，由西往东的顺序施工，防止人为干扰影响进度，并有效减少机械对水泥土重复碾压和损伤。

水泥土垫层设计厚度为30 cm，分为两层施工。完成第一层的碾压后及时进行第二层施工，第二层铺料前，用四铧犁对已压光面进行刨毛处理，刨毛深度应不少于3 cm，然后对刨毛面洒水湿润后开始上一层的施工。

4 水泥土垫层施工

4.1 基底验收

水泥土摊铺前先对基底进行验收，验收合格后方可进行水泥土料的摊铺。基底的压实度应满足设计要求，坡面已消坡成型，平整度达到设计要求，无浮土、碎石及其它杂物。铺料前，应对基底表面进行洒水湿润，增强基底与水泥土垫层的结合力。

4.2 水泥土摊铺、压实

水泥土的摊铺采用推土机进行。摊铺前，先在铺设区域内堆置一定数量的厚度控制土平台，平台用人工堆置，用水准仪逐一测放高程，平台的数量按面积为20 m2～30 m2为1个来控制。水泥土的松铺厚度控制在20 cm 以内，推土机摊铺后的铺料厚度控制在18 cm 以内。铺料过程中，及时用钢钎检查铺料厚度，抽检的频次按8 个/100 m2～10 个/100 m2控制。碾压完成后，根据取样检测成果以及对压实度、含水量和碾压遍数等关系曲线的综合分析[2]，最终确定的碾压参数见表1。

表1 碾压参数汇总表

4.3 坡面水泥土施工

（1）坡面水泥土的运输。坡面水泥土运输采用综合运输方式进行，即下段坡面的拌和料用50 型装载机运输，上段坡面的拌和料用自卸车运输至池顶后，用推土机逐一摊铺在坡面上，坡面预先用木桩布置铺料厚度控制网，铺料过程中严格控制铺料厚度，严禁出现超厚层现象。

（2）坡面水泥土的碾压。水泥土碾压采用牵引式振动碾进行。碾压机械的配备见图2。推土机A 为牵引机，推土机B 为导向机，碾压机械为振动碾。碾压时，推土机A 牵引钢丝绳索沿池顶平行行走，通过推土机B 的导向滑轮将振动碾带动沿坡面行走，在上下行走过程中完成对水泥土的碾压，完成一轮碾压后，根据轮幅的碾压重复轨迹，推土机B 进行一定的位移，进行下一轮的土料碾压。如此循环，直至完成计划的土料碾压任务。

图2 新堡子蓄水池碾压机械配置示意图

坡面碾压时，掌握好振动碾的行走速度，碾压速度过低，会造成铺料和压实工序的间断，延长施工时间，碾压速度过高，会产生推移、横向裂纹或波纹等,在后期的硬化过程中易发生龟裂现象，影响水泥土的整体稳定性。为消除裂纹，在完成碾压后，用装载机的轮胎进行一遍碾压。坡面水泥土施工时的碾压参数有别于水平面的施工参数，应根据施工中的实际情况进行适当调整，特别是对碾压机械的行走速度，要勤于观察，及时调整，防止因速度过快而产生碾压裂纹。必要时，可增加轮胎碾进行最后一遍的压光处理。

（3）水泥土养护。碾压完成6 h 后表面进行洒水养护，洒水时，要求采用高压喷枪雾状洒水，表面湿润即可，不能在坡面产生流水，防止对成型表面造成冲刷破坏。水泥土碾压完成24 h后，及时开始水泥土的消坡工作。消坡前先进行测量放线工作，准确测放坡顶及坡脚的轴线位置，放线时顺坡面的长度方向每10 m 在坡顶和坡脚埋设木桩。然后，按预定坡面的挂线高度，用水准仪准确测放木桩的挂线高度，并做好标记。

5 结语

新堡子蓄水池水泥土施工历时两个月，共完成水泥土垫层铺筑24765 m3。施工中自检取样1254 组，第三方试验室抽检取样748 组，检测的干密度、压实度等试验数据均满足设计指标。水泥土施工完成后，及时进行防渗土工膜铺设和砼预制块的衬砌施工。工程完成至今，已通过多次的蓄水试运行，工程质量满足设计要求，蓄水能力达到设计目的，可为类似工程地质条件下的水泥土垫层施工提供参考。