响水涧抽水蓄能电站下水库库区利用开挖弃土快速固结施工方法研究

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1、响水涧抽水蓄能电站下水库库区利用开挖弃土快速固结施工方法研究刘剑（中国安能建设总公司响水涧工程项目部安徽芜湖241082）[摘要]主要介绍对工程开挖弃土Q4土掺加不同比例生石灰的物理性质、压实特性、变形特性、强度特性的试验研究，通过试验提高Q4土的各物理特性，从而达到Q4土快速固结的目的。[关键词]Q4土快速固结响水涧抽水蓄能电站1概述安徽响水涧抽水蓄能电站下水库位于浮山东面的湖荡洼地，由开挖库盆填筑围堤而成。施工作业主要是土方开挖、填筑和弃土，开挖时需作好施工机械的防陷措施，确保施工通道的畅通。库盆33及围堤土石方开挖合计890万m，其中Q3土及

2、石方开挖工程量约266.8万m，Q4土开挖工程量约3623.2万m。Q3土主要用于围堤填筑。Q4地层为第四系河湖相沉积物，主要为淤泥质粘土夹泥炭层，压缩模量值较低，为2.3～3.7MPa，属高压缩性土；Q4地层强度均较低，承载力特征值为45～60kPa。其分布范围和厚度变化较大，作为堤基易产生不均匀沉降及变形问题。Q4土弃于库区周边渣场造田区。由于每块料场面积较大，弃渣区基本为Q4土弃渣，在料场区及弃渣区需要有交通道路作为施工期通道，为此要用高含水率Q4粘土修筑料场区道路。高含水率Q4粘土取样到实验室测得的含水率在26%～28%，远高于可压实范围。

3、为了能够快速降低含水率、提高强度并改善压实特性，项目部委托河海大学岩土所对Q4土料进行快速固结试验。本文主要介绍通过掺生石灰对Q4土的物理性质、压实特性、变形特性、强度特性的试验研究，从而达到Q4土快速固结的目的。2Q4土物理性质及砂化试验从下库库区取得的Q4高含水率粘土到实验室的初始含水率为26%～28%。比重2.71，液限35.04%，塑限20.42%，塑性指数14.6。其颗分曲线如图1所示，属低液限粘土。从图2的颗粒分析成果可见，Q4土的粘粒含量约18%。100908070605040302010小于某粒径之土质量百分数(%)010.10.0

4、10.001土粒直径(mm)图1Q4土料颗粒分析曲线在天然含水率的土体中掺加不同剂量的生石灰三天以后，土体的状态都发生了明显的变化，主要是粘性降低，土体朝散粒方向变化，工程上称作砂化。素土呈泥块状，用手捏只发生形状改变，土体不能被压实。Q4粘土掺石灰后，土体脆性增加，土块用手能捏碎。且随着灰剂量增加，土块越来越容易捏碎，表明在外力作用下越来越容易碾压。4Q4高含水率粘土和改良土的压实特性4.1试验目的从砂化试验可见，Q4素土含水率高，在现场难以压实，当用Q4土料修筑工区道路时，需要对土体进行改良。工程上用的最多的改良粘土的材料就是石灰和粉煤灰。本研

5、究从有效性和经济性考虑，仍然以研究石灰和粉煤灰改良Q4粘土特性为基本立足点。在室内采用轻型击实试验的方法，研究高含水率粘土以及掺加生石灰、粉煤灰后的改良土在一定击实功作用下，不同含水率时的干密度变化规律。用以确定土体的最大干密度和相对应的最优含水率。研究素土和稳定土的压室特性和含水率合理控制范围，指导工程施工。4.2试验方法本次试验分为五种土样：素土，素土+5%生石灰，素土+3%生石灰，素土+4%生石灰+10%粉煤灰，素土+2%生石灰+10%粉煤灰。其中素土+5%生石灰，素土+3%生石灰分别焖料3天；而素土+4%生石灰+10%粉煤灰，素土+2%生石

6、灰+10%粉煤灰首先加石灰焖料三天，再加粉煤灰焖料两天。石灰、粉煤灰所占比例都是对天然湿土的比例。以素土为例，取代表性土样20kg,风干碾碎,过3mm筛,将筛下的土样拌匀,并测定土样的风干含水率ω0。据土的最优含水率略低于塑限的经验，由塑限预估最优含水率。选择五个含水率制备5份试样，每份试样质量5kg，各试样间含水率相差2%～3%。加入需要的水拌和均匀后，密封静止一昼夜后，对不同含水率试样依次进行击实试验，得到各试样的湿密度、含水率，计算得到干密度；画出击实曲线，得到最大干密度ρdmax和对应的最优含水率ωop。4.3试验成果经Q4高含水率粘土和改

7、良土的击实试验结果如下。3Q4素土的最大干密度为1.73g/cm,最优含水率18.03%。素土最优含水率比天然土低8%～10%，在施工现场难以将土的含水率降低到合适的碾压范围，因此难以压实。同时，天然含水率的素土强度低，作为弃土区和取土到弃土区临时道路路基填土容易破坏，在通车过程中易出现翻浆、开裂、滑动等问题。采用3%生石灰改良土、5%生石灰改良土和2%生石灰+10%粉煤灰改良土的最优含水率均在23%到324%之间，改良土的最大干密度在1.57～1.58g/cm,改良土的最大干密度比素土低9%～10%，改良土的最优含水率比素土提高5%～6%，仅比天

8、然土含水率低3%～5%。这表明，天然素土与生石灰拌和以后就能使土体含水率达到最优含水率附近，可以从料场拌和生石灰后直接将改