南水北调中线工程改性土削坡余料的利用

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1、南水北调中线工程改性土削坡余料的利用摘要：南水北调中线工程为解决部分标段因膨胀土渠道开挖保护回填缺少合适土料，进而采用水泥改性土换填施工；为保证换填面碾压密实度和机械安全作业宽度，渠坡每层换填需要有一定的超填宽度。在渠坡衬砌施工前，需将坡面削至设计边线，因此就造成了改性土削坡预料的产生。如不解决好削坡余料的利用，将会造成大量资源和资金的浪费。关键词：膨胀土；改性土；削坡；余料；利用；部位Abstract：Themodifiedswellingclayreplacedcohesivesoilisusedinsomebiddedsectionsofswellingcl

2、aycanalinthemiddlerouteofsouthtonorthwatertransferredprojectduringtheprogressofchangingandfillingslopeonit,duetolackmaterialorlonglengthofhaulincreasingcost・Togetenoughcompactdensityandsafetyworkingsurface,eachfillinglayershouldhaveextrawidthoutsideofdesignline.Beforetheliningonslope,

3、weshouldcutofftheextraslopetodesignpart,theresidualmaterialwillbeproductedinthisprogress・Iftheresidualmaterialresourceandfunds.Keywords：Swellingclay；modifiedswellingclay；cutslop；residualmaterial；utilization；position中图分类号：TV5文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）概述南水北调中线干线工程在建项目总长1125km,共53个土建设计单

4、元工程、166个施工标段；有膨胀土（岩）的渠段累计长约368km,占在建项目总长度的33%o其中：弱膨胀土渠段长213.075km,挖深V15m的中膨胀土渠段长100.513km,挖深15m的中膨胀土渠段长28.896km,强膨胀土渠段长25.588km。初步设计阶段，经多方案比选论证，对膨胀土（岩）渠道采取放缓渠坡和对膨胀土（岩）渠床换填保护层的措施处理，后经现场试验和分析研究，并针对膨胀土（岩）的特性以及膨胀土（岩）渠坡失稳的机理和现象，为了进一步提高工程的运行安全度，对处理施工进行了优化设计，重点是对强膨胀土（岩）渠道和挖深215m的中膨胀土（岩）渠道在原换

5、填保护层的基础上，根据开挖后的地质情况增加了水泥改性土换填、边坡抗滑桩和部分坡面钢轻梁系，以加大保护力度。水泥改性土换填的渠段分布在19个设计单元（占总设计单元的35.8%）,54个土建施工标段内（占总施工标段的32.5%）,需要改性土换填的渠段累计长度约300.22km,占膨胀土渠段的81.6%；水泥改性土填筑量约3225.62万m3。使用改性土的原因膨胀土中含有较多的粘粒和亲水性较强的蒙脱石或伊利石等矿物质成分，因此膨胀土就具有了这些矿物质成分所具备的物理特性，遇水膨胀，强度降低；失水干缩，强度增强。膨胀土的液限、塑限和塑性指数较大，压缩性偏低，在天然含水率状

6、态下处于较坚硬的状态，遇到外部环境变化，膨胀土的物理特性会使其展现出很强的力学特性。膨胀土遇水膨胀，其扩张力会使渠道的衬砌版被顶出或拉裂；膨胀土失水收缩，会使已开挖成型的渠道产生滑塌。因此，膨胀土渠坡易产生溜塌和滑坡等严重事故，还会产生收缩开裂、膨胀、松散、剥落等病害，对工程建设和后期运行潜在严重的破坏性。填筑土料掺加3%〜6%的水泥改性是最有效的降低自由膨胀率的方法。水泥的掺入改变了膨胀土的结构和化学成分，从而改变了膨胀土的物理力学特性，进而有效的降低了自由膨胀率的方法。水泥改性土用于膨胀土挖方渠道的渠坡填筑和弱膨胀土填筑渠堤的外侧保护层填筑，隔绝膨胀土，尤其是

7、强膨胀土与大气环境接触，避免因外部环境变化致使膨胀土体物理性质发生改变，造成工程破坏或无法正常运行。因此水泥改性土的应用能够有效的起到保护渠床的作用。同时水泥改性土进行的填筑应满足相关设计要求，改性土的抗剪强度应满足自身稳定及其与被保护体结合面上的抗滑稳定要求。由于黄河以南的大部分地区及黄河以北的部分标段所在区域无法获得自由膨胀率