浅谈水泥改性土换填在南水北调中线渠道工程中的应用

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1、浅谈水泥改性土换填在南水北调中线渠道工程中的应用1.中国水利水电第I■^一工程局有限公司河南郑州450000；2.黄河勘测规划设计有限公司河南郑州450000膨胀土是一种典型的非饱和土，遇水膨胀，失水收缩。工程地质条件极其复杂，处理难度大。通过采用水泥改性土做基础换填，在一定程度上提高了土体强度和承载力。水泥改性土可就地取材，降低了工程造价。木文主要阐述了水泥改性土的施工工艺技术，可供类似工程借鉴参考。关键词：南水北调中线；水泥改性土；施工技术1工程概述1.1概况陶岔渠首枢纽工程是南水北调中线一期工程输水总干渠的引水渠首，位于河

2、南省淅川县九重镇陶岔村，丹唐分水岭汤山禹山垭口南侧，也是丹江口水库的副坝。上游引渠新增护坡全长2000m,新增护坡施工高程为原初期护坡至现高程170.5m间范围，施工项目为对渠道两侧边坡高程155m〜171m护坡范围内出露的Q2粉质粘土、经地质专业鉴定部分CU粉质粘土层和Q4与Q2之间的软弱面进行水泥改性土置换，置换厚度0.6m。1.2膨胀土处理特点、难点(1)膨胀土是一种具有特殊性质的土，处理难度大，是南水北调中线工程施工面临的关键复杂技术问题。(2)水泥改性土在水利工程中应用较少，可借鉴的工程实例不多，施工工艺参数确定难度大

3、。(3)釆用水泥改性土对膨胀土渠道边坡进行换填，是确保膨胀土渠坡稳定的主要措施之一。采用水泥改性土换填具有充分利用开挖料，少开挖、少弃土，节约占地，节省投资等优点。2技术要求2.1水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级42.5,不得使用快硬水泥、早强水泥以及受潮变质的水泥。2.2土料天然土料的自由膨胀率限制在21〜65%范围内，膨胀率小于21%的天然土料可按设计要求直接采用、无需改性，自由膨胀率大于65%的土料不允许使用;改性土水泥参量根据试验结果，掺入比例一般为3〜6%。用于填筑的土料不得含有杂草、树根等有机物及块石，不得含有腐植土

4、，碾压吋土块粒径≤10cm，其中10cm〜5cm粒径含量不大于5%，5cm〜5mm粒径含量不大于50%。改性土设计指标：C值为30〜40KPa;O值为22〜24度；压实度大于0.95;最佳含水量参考值20.8〜22.8%。2.3水水泥改性土拌合用水应符合《混凝土拌合用水标准》GGj63-1989）。水泥改性土换填过程中，从加水拌合到碾压终了的延续吋间，不宜超过4小吋。3施工工艺膨胀土中含有较多的粘粒及亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，是一种遇水膨胀、强度骤减、失水干缩、坚硬而又常有收缩裂隙的高塑性粘土。而水泥改性土

5、系指将具冇一定自由膨胀率的天然土料，掺入一定比例的水泥（一般不大于8%），以改变其土料的膨胀特性。3.1换填施工对于水泥改性土，表层50cm土料挖除后，置换层开挖料全部临吋堆存在弃渣场，并根据天气情况进行翻晒处理；堆存吋根据不同的膨胀率分类存放;置换层开挖同表层土料施工，推土机、反铲开挖，反铲配合10t自卸汽车运输。根据上游引渠水泥改性土总工程量及施工条件，改性土破碎及拌合选用1GQN-200型旋耕机，该型旋耕机通过拖拉机牵引，作业宽度2.0m，耕深0.18m,3.2工艺流程（1）置换层建基面按照设汁要求开挖到位，地质编录完成，

6、基面湿润无杂物，并经监理工程师验收。(2)测量放线，为保证边坡压实，结合各施工机械作业安全等因素，在施工放样时考虑水平超填宽度，超填宽度为30cm;每层填筑前，放出填筑涂料的铺料边线，并撒上白灰线加以标示。(3)台阶开挖：各项准备工作完成之后，人工在坡面上挖出台阶，台阶高度与铺土厚度相同，为30cm。(4)土料运输：采用10t自卸汽车将膨胀土从护坡顶部运至工作面，采用“后退法”卸料，即自卸汽车每斜一次料，推土机直接进行摊铺；结合旋耕机作业深度，每次平土厚度为18cm,在摊铺过程中严格控制平土厚度；作为改性置换土原料的膨胀土应清除

7、树根、杂草、垃圾、废渣等杂物。(5)土料破碎与拌合：通过推土机带动铧式犁翻土与旋耕机碎土、拌合(艽翻土遍数及碎土拌合遍数通过生产性试验及土料均匀性等指标参数确定)。先翻土然后根据摊铺厚度与长度计算出每层土料所需的拌合水泥量，提前将置换用的水泥量备好，通过人工均匀的摊铺水泥;水泥摊铺完成后，旋耕机开始拌合，拌合吋设专人负责随吋检查拌和深度、均匀度，拌和均匀后应色泽一致，没有灰条、灰团，II水份合适和均匀，此道工序包含提前对土体翻晒或拌合时加水。(6)碾压：上游引渠碾压块长度原则上以原渠道排水沟为界，每碾压块体长度初定为100m,高

8、度根据渠道坡势而定，原则上也以原排水沟为界。碾压作业，根据旋耕机作业工况，本工程采用“两拌一碾”法施工，即旋耕机每拌合两层(h=18cm+18cm,虚铺厚度为36cm)改性土后碾压一次，碾压机械选用18t凸块振动碾，碾压时前进、后退一个来回按两遍计，碾压速度控制