简述南水北调水泥土填筑碾压试验方案许凡

许凡

南水北调中线干线工程建设管理局渠首分局河南省南阳市473000

摘要：南水北调中线淅川段膨胀土较多，填筑质量尤为重要，本文主要介绍水泥改性土碾压试验的主要方法和碾压过程中的施工工艺及控制措施，为主干渠填筑施工提供指导方案和理论依据。

关键词：南水北调；水泥改性土；碾压；填筑

一、概况

南水北调中线一期工程总干渠淅川段工程渠道距离长，膨胀土较多，在国内对膨胀土的利用和膨胀土地基处理，尚未一个成熟的经验和工艺，特别是粘粒含量较高的膨胀土利用改性，更是难点。目前采用的方法大多是用若膨胀土掺水泥土进行改性作为水泥土填筑料源，水泥采用42.5级的普通硅酸盐水泥。为了确保工程质量，填筑前必须进行渠堤填筑碾压试验，来确定实际施工中碾压的各种参数以及工艺，为填筑施工提供指导方案和理论依据。

二、水泥土填筑碾压试验目的

⑴确定碾压压实度不小于0.98的各项碾压参数；

⑵检查碾压机具的性能是否满足施工要求；

⑶选定合理的施工压实参数：铺土厚度、含水量的适宜范围、压实方法和遍数；

三、试验依据

⑴南水北调中线一期工程总干渠专用技术标准（NSBD-ZGJ-1-36）；

⑵南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求（NSBD-ZXJ-2-01）；

⑶《土工试验规程》SL237-1999；

⑷《碾压式土石坝施工技术规范》DL/T5129-2001；

⑷《堤防工程施工规范》SL260-98；

⑸相关设计文件及图纸。

四、试验用料

⑴试验用料为渠道弱膨土与42.5级普通硅酸盐水泥按重量比例换算成体积比例掺配的水泥土，水泥掺量为4%。

⑵试验用料的击实试验按SL237-1999方法进行击实试验，采用轻型标准击实，选用现场水泥土做击实试验，确定最大干密度和最优含水率。干密度检测采用烘干法、酒精燃烧法做对比；试验用料以室内试验结果为本次碾压试验控制指标。采用EDTA滴定法测定水泥含量，平均值不得小于4%水泥掺量，弱膨胀水泥土水泥含量标准差不大于0.7。

五、碾压试验施工资源配置

试验段施工机械：日立230挖掘机1台，红岩20t自卸车，T160E推土机，洒水车，20T凸块振动碾，DSZ2水准仪。

六、碾压试验场地及技术准备

⑴场地布置及施工准备

试验场地选择一块40m×24m的场地，对基础面进行清理，用20t凸块振动碾采用进退错距法将基面碾压至不低于设计要求的密实程度。

碾压试验场地按长度方向分四个区，每个区均为10m×15m碾压区，设10m×24m的设备调转区。I区、Ⅱ区、Ⅲ区土质与土厚均相同，水泥土含水量在最优含水率+1%～+3%之间。本次试验选择两种铺土厚度，分别为25cm、30cm，分两层进行填筑碾压试验，第一层厚度为25cm铺土，第二层厚度为30cm铺土。

七、试验段施工方案

（1）土料开采及制备

同一种土质，同一种含水率的土料，在试验前一次备足，每种含水率的土料备料500m3，土料粒径不大于5cm，含水量调整采用反铲凉晒和洒水车（配有计量水表）喷洒水两种方式调节。

土料的含水率如果接近水泥土的标准击实的最优含水率，则应以最优含水率为基础进行备料；如果天然含水率与最优含水率相差较大，则制备的土料在水泥土最优含水率+1%～+3%之间。

（2）水泥土拌制铺料方法

水泥土填筑碾压试验采用路拌方式，用土料由ZL50装载机装车，20t自卸汽车运输到试验场地分堆均匀卸料，由TY220推土机进行推平铺筑土料，分层一次铺料，采用白灰将铺筑面划分成2m×2m方格，再将水泥按方量掺配比例均匀散铺在填筑面，然后使用路拌机进行均匀拌制，检测土料水泥含量，再使用推土机将水泥土填筑料推平，并配备人力参与整平作业，严禁出现界沟，已铺水泥土料表面在压实前失水后不满足要求时，应适当洒水湿润，控制填筑土料的含水量，以利充分压实。

（3）铺土厚度控制

本次碾压试验机械松铺厚度初定为25cm、30cm两种铺土厚度。

（4）碾压参数

首先在I区采用20t凸块振动碾以2.0km/h左右的行进速度在平行于铺料长度的方向前进后退法全场静压2遍后，以2km/h的速度将Ⅰ区前进后退振压4遍、Ⅱ区前进后退振压6遍、Ⅲ区前进后退振压8遍后退出试验场地，试验人员开始检测各项指标；试验检测完成后，进入第二层填筑碾压试验，第二层铺土、碾压、检测方法与第一层相同，只有铺土厚度为30cm。

碾压机械沿渠道轴线方向前进、后退错距法（全振）碾压，前进后退一个来回按2遍计，碾迹重叠不小于50cm；不同的碾压机具应至少各做一次碾压试验。

（5）试验成果整理

①绘制不同铺土厚度、不同压实遍数土料含水量和干容重的关系曲线：试验过程中对不同的铺土厚度和压实遍数所测得的含水量和干容重进行整理，作出相应的关系曲线，如图1

②绘出铺土厚度，压实遍数和最优含水量、最大干容重关系曲线.

③根据设计干容重rd，从上图曲线上分别查出不同铺土厚度时所对应的压实遍数a、b、c和最优含水量d、e、f，通过30/a、35/b、40/c值进行比较，以单位压实遍数最大厚度者为最经济合理。

④根据所选择的压实遍数和铺土厚度所对应的最优含水量，确定填筑土料的含水量控制范围，一般可定为最优含水量的+1%～+3%。

⑤根据以上成果，结合工程的具体条件，在试验报告中应提出以下结论：

各种土料相适应的压实机械和参数；填筑干密度的控制范围；达到设计标准的施工参数：铺土厚度、碾压遍数、行车速度、错车方式、水泥土料含水率；上下层的结合情况及其处理措施；其他施工措施与施工方法，如铺土、平土、刨毛等。

八、水泥土填筑碾压试验质量控制措施

（1）施工前工程技术人员负责给施工人员进行技术交底，交底内容要明确。

（2）水泥土铺筑后，又不能及时实施全部碾压工序，必须先完成静压工艺、以防止水分变化。

（3）所取试样密封保存。

（4）尽量避开雨天碾压试验施工。

（5）在填筑铺料时，应将上堤超径料进行挑拣清除。

（6）机械碾压不到的部位，应辅以夯具夯实，夯实时应采用连环套打法，夯迹双向套压，夯压夯1/3，行压行1/3；分段、分片夯实时，夯迹应搭压轮宽的1/3。

结论：根据改性土碾压试验情况可以确定，在铺土厚度为25cm、采用20T的凸块震动碾静压2遍动压8遍时的取样干密度能满足98%的压实度要求；铺土厚度为30cm、采用20T的凸块震动碾静压2遍动压10遍时的取样干密度能满足98%的压实度要求。