摘要：膨胀土特殊的吸水膨胀软化、失水收缩干裂、反复涨缩变形等特点和广泛的分布，使其被视为工程的世界难题，膨胀土处理在南水北调中线工程中也是一个施工难点和重点，水泥土换填作为南水北调中线工程膨胀土处理的主要措施，其施工质量是工程安全运行的保证。文章结合辉县七标的水泥土换填施工，从原材料的质量指标到水泥土换填施工的各个工序讨论了质量控制要点。
关键词：膨胀土处理；水泥土换填；施工方法；质量控制
1.膨胀土段开挖及换填施工工艺
1.1膨胀土开挖
在渠道开挖过程中，应采取有效防护措施，分层、分段开挖，土方开挖按照从上到下分层分段依次进行，开挖层一次不宜超过3.0m，严禁采用掏根搜底法挖土或将坡面挖成反坡。对同一个断面、同一开挖层，由中间向渠道两侧开挖。同一区段内开挖应同时平行下降，不能平行下挖时，则两者高差不宜大于一个台阶。膨胀土渠道土方开挖应按设计开挖轮廓线预留保护层，保护层厚度应根据不同渠段的地质条件确定，建议弱膨胀土预留保护层厚度不小于30cm，中、强膨胀土预留保护层厚度不小于50cm。对于中强膨胀土，在渠道设计开挖断面轮廓的坡脚处宜预留土墩，土墩宽度（底板宽度方向）2m，高度2m，土墩边坡与开挖轮廓设计边坡相同。
在开挖过程中，在基坑内应结合施工组织，采取逐层设临时截流沟、逐层排水的方式，合理地分区、分片开挖，及时排走施工区的积水，尽量减少地表水和地下水对开挖施工的影响。由于膨胀土地层中存在初步设计勘察中难以发现的软弱结构面，开挖过程中可能发生不同规模的局部滑坡。出现滑坡时，应及时处理，再接着向下开挖；若分析预测存在较大的滑坡可能时，则应结合具体情况专门研究确定处理方案及施工作业程序。在施工开挖过程中，应尽量避免大型的挖掘、碾压或吊装等重型设备在上一级马道和坡顶上行驶；避免在开挖好的马道上、坡顶及坡面堆放渣土和其他施工材料；不可避免时必须经过边坡稳定复核。当开挖作业面接近保护层时，应根据开挖揭露的地层情况，监视膨胀土地层分布、膨胀特性的变化情况，发现与设计勘探成果出入较大时，应及时通知监理人，开展膨胀性鉴别，并研究处置措施。当开挖作业面接近保护层时，定期测量校正开挖平面的尺寸和标高，按施工图要求检查开挖边坡的坡度和平整度。
1.2换填
根据图纸设计要求，进行换填，换填土料的选择为性能稳定的粘性土或沙石。
膨胀土换填施工过程中，配合换填层上升高度，自下而上逐层揭除临时防雨布，揭除防雨布后换填层填筑面以上外露裸坡高度一般控制在1～2m范围内。在高温季节施工时不应大面积裸坡，受填筑层厚度要求，施工中短期裸坡高度应控制在不大于0.5m范围内。对于未及时以换填土覆盖的裸坡，视天气情况进行洒水保湿处理.
2.水泥改性土施工工法
2.1原材料选择及工艺试验
在施工之前，首先通过室内试验取得弱膨胀土土料的物理指标参数，包括粘粒含量、塑性指数、膨胀率、水泥掺量等。根据室内试验取得的参数，进行现场碾压施工工艺试验，确定碾压机械及铺土厚度、碾压遍数、压实机械等参数。
水泥改性土水泥掺量根据土料膨胀特性，经室内试验确定，试验室通过EDTA滴定试验，绘制水泥含量标准曲线，以便检测水泥改性土水泥含量，然后进行稳定土路拌机拌合和EDTA滴定试验，以确定路拌机运行参数。
本工程所用的水泥改性土的改性材料选用42.5普通硅酸盐水泥，水泥改性土所用天然土料的自由膨胀率控制在21-65%范围内；水泥掺量为3%。对于不同取土区域，采用不同开采方式开采的土料，分别通过室内试验取得天然土料的物理力学参数，包括抗剪强度指标，天然含水量，粘粒含量，塑性指数，自由膨胀率，最优含水率，最大干密度等。
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2.2施工过程控制
填筑前进行基面清理及验收，检测基面的坡度，清除松土。由自卸车运输土至填筑工作面，采用“进占法”卸料。采用推土机将土推平。人工拣出杂草，石块等杂物，对大颗粒土块进行破碎处理。为保证碾压机械的工作面、确保边角压实度，铺土边线在水平距离上要进行超填。在摊铺的同时，采用推土机在坡面上推出台阶以保证土体的结合，台阶高度与铺土层厚相同。在铺料过程中，严格按照碾压试验的参数控制铺料厚度，用插钎检测。检测土料含水率，通过翻晒或者洒水使土料能够满足试验要求的含水率，将袋装水泥均匀地卸在铺好的土上面，通过人工用铁锨将水泥均匀撒在松散土层上面，用路拌机均匀拌合。
拌合后由试验室通过EDTA滴定试验检测水泥掺量是否符合要求，要不符合要求，予以调整使水泥掺量符合要求，即水泥含量平均值不得小于设计掺量，水泥改性土水泥含量标准差不得大于有关技术要求。水泥掺量检测合格后，采用凸块振动碾进行碾压，碾压结束后，环刀法取样检测压实度，EDTA滴定试验检测水泥掺量，合格后进行下一层的填筑。
3.质量控制要点
3.1排水设施埋设质量控制
水泥土换填段设计了多种排水措施，主要为在渠底水泥土换填层下部设置10cm厚的粗砂垫层，渠坡埋设三维排水网垫；排水系统通过软式透水管相连，并由逆止阀将水排出。排水设施除必须按照设计要求严格控制质量外，还应特别注意各种排水设施必须按照设计相连通；软式透水管周边粗砂,回填时既要保证回填相对密度，又要保证软式透水管完好；软式透水管与三通相连接处要用土工布包裹严实，以防沙粒堵塞透水管.
3.2水泥土填筑质量控制
3.2.1水泥土摊铺质量控制
水泥改性土换填过程中要做好原边坡的保护措施，在水泥土摊铺前将扰动土清理干净，确保回填质量。为确保外坡角压实度及碾压机械的工作面要求，改性土铺料时需超填，以同一层设计外坡脚为基准，顶部超填宽度≥30cm，超填土料宜按照1：1.50坡比放坡，超填部分可作为换填层的保护层。改性土换填时，应特别注意不同填筑段搭接部位的施工质量，若被改性土料及改性土水泥掺量相同，结合面坡度应沿渠道轴线方向≥1:6，若被改性土料及改性土水泥掺量不同，结合面坡度应沿渠道轴线方向≥1:10；搭接部位的填筑应在渠道断面方向的超填土料削坡之前完成，填筑时应清除沿渠轴线方向已填部位的超填土料，并进行开蹬处理，开蹬高度为每一层铺土的碾压厚度。根据碾压试验的结果，水泥改性土填筑施工的松铺厚度为30cm，采用进占法铺料并摊平，采用插标识杆的方式来控制摊铺厚度，局部采用人工平整，保证摊铺厚度均匀。
3.2.2采用凸块碾沿平行渠道轴线方向前进、后退全振错距法进行碾压，行走速度不超过2～4km/h，开始碾压时用慢速，碾迹重叠≥20cm，对于边角接头处大型机械碾压不到、易漏压的地带、排水措施四周、桥墩等建筑物周边采用人工连环套打打夯法进行夯实，不得漏压。根据碾压试验结果，采用26t自行式凸块碾，先静压2遍，再进行动压6遍（凸块碾一来一回各为一遍）。水泥改性土施工时，要根据现场天气和土体含水量情况对填筑面采取适当的保护措施。当填筑面土体含水量偏高时，应及时进行翻晒或摊铺风干作业，以降低土体含水率；当填筑面土体含水量偏低时，应及时根据填筑面及填筑边坡土体含水量情况进行洒水养护，以防水泥改性土砂化，并在填筑面的自由水被土体充分吸收后方能进入下一道作业程序；碾压时，若出现弹簧土、松散土、起皮等不良现象，应及时挖除，并放坡重填。
小结
为确保水泥改性土换填施工质量，应着重从原材料品种、水泥掺量、拌制时间、摊铺碾压等方面采取一系列措施加以过程控制，并采取行之有效的办法减少环境变化对改性土填筑的影响。
参考文献
[1]《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）
论文作者:王斌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/19
标签：水泥论文; 厚度论文; 保护层论文; 质量控制论文; 含水量论文; 渠道论文; 透水论文; 《基层建设》2019年第13期论文;