南水北调利用水泥改性土解决膨胀性问题

　　水泥改性土是指具有一定自由膨胀率的天然土，掺入一定比例的水泥，以改变其土料的膨胀性。本篇水利工程评助理工师的论文在南水北调中线工程中水泥改性土的运用，包括水泥改性土土料处理、工艺流程、施工的方法，在时间过程中发现集中路拌能够兼顾水泥改性土的质量性能，又能克服不利因素，加快施工进度，满足设计要求。

　　推荐期刊：《河南水利与南水北调》曾用刊名：(河南水利)(半月刊)创刊于1956年，由河南省水利厅主办。以举世瞩目的南水北调工程为办刊主体，宣传南水北调工程的伟大意义。她回顾南水北调工程的历史背景，追踪工程实施的长廊。是传播水利科技的渠道，促进科技交流的平台，展示科技创新的窗口，加速成果转化的动力，展示优秀人才的舞台,企事业成功的载体。

　　关键词：水泥改性土;施工;路拌法;实践与应用

　　1工程概况

　　南水北调中线工程方城段六标全长7.55 km，渠道为梯形断面，渠底宽度14.51～21 m，坡长21～31.5 m，边坡为1︰2、1︰2.75、1︰3.25三种坡型，水泥改性土换填渠段长约6.5 km，换填厚度1.0～3.0 m，每层厚度25 cm，渠坡高度9 m，需换填36层，换填方量约120万m3，2012年5月开始，2013年10月前完成，换填工期17个月，横跨2012年与2013年两个汛期。

　　水泥改性土。将具有一定自由膨胀的天然土料，掺入一定重量比例的水泥(一般不大于8%)以改变其土料膨胀的特性，其配料的类型有三种，其基本要求为土料采用自由膨胀率范围21%～55%，水泥采用425号普通硅酸水泥三种配料类型如下。(1)土料膨胀率20%～35%，水泥掺入量为3%，压实度为98%。(2)土料膨胀率35%～45%，水泥掺入量为4%，压实度为98%。(3)土料膨胀率45%～55%，水泥掺入量为5%，压实度为97%。

　　2工艺流程

　　方城六标水泥改性土根据土料膨胀率，水泥掺入量分别为4%和5%两种。水泥改性土的施工方法有两种，即场拌法和路拌法。其工艺流程：

　　(1)拌和机场拌法工艺流程。

　　土料开采运输→翻晒→碎土→水泥土拌制→运输→铺土→碾压→取样检测

　　(2)路拌机路拌法工艺流程。

　　土料开采运输→翻晒→铺土→碎土→水泥土拌制→运输→碾压→取样检测

　　3土料处理

　　3.1拌和机场拌法对土料的处理

　　渠道开挖及外采膨胀率适宜改性的土料含水量偏高于最优含水量19%，一般在25%～28%之间，需要备成土牛后分层犁耙翻晒，含水量合适后进行碎土机粉碎、掺水泥拌制、支输、摊平、蹍压。场拌法施工碎土机碎土对土料含水量要求较高，含水量大时，出现泥团，造成料斗堵塞、粉碎后成泥条、泥粘传送带、负荷大至电机烧毁、水泥搅拌不均匀、不满足设计要求。若遇上阴雨天气，即便用塑料布覆土料，天晴后还会造成3～5 d生产不成。故影响铺填和碾压、削坡等工序进行，误工、赶不上工期要求。

　　3.2拌和机路拌法对土料的处理

　　对渠道开挖利用料进行检测分类，膨胀率35%～45%，水泥掺量4%的土料与膨胀率45%～55%，水泥掺量5%的土料在转运土场或弃渣场划定界线分区存施便于水泥改性土的生产。贮备的土料形成中间高、四周低形状或堆成土牛，做到排水通畅，雨期不积水。土料翻晒是关键，用推土机把储料场推平，犁子车犁后晾晒，观感泥快表层水分散失变色含水量适当时用旋耕耙粉碎，粉碎过程中人员跟踪捡土中料姜石快，达到土料均匀目的。气温低或含水量较大时土料可能犁耙翻晒3～4遍，施工人员及时检测控制土料含水量避免不到位或过低，含水量控制在19%～22%为宜。现场用手抓土，手抓成团，离地面1 m高时落地散开，这样含水量合适。手抓土不成团感觉干燥时含水量过小，翻晒过了头需补水;手抓土成泥巴团，感觉湿凉，可以捏泥人，翻晒不足需再次翻晒;现场所取用洒精烧的办法的办法检测含水量是更准确的办法。

　　[JP+1]土料翻晒结束后将42.5号普通硅酸盐水泥均匀掺拌，根据土料击实试验取得的最大干密度，路拌机拌合深度25 cm，计算出每袋水泥掺合面积，用白灰撒网格线，每个方格一袋水泥，人工摊撒均匀。路拌机拌合2遍，拌合过程中控制拌透，虚土30～35之间，搭接20 cm，拌后的土料水泥包裹均匀，出现的个别泥块安排人员清除，土料粒径不大于10 cm。水泥改性土经路拌机粉碎掺拌均匀后用推土机拢堆便于装车，拢堆后用手抓土法或实验室取样检测土料含水量，过小时洒水湿润提高含水量，实践证明水泥参半后的土料含水量较拌前低1%～2%。夏季气温高或风大时，土料含水量散失很快，只有采取洒水车补水办法解决，补水拌合均匀后及时拢堆防止水分散失。当风大于4级时，停止水泥改性土施工，会造成水泥被风刮走和水分散失，碾压难以达到合格。

　　当储备的土料含水量合适，松散度适宜，按照重量比用挖掘机搅拌均匀掺拌两遍，装载机装土经装有网孔10 cm×10 cm筛子的自卸车过筛，筛除10 cm以上的土块，过筛后的土料拢堆集中后运至工作面。经过挖掘机搅拌、过筛、装车时装载机拌合等过程，经要检测水泥掺拌均匀，蹍压后的压实度及28 a后的土料膨胀率符合设计标准。

　　为了加快工程进度，确保工期，施工时对现场拌和法和路拌法两种施工方法进行对比试验。

　　4施工方法

　　工作面铺土前白灰线放填筑边线，同时检测边坡是否欠挖，垂直坡面富余宽度30 cm，洒水湿润。自卸汽车采用“进站法”卸料，推土机平整，平地机刮平。虚铺厚度30 cm，用钢筋制作带有刻度的钢钎检测厚度，加大加测密度和频次，确保虚铺不超标以保证效果。

　　5工序要求

　　5.1碾压工序要求

　　碾压设备采用20 t凸块振动碾碾压，碾压时采取进退错法碾压，碾压前对铺筑面用平地机进行刮平，纵向相邻碾压轮迹重叠不小于20 cm，橫向相邻碾压轮迹重叠不小于50 cm，以保证无漏压、无死角。为确保碾压的均匀性，在下一层铺土前对已碾压面出现的凸凹不平现象，用平地机或推土机进行平整后再次刨毛，以保证下层铺筑厚度均匀。经碾压试验确定碾压方法：静压2遍+动压6遍，碾压时行车速度不大于2 km/h。碾压结束后，环刀法取样检测压实度，取样位置在检测层下1/3处，合格后进行下一层填筑。

　　5.2削坡工序要求

　　在换填完成后，人工配合挖掘机进行削坡。首先进行测量放线，用挖掘机每间隔20 m开挖一道标准槽，削坡自上而下顺坡进行。削坡料拢集于坡脚，装车运至设计指定的非关键部位进行再次拌合便用。首次削坡预留30～50 cm保护层，待衬砌时进行二次削坡至设计坡面高程。

　　6结语

　　通过南水北调方城六标，在大方量水泥改性施工过程中，集中路拌，又要控制好土料含水量，水泥掺量掺拌均匀，拌合后土料粒径加上现场控制铺筑厚度、密度、碾压遍数、压实度等指标，成品满足设计要求是有保证的。实践证明是能够加快施工进度，克服场拌不能解决的问题及缺点，所以取得了很好的效果。

　　参考文献：

　　[1][1]NSBDZGJ137，《南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定(试行)》[S].

　　[2]SL26098，《堤防工程施工规范》[S].

　　[3]SL182004，《渠道防渗工程技术规范》[S].

　　[4]DL/T5129-2001，《碾压式土石坝施工规范》[S].

　　南水北调水利工程论题拓展：南水北调工程水源费按“两部制”方式划分为基本水价和计量水价两部分，基本水价用于运行管理费用和工程基本维护费、工程建设投资还贷等，不管用不用水都需要付费;而计量水价则按补偿基本水价以外的抽水电费、材料费等其他成本、费用的原则核定，计量水价按实际使用缴纳。南水北调的工程水源费将由南水北调的运营管理单位收取。

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文章名称： 南水北调利用水泥改性土解决膨胀性问题

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