水泥改性土碎土施工工艺试验研究
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摘要：南水北调中线工程涉及膨胀土的渠段较多，多数需要进行水泥改性土换填，工程量很大，在对土料掺水泥拌制前对其进行破碎，是水泥改性土施工的一个重要环节，本文通过对宝郏七标土场土料碎土试验的阐述，对碎土的施工工艺进行研究。
关键词：水泥改性土；碎土；试验；施工工艺
中图分类号：TQ172文献标识码： A 文章编号：
引言
水泥改性土系指将具有一定自由膨胀率的天然土料，掺入一定比例的水泥，以改变土料的膨胀特性，并在一定程度上提高土体强度或承载力。在膨胀土地区可以充分利用开挖料，实现土料的就地取材，从而减少取土场和弃渣场的征地，保护环境；尤其在缺少非膨胀土的地区，更需要对土料进行水泥改性，方能进行换填施工。而生产水泥改性土的土料往往因为含水量不适，土块粒径较大，难以拌制均匀，土块粉碎就成为水泥改性土生产的一个重要环节。
1．工程概况
南水北调中线工程总干渠宝丰郏县段第七施工标段位于河南省平顶山市郏县安良镇境内，起止桩号为SH(3)56+000~ SH(3)61+957.6，标段长度5.9576km。
4%水泥改性土换填渠段起止桩号为SH(3)58+768~ SH(3)60+868，换填长度为2.1km，换填工程量40.4万m3。
2．试验目的
针对不同土料场、不同含水量，结合土料开采及堆存方式进行生产性碎土工艺试验，并根据试验结果确定相应料场土料在确定的开采方式下的碎土生产工艺。
3.试验依据及参考
（1）《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法（NSBD-ZXJ-4-04）》；
（2）《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求（NSBD-ZXJ-2-02）》；
（3）《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）NSBD-ZGJ-1-37》。
4．碎土工艺性试验控制标准
碎土质量由碎土成品料土粒粒径级配控制，碎土粒径级配采用筛分法检测，合格土料粒径级配为：最大粒径不大于10cm，10cm~5cm粒径含量不大于5%，5cm~5mm粒径含量不大于50%；若粒径级配不满足上述要求，则应采取调整筛孔尺寸、筛分剔除、调整碎土生产工艺及控制参数等措施，直至满足粒径要求。
5.碎土工艺性试验
5.1碎土工艺性试验参数选定
碎土工艺性试验选用的机械为XTP-600A型土壤破碎机，采用圆孔筛对破碎后的土料进行筛分检测；碎土工艺性试验的料源取自安良土料场，开采方式为立采，按照16%~18%、14%~16%、12%~14%、10%~12%四种土料含水进行碎土工艺性试验；土料堆存方式采取堆土牛的方式，堆土高度控制在3m以内。采用一台1.2m3液压反铲装自卸汽车运输至稳定土拌和站内。
5.2碎土机结构和破碎原理
土壤破碎机由料仓、破拱器、破碎转子、筛网组成工作装置，由大功率电机和变速箱驱动，其工作原理是将需要破碎的土料用装载机直接卸入料仓，经破拱器一次破碎后，再经高速旋转的破碎刀鼓上安装多组拆卸式硬质合金刀头，对土料进行高速二次切削和破碎，合格的破碎土料直接从筛网排出备用，该机的生产率为300~600t/h。
5.3土料含水调整
根据碎土工艺性试验对土料含水的要求，首先对安良土料场土料的天然含水率进行检测，然后划分出四块区域，采用旋耕犁对土料进行翻松晾晒，试验室人员在现场时时对土料的含水率进行检测，当土料达到要求的含水率后，由推土机将土料推拢，为避免土料的含水量变化，采用塑料布将料堆覆盖。
5.4土料破碎
5.4.1破碎机的启动和停止
该机采用大功率电机，故电路采用补偿启动，为防止电机过大启动电流，要求必须空载启动，待破碎转子启动正常后，料斗方可进料。
破碎机启动顺序：启动破碎电机启动皮带输送电机开始进料；
破碎机停止顺序：料仓内土料全部放空停止破碎电机停止皮带输送机电机。
5.4.2土料破碎工艺性试验
由于土料破碎机自带有筛网过滤，破碎土料时要经过一道筛网，如果土料含水偏大，会造成筛网被堵塞，将无法进行土料破碎，故在土料破碎时需注意筛网被封堵的情况。
分别对16%~18%、14%~16%、12%~14%、10%~12%不同含水的土料进行破碎试验，其试验结果见表1~4。
16%~18%含水土料破碎情况汇总表 表1
14%~16%含水土料破碎情况汇总表 表2
12%~14%含水土料破碎情况汇总表表3
10%~12%含水土料破碎情况汇总表 表4
6.建议施工参数
6.1碎土工艺性试验分析
通过对不同含水的土料的破碎试验可以看出，当土料含水在16%~18%的情况下，共取土料8组，出现筛网被堵的情况，且5cm～5mm颗粒含量大于50%，不符合规范要求；当土料含水在14%~16%的情况下，共取土料8组，未出现筛网被堵的情况，且5cm～5mm颗粒含量为48%(
6.2碎土参数确定
通过试验数据的对比，发现随着土料的含水率下降，土料破碎的效果越好，考虑至土料含水较大时易堵筛网，且质量不易保证，而土料含水越小则增加的施工成本，选择10%~16%的土料含水作为施工破碎含水。
经过土料破碎工艺性试验，安良土料场的土料经破碎后符合设计要求，开采方式为立采，旋耕犁翻晒，推土机推土牛的方式满足施工需要。