水泥土换填施工方法
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摘要:水泥土强度增长的基本原理是基于水泥和软土间的物理-化学反应，不仅存在水泥的水化硬化，而且伴随着土体与水泥水化物的相互作用。水泥土强度的构成主要为4个层次：土的固有结构，物理改良，水泥硬化，硬凝反应。其中水泥硬化对强度的贡献最大。因此采用水泥土置换法能够有效的提高基础的承载力。本文主要介绍水泥土换填的施工方法，为类似工程提供借鉴和参考。
关键词:南水北调汤阴段工程;水泥土换填;施工方法
1、工程概况
南水北调中线工程从丹江口水库陶岔闸引水，经长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口，沿唐白河流域和黄淮海平源西部边缘开挖渠道，在河南省郑州市附近通过隧道穿过黄河，沿京广铁路西侧北上，自流到北京、天津。输水干渠全长1273公里，向天津输水干渠长154公里。年调水规模130亿立方米。汤阴段是南水北调中线一期工程总干渠Ⅳ渠段（黄河北～河北）的组成部分，位于Ⅳ渠段中黄段的最北部，黄段总共分有9个设计单元，汤阴段是其最后一个设计单元。地域上属于河南省安阳市的汤阴县。南水北调工程汤阴段第二施工标段，设计桩号IV185+000~IV191+000，标段内共有各种建筑物9座，其中：左岸排水建筑物4座，公路桥2座，生产桥3座。该标段内水泥土换填范围:设计桩号为Ⅳ186+215.4～Ⅳ186+419，换填长度为203.6m。
2、填筑材料情况及设计指标
2.1设计要求
水泥含量为水泥土质量的15%，要求采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，填方土料岩性主要为粉质粘土。水泥土含水率控制在最优含水率的-2%～+3%范围内，填筑设计指标为压实度不小于0.98。
2.2填筑材料选用情况
水泥采用河南省海皇水泥有限公司生产的海皇牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，土料采用河南省汤阴县宜沟取土场土料,土料为重粉质壤土。
2.3填筑材料检验情况
经标准轻型击实试验得出水泥土最大干密度为1.69g/m3,最优含水率为19.8%。粘土经检测细砂含量(＞0.075mm)为6.0%,粉粒含量(0.075～0.005mm)为69.0%,粘粒含量为(＜0.005mm)为25.0%,液限为30%,塑限为17%,塑性指数为13,有机质含量为3.2g/kg。水泥：比表面积为：380m2/kg,标准稠度用水量为30%，体积安定性合格，初凝时间为180min，终凝时间为370min，28d抗压强度为55.7Mpa。
3、碾压参数
4、水泥土施工过程
4.1土料开采为推土机清除表土，采用1.2m3挖掘机挖土，20t自卸汽车运土。开采过程中如果发现土料含水率较大，不能直接用于现场回填，则采取在土料场进行翻晒的方法降低土料含水率；若土料含水率较低，运至现场后采取人工洒水的方式增加土料含水率。
4.2场地平整：采用ZL50型装载机结合人工平整场地，符合要求后进行压实处理，采用20t振动碾（平碾）对基础面碾压5遍，并测量基础面高程，做好相关记录。
4.3运输、摊铺:将合格的填筑土料采用20t自卸汽车运输到现场，采用进占法卸料，用装载机进行辅助补料，在边角处采用人工进行补料，以达到铺填土厚度和较为合理的级配。为保证振动碾表面能基本均匀接触地面进行碾压，以达到理想的压实效果，采用ZL50型装载机结合人工对回填土料进行整平，平整到规定的虚铺层厚，做到摊铺面纵向和横向平顺均匀。
然后将土面打成5m×5m方格，人工在每个方格内均匀铺撒水泥，并用铁锨平铺均匀，铺土厚度不同的每方格内水泥用量计算如下：
湿密度ρ湿和含水率W水通过试验得出。
铺土体积V铺=铺土厚度×铺土面积
干土质量ρ干=ρ湿V铺/（1+W水）
水泥质量=0.15ρ干/0.85
水泥铺设完成后采用旋耕犁旋2遍，减小土块粒径并拌和均匀，测定混合料含水率，通过计算得出需要加水量，采用洒水车洒水，洒水过程为：洒水-旋耕-洒水-旋耕。碾压前含水率控制在最优含水率的-2%～+3%范围内。
洒水完成后用碾压机械静压使填料稳定，用全站仪测定找平后的方格点位置，做好标识，同时用水准仪测定高程并推算虚铺平均厚度。
4.4碾压：碾压前由主管技术人员进行检查，确认分层厚度、平整程度，符合要求后进行碾压。碾压压实顺序应按先两侧后中间，先静压后弱振在静压的操作程序进行碾压。
碾压采用YZ220振动碾进行碾压，先进行静压2遍使填料稳定，再进行弱振碾压，碾压采用进退错距法进行条带式碾压，条带与渠轴线平行，相邻碾压轨迹及相邻材料连接处的碾压至少应有0.50m搭接，以保证无死角、无漏压，确保碾压的均匀性。振动碾压的行走速度应控制在2km/h以内，做好相关记录。
4.5检测：碾压完成后用全站仪测量平面高程。碾压第6遍后，采用环刀法进行检测，环刀规格采用Φ70×52，取样方法：取样部位应有代表性，且应在面上均匀分布，不得随意挑选，特殊情况下取样须加注明，应在压实层厚的下部1/3处取样，若下部1/3的厚度不足环刀高度时，以环刀底面达下层顶面时环刀取满土样为准，并记录压实层厚度。取样频率:200m3取一组。
5、压实作业的技术要求
5.1应严格按照碾压试验确定的填筑施工参数施工。
5.2分段填筑，各段应设立标志，以防漏压、欠压和过压。上下层的分段接缝位置应错开。
5.3相邻施工段的作业面宜均衡上升，若段与段之间不可避免出现高差时，应以斜坡面相接，坡度不陡于1∶3，高差大时宜用缓坡。在土坡的斜坡结合面上填筑时，应符合下列要求：
5.3.1 应随填筑面上升进行削坡，并削至质量合格层；
5.3.2 削坡合格后，应控制好结合面水泥土料的含水量，边刨毛、边铺土、边压实；
5.3.3压实时压实机械应按照平行渠道轴线方向进行，相邻碾压轨迹及相邻材料连接处的碾压至少应有0.5m的搭接，不允许出现漏压。
垂直渠轴线的堤身接缝碾压时，应跨缝搭接碾压，其搭接宽度不小于3.0m。
5.4机械碾压时应按规范规定控制行车速度。
5.5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，夯迹搭压宽度应不小于1/3夯径。
6雨天与低温施工技术要求
（1）雨天应及时压实作业面，并做成中央凸起向两边倾斜。日降雨量大于50mm时，应停止填筑施工。
（2）填筑面在下雨时人行不宜践踏，并应严禁车辆通行。雨后恢复施工，填筑面应经晾晒、复压处理，必要时应对表层再次进行清理，并待质检合格后及时复工。
（3）尽量不在负温下施工，如具备保温措施时，可在气温不低于－10℃的情况下施工。
（4）负温施工时应取正温土料；装土、铺土、碾压、取样等工序，都应采取快速连续作业，土料压实时的气温必须在－1℃以上。
为保障质量，碾压前要检查土料是否拌合均匀，铺土厚度是否为监理批准的厚度，土料含水率是否满足设计要求；碾压过程中要控制好车辆的行走速度，碾压遍数要与碾压试验确定的遍数相同；碾压完成后要及时取样进行检测。
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