渠道水泥改性土换填施工工法

'渠道水泥改性土换填施工工法水泥改性土，是指将一定比例的水泥掺入膨胀土土料之中以改善膨胀土的性质或结构，使膨胀土丧失膨胀潜能，并在一定程度上提高土体强度或承载力。1、工法特点水泥改性土换填施工工法，在膨胀土地区通过对开挖料进行改性，减少对非膨胀土的需求。在施工中具有操作简便的特点，可以做到连续施工，适宜开展大规模的施工。2、工艺原理因膨胀土具有遇水膨胀、失水干缩的特性，采用路拌机、稳定土拌和机等掺拌设备，在膨胀土料中掺入适量的水泥，使二者充分拌合并发生物理及化学反应，改变膨胀土的力学性质，使其强度和水稳定性大大提高，膨胀性得到控制。碾压后形成的换填层，一方面可隔离大气与膨胀土基础的直接作用，另一方面吸收基面的膨胀潜能，降低原膨胀土基础自身因含水量变化而产生的胀缩应力，防止膨胀土边坡产生滑坡。3、工艺流程及操作要点3.1工艺流程土料开采运输→碎土→水泥土拌制→运输→摊铺→碾压→取样检测3.2操作要点（1）土料检验及施工工艺试验在施工之前，首先通过室内试验取得弱膨胀土或中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。这些参数在施工中进行验证，并根据实际情况进行调整。（2）土料开采运输土料的开采根据现场施工组织和施工场地的不同，可分为临时性堆放和直接堆放。临时性堆放，是指从渠道开采的弱（中）膨胀土土料运至指定地点分区堆放，在进行改性土制备前，用挖掘机挖装、自卸汽车运输，将土料转运至拌合场。（3）碎土6 使用稳定土拌和机拌制水泥土一般情况下需要碎土。碎土宜在拌和场内采用液压机碎土机进行，剔除膨胀土土料内粒径大于10cm的钙质结核或土块。碎好的土料，粒径含量要满足有关技术要求。采用轮式装载机上料碎土，拢堆，采用塑料布临时覆盖。（4）水泥土拌制根据工程量大小，可采用路拌机或稳定土拌和机拌制。1）路拌机拌制由于路拌机本身具有碎土功能，土料可不单独进行碎土。①拌合场地面采用推土机平整后，用平碾碾压，每次碾压均测定沉降，直至连续两次碾压的沉降量之差在3mm以内为止。将土料用轮式装载机装车、自卸车运输至拌合场内。一般情况下，拌合场至少要划出3个区才能满足路拌机拌制流水作业的要求。拌制程序为：土料摊铺→水泥摊铺→路拌机拌制（同时洒水）3-4遍→拌合料滴定检测→成品拢堆覆盖。为保证土料拌合用水，拌合场要设置专用水源。②土料摊铺根据铺料厚度的不同，掺加的水泥量也不同。土料摊铺采用人工配合推土机进行，铺土厚度由施工工艺试验确定。在拌合场附近设置高程点作为控制铺土厚度的基准点。用圆钢制作插钎，并在插钎上标出长度标记，检查铺土厚度，局部采用人工平整，保证摊铺厚度均匀。土料平整后，用钢尺在土料上面定出网格，用石灰做出标记。每个网格的面积根据铺土厚度不同而划定。为便于控制，以采用固定铺土厚度、一袋水泥的掺入量来控制网格面积，便于控制水泥掺量。打开水泥袋将水泥倒在网格中心，用刮板将水泥均匀摊开，使每袋水泥的摊铺面积相等，做到土料表面没有空白位置，亦无水泥集中点。③采用路拌机拌制混合。在拌制前，可将路拌机后压斗改装，将洒水设备接至后压斗顶部，在拌制中同时洒水，保证洒水均匀。拌制时必须做到拌合均匀、不留死角。根据土料的特性，一般拌制3～4遍即可，每一遍之间的时间间隔要根据现场检验而定。一台路拌机按拌合的四道工序（铺土、铺水泥、洒水拌合、滴定检测）可进行4场流水拌合作业，以发挥路拌机的最佳效能。流水作业场次如下：6 第一场第二场第三场第四场IIIIIIIV铺土铺水泥洒水拌合滴定检测铺水泥洒水拌合滴定检测铺土洒水拌合滴定检测铺土铺水泥滴定检测铺土铺水泥洒水拌合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为工序号④拌制完成后，做滴定检测，进行水泥含量和均匀性检测。合格后拢堆，临时覆盖保湿或直接运至填筑工作面；对于滴定检测不合格的土料，要分析原因，重新进行拌合并检测。1）稳定土拌和机拌制大规模的水泥改性土施工采用厂拌法施工，采用的机械为稳定土拌合机。稳定土拌合机一般由集料系统、计量传送系统、拌制系统、水泥罐体四部分组成。集料系统用于盛放土料，根据机械的类型可以配置多个料斗（类似于混凝土拌和站的砂石料集料斗）；在集料斗下部有电子计量系统，通过控制液压斗门开启或关闭来确定土料的重量，土料落至皮带机后，传送至拌合机内；在拌合系统运行后，电脑自动控制水泥罐添加水泥至拌合机内，并适当添加水，拌制完成后，经皮带机卸料。稳定土拌合站需要一定的场地。安装时，在集料斗前修筑一个缓坡，利于装载机添料。拌合添加的土料、水泥重量比例，由试验室通过EDTA滴定试验确定。通过试验，绘制水泥含量标准曲线，以便检测水泥改性土水泥含量，然后进行稳定土拌合机拌合水泥改性土的试验，以确定拌合机运行控制参数。将碎好的土料用装载机运至稳定土拌和机集料斗。为保证土料质量，集料斗上口一般加工成带坡度的型式，并在上口设置筛网，每个小网格边长不宜大于10cm,以过滤掉粒径不合格的土料。拌合称量系统按试验参数控制土料、水泥和水的重量。充分拌合，时间一般不少于2min。出料后，取样进行均匀性检测。均匀性可采用水泥含量标准差控制，用EDTA滴定法测定水泥含量，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。检测合格的水泥改性土，由装载机拢堆并覆盖或直接运至填筑工作面。6 稳定土拌合机施工具有操作简便、工效高的特点。可以连续拌合，适合大规模的改性土换填施工。（5）水泥土运输采用轮式装载机装料、自卸车运输至填筑工作面，采用“进占法”卸料。（6）填筑填筑前要进行基面清理及验收，检测基面的坡度，清除松土。1）改性土料摊铺采用推土机铺料和平土。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，可用插钎检测。施工程序见下图。6 2）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，合格后进行下一层填筑。3）削坡在换填完成后，人工配合挖掘机进行削坡。由有经验的挖掘机操作人员按样槽进行削坡，削坡方向垂直于渠道轴线，由上至下顺坡进行。土料拢集于坡下后，装车运至拌合场进行再次拌合，用于设计或有关技术要求允许使用的部位，使削坡余料得到最大限度的利用。削坡时应预留5～10cm的薄土层。预留的薄土层削坡时，将挖掘机斗齿前焊接一块约2 cm的钢板作为“刮板”，长度同挖掘机斗宽，宽度约为15cm，前缘与斗齿齐平，开挖方向垂直于渠道轴线，沿坡长自上而下的将预留的薄土层刮除，人工用平头铁锹将坡面遗留的松土清至挖掘机附近，随“刮板”拢堆。在坡面上钉上木桩，每5m作为一个断面，按坡度放样，在桩位上固定尼龙线，挂线后进行钉桩加密，人工进行坡面整理，直至坡面平整度和坡度符合规范要求。1、施工机具配置序号工序名称投入机械1开采运输液压反铲挖掘机、自卸汽车2碎土液压碎土机3拌制路拌机或稳定土拌和机4摊铺碾压推土机、凸块振动碾5削坡液压反铲挖掘机、自卸汽车2、质量控制要点水泥改性土填筑施工过程中容易出现的问题有：土料拌合不均、层间结合面风干、漏压、弹簧、剪刀破坏等。需要采取以下措施预防：(1)采用路拌机拌制时，土料摊铺后，要用路拌机在摊铺层上均匀行走1～2遍，这样既可整平表面又可对土料进行破碎。水泥摊铺工序非常关键，摊铺时要均匀，不得在土面上形成空白。路拌机拌合至少3遍。对于稳定土拌合机，为保证拌合的均匀性，除严格控制土料粒径外，拌合时间对均匀性的影响很大。拌合时间要通过试验确定。6 (2)填筑时采用进占法施工，由于换填的厚度小，填土时运输车辆在同一工作面反复碾压，必要时可适当采用推土机推送。(3)结合面处理。在碾压时，由于受天气影响，填筑层表面风干很快。为保证层间结合，在进行上一层铺土施工之前，需要对结合面进行洒水。同时，边坡结合面也是关键部位之一。填筑前在原渠坡上逐层进行开蹬处理，台阶高为每一层铺土的厚度（松铺），需用推土机进行施工。(4)水泥掺量、拌合均匀度、土料含水量、粒径、拌和用水量、拌和遍数直接影响水泥改性土的质量。在制备水泥土时必须严格按照试验参数进行拌制，严格进行检测。(5)水泥改性土拌制完成后，需要在现场取样检测拌和质量，检测时主要检测拌和均匀度以及水泥含量、含水量是否满足要求。(6)摊铺时水泥改性土的含水率宜高于最佳含水率的1.0%～2.0%，以补偿在摊铺及碾压过程中的水分损失。(7)雨季施工应特别注意天气变化，避免使水泥和混合料受到雨淋。降雨时应停止施工，已经摊铺的水泥土应快速碾压、封面并覆盖。6、影响工效的因素(1)工序。水泥土施工的工序包括膨胀土料运输、碎土、拌制、运输、碾压、削坡等多个工序，在进行施工组织时要充分考虑。(2)水泥掺量。因膨胀土的土料性质不同、水泥的掺量也不同，故工效也不相同。(3)拌制方式。路拌机拌制的工效较低，产能低，程序复杂，一般要3～4遍才能保证水泥土的均匀性；同时，路拌机的使用费用也较高，对成本控制不利。在大规模的水泥土施工中，采用稳定土拌和机拌制才能满足施工强度的要求，但稳定土拌和机一次性投资比较大，维护费用也比较高，要根据工程量的大小综合考虑施工成本问题。(4)碾压。渠道换填水泥改性土要求的压实度高，工效较低。(5)换填厚度及削坡处理。换填厚度对效率影响很大。换填厚度较小时，为保证填筑质量、满足碾压机械的工作面要求，超填量所占比例较大，在削坡时投入的机械和人工数量较多，土料损耗较大，效率降低。6'