坡面改性土施工技术研究与应用

赵海峰，卜崇财

（中国水利水电第四工程局有限公司，青海 西宁 810007）

1 工程概况

引江济淮工程由长江下游上段引水，是一项集供水、航运、生态等效益为一体的水资源综合利用工程。引江流量300m3/s，入淮流量280m3/s。输水干线长723km，自南向北可划分为引江济巢、江淮沟通、江水北送三大工程段落，共设八大节制枢纽。

引江济淮工程（安徽段）江淮沟通段J010-2标位于淮南市寿县境内，为江淮沟通段茶庵镇至瓦埠湖段河渠工程，施工桩号为J77+070～J97+505，标段输水渠道总长20.435km。输水渠道底宽60m，底高程13.4m，江淮沟通段按Ⅱ级航道标准设计。

设计边坡1∶3，设计渠底高程13.4，设计底宽60m，在桩号J93+625～J94+125范围内右岸渠底及边坡采用4%改性土换填，厚度为1m。

2 坡面改性土施工关键技术

2.1 施工工艺流程

膨胀土保护层开挖→排水沟槽开挖→排水管铺设、粗砂回填→进占法卸料→推土机平料→测松铺厚度、平整度→静碾2遍→动碾6遍→环刀法取样检测压实度→实测碾压后高程→监理验收合格进行下一层施工

2.2 改性土土料拌和

换填所用水泥土，采用外掺法，水泥掺量为4%，该工程水泥选用旋窑年产量超过100万t的大型水泥企业生产的水泥，水泥品种为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，但应购买初凝时间较长的水泥，以便拌和及压实。本工程水泥土换填所用原土料为无膨胀性土或弱膨胀土，弱膨胀性土的自由膨胀率应小于65%（优先采用小于40%的非膨胀土）。土块粒径不宜大于10cm，其中5～10cm粒径含量不大于5%，1～5cm粒径含量不大于40%。土料取自排泥场或就近干挖段开挖的可利用料的土料。

土料取自35#排泥场及J93+625～J94+125段开挖的可利用料的土料。将土料拉运至改性土拌和站后采用旋耕机、路拌机破碎并翻晒，土料翻晒过程中及时测定含水率，当土料含水率满足要求后采用彩条布覆盖，防止土料水分流失或被雨水浸泡。

2.3 土料含水率控制

由于土料破碎机在破碎土料时要经过一道筛网，如果土料含水率偏大，会造成筛网被堵塞，将无法进行土壤的破碎，因此土料破碎前需严格控制土料的含水率，土料含水不能过大；施工前土料含水率控制在15%±3%为宜。

2.4 土料破碎

将土料经碎土机破碎、过筛，对过筛的土料进行筛分，检验其1～5cm颗粒含量不大于40%，5～10cm粒径含量不大于5%，土块粒径不大于10cm，运送至搅拌站料仓。

2.5 改性土配合比

水泥改性土拌和站是采用比例配比，按每小时总拌和产量系统自动控制各部皮带、螺旋机转速来完成水泥土的拌和。

经过试验方案，最终确定4%改性土配合比为土料1∶土料2∶水泥∶水=46∶46∶8∶3，其中土料1和土料2分别装在1#仓和2#仓，在施工中两个土料仓同时给料拌和；由于在实际施工中，土料的含水量是不确定的，因此在拌和前，需对拌和用土进行含水量检测，然后再根据试拌结果，调整出施工配合比；施工中，应严格按照试验室下发的配料单进行配料，严禁私自更改配合比。

2.6 改性土的检测

将拌和后的改性土取样做EDTA滴定，检测其均匀性及改性土含水率，经检测满足要求后，方可进行摊铺、碾压。施工初始阶段由于技术、工艺还不够成熟，建议改性土拌和站每次拌和量不大于600m3，水泥改性土抽查检测不少于6个试样，每个抽样检测的样品重量不轻于300g，随着施工工艺的成熟，后续施工可逐渐适当减少，但改性土水泥掺量平均值不得小于设计掺量，标准差不大于0.8。

2.7 改性土料摊铺与铺土厚度的控制

土料摊铺之前，测量人员先对基面进行断面高程测量、记录，并做明显的标识，土料初步摊铺完成后，用插钎法测量改性土实际摊铺厚度，若高出设计摊铺厚度，可采用人工与推土机相配合的方式调整其摊铺厚度，直至满足拟定的设计厚度要求；若改性土实际摊铺厚度达不到设计厚度，可采用反铲和人工相配合的方式调整摊铺厚度，直至达到设计摊铺厚度。

为保证坡面压实度，以及考虑碾压设备的工作面要求，4%改性土坡面铺土时需进行超填，超填土料按照1∶1.5坡比放坡，改性土换填厚度以设计坡脚为基准，随着坡面的不断抬升，超填部分随大面平起，但坡面顶部超填宽度不得小于30cm，超填部分可为改性土料填筑面的保护层，在河渠工程混凝土衬砌施工前利用机械和人工进行削坡修整，直至达到设计边坡线。

2.8 碾压

（1）改性土碾压参数。改性土换填部位采用进占法分层摊铺，铺层厚度为30cm，碾压8遍（静碾2遍，振动碾6遍），行走速度一般为2.0～3.0km/h；根据碾压试验得出此结论。采用进退错距法沿渠道轴线方向碾压，碾压时纵向重叠宽度不小于0.5m，横向碾压重叠长度不小于1.5m；在施工中4%改性土按最优含水率的1%～3%进行控制，改性土在气温较高时，土料含水率控制较大值；气温较低时，土料含水率控制较小值。

（2）碾压方法。改性土碾压按照试验确定的施工参数采用22t光面振动碾静碾2遍，动碾6遍，最后再用22t振动碾碾压1遍，保证上下层结合良好。碾压时沿渠道轴线方向进退，碾压时纵向搭接宽度不小于50cm，横向碾压搭接长度不小于1.5m，在施工过程中一定要加强碾压质量，严格执行碾压遍数，加大检测力度，防止在碾压过程中出现漏压、欠压和过压等现象，同时上、下层分段位置要错位碾压。如改性土碾压出现漏压虚土层、干松土、弹簧土、剪力破坏和光面等不良现象，要根据现状及时处理，直至达到设计标准。

（3）碾压时间要求。为保证碾压质量，4%改性土自拌和出口至填筑碾压的时间宜控制在4h之内完成质量检测。

（4）接头部位和边角部位碾压。每段的接头部位结合面处理成为1∶6的坡度，死角和接头部位处大型碾压设备碾压不到或易漏压的部位，采用人工小型振动冲击夯夯击夯实。

（5）层间结合面处理。改性土换填部位每层之间若不能及时跟进的，要及时对填筑坡面和填筑基面做好防雨和保湿等保护措施，并严禁在其上行走大型设备，若需要大型设备行驶，需提前进行防护或在填筑前将其挖出，换填处理。由于施工区域雨水较多，因此改性土换填施工时要提前关注天气预报等气象信息，降雨时要立即停止施工，尽快将已施工面碾压密实，采用防雨布等防雨设施覆盖，以防止雨水冲刷，并在改性土施工区域内修建临时排水设施，确保地表水不进入施工区域。

改性土边坡结合面既是换填关键部位，又是质量薄弱部位，换填前在原河渠边坡上逐层用推土机进行开蹬处理，台阶高为每一层改性土铺土的厚度（虚铺）。

（6）取样检测。在改性土摊铺碾压完成后，即可采用环刀法进行取样试验，取样频次为每150m3取1个点，且每层不少于3个点，检验碾压层压实度；土体取样合格并报监理工程师批准后方可进行下一层的施工。

3 质量控制要点

水泥改性土填筑施工前，对所需土料场的土料质量进行全面的试验复勘，复勘的试验参数和取样数量同改性土换填。

水泥改性土在换填施工过程中出现的共性问题有以下几点：改性土土料拌和不均匀，层间结合面风干、漏压、弹簧、剪切破坏等。在施工过程中需采用以下方式进行预防：

（1）对于固定的改性土拌和机，为保证改性土拌和的均匀性，需严格控制土料的粒径，严格控制拌和时间，拌和时间需通过试验来确定。

（2）改性土换填时采用进占法施工，由于改性土换填的厚度较小，填土时土料运输车辆在同一工作面上反复碾压，易造成局部土料剪切破坏或形成弹簧土，因此在改性土边坡换填时，为减少运输车辆对填筑面的反复碾压，需采用推土机摊铺，且在运输过程中不得对同一部位反复碾压，需对进填筑面运输路线轮换。

（3）改性土层间结合面处理，在改性土碾压前，因受天气影响而使填筑层表面风干很快。为保证层间结合面，在对上一层铺土时，需要对下一层面洒水。

（4）改性土水泥掺量、拌和均匀度、土料含水量、粒径、拌和用水量、拌和遍数等参数是否严格按设计指标进行，会直接影响水泥改性土的施工质量。在制备水泥改性土时必须严格按照选定的实验参数进行拌制，严格进行试验检测。

（5）改性土在拌和站拌制完成后，需要在拌和站取样检测拌和质量是否满足设计要求，检测时主要检测改性土拌和均匀度以及水泥掺量、土料含水量是否满足设计要求。

（6）在摊铺时改性土含水率高于最优含水率的1%～2%，以弥补在改性土摊铺及碾压过程中的水分损失。

（7）改性土换填过程中，从拌和站到换填工作面的时间不宜超过4h。碾压过程中如果改性土出现弹簧土、松散土、起皮等现象，要及时处理，直至碾压并检测合格，方可进行下道工序。

（8）由于本区域雨水频繁，因此在雨季施工时要及时关注天气预报和气象条件，防止改性土被雨水淋湿，要提前在坡面以外修建截排水沟，下雨时要立即停止施工，已经摊铺的改性土料的工作面要快速碾压，并及时覆盖相关的工作面，防止雨水冲刷。

4 结束语

改性土施工时主要的施工工序包括原状土料运输、碎土、拌制、运输、碾压、削坡等多个工序，在施工过程中需加强各环节的组织和质量控制。文章结合现场施工情况，特总结了相关经验，供后续工程施工参考：第一，必须保证土料参数满足设计要求，土料场开采和运输均很便利；第二，要保证厂拌设施的拌制质量和效率；第三，在雨水较多地区进行换填时必须提前在设计边线以外修建截排水沟，防止雨水淋湿改性土工作面；第四，严格控制换填厚度，保证换填质量，投入足够的设备资源和人力资源，以最低的成本实现最佳的功效和效益。