□馬永杰 □李學(xué)強(qiáng)（中國水利水電第十一工程局有限公司）

1 概況

引江濟(jì)漢工程作為南水北調(diào)中線水源區(qū)工程之一，是從長(zhǎng)江上游荊江河段附近引水至漢江興隆河段、補(bǔ)濟(jì)漢江下游流量的一項(xiàng)大型輸水工程。工程的主要任務(wù)是向漢江興隆以下河段（含東荊河）補(bǔ)充因南水北調(diào)中線調(diào)水而減少的水量，同時(shí)改善該河段的生態(tài)、灌溉、供水和航運(yùn)用水條件。引水干渠的引水口位于荊州市龍洲垸、出水口為潛江市高石碑，線路地跨荊州、荊門兩地級(jí)市所轄的荊州區(qū)和沙洋縣，以及省直管市潛江市和仙桃市，干渠全長(zhǎng)67.23km。干渠設(shè)計(jì)引水流量350m3/s，最大引水流量500m3/s。根據(jù)開挖成型渠道，經(jīng)過地質(zhì)素描顯示，部分區(qū)段呈現(xiàn)弱偏中膨脹土，這對(duì)渠道邊坡的穩(wěn)定性形成了較大的安全隱患。為了消除安全隱患，依據(jù)設(shè)計(jì)要求，將弱偏中膨脹土的區(qū)段利用挖掘機(jī)全部挖掉，在原膨脹土的基礎(chǔ)上參加4%的水泥進(jìn)行換填施工。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

根據(jù)《南水北調(diào)中線一期引江濟(jì)漢工程設(shè)計(jì)2標(biāo)膨脹土處理施工技術(shù)要求》中規(guī)定的鋪土厚度、試驗(yàn)工藝以及水泥摻量，對(duì)素土摻加水泥進(jìn)行改性土并對(duì)其碾壓試驗(yàn)效果進(jìn)行驗(yàn)證，最終確定水泥改性土施工的控制性參數(shù)，為后續(xù)施工提供指導(dǎo)：核查水泥改性土壓實(shí)后是否達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度、水泥改性土自由膨脹率是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；確定合理的施工技術(shù)參數(shù)。

3 設(shè)計(jì)要求

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，標(biāo)段水泥摻量按照素土（最優(yōu)含水率）的4%進(jìn)行控制，水泥改性土壓實(shí)度≥96%，自由膨脹率≤40%。

4 試驗(yàn)用料

水泥：選用三峽牌P·O42.5普通硅酸鹽水泥，產(chǎn)品符合質(zhì)量要求。

素土：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，改性土所用素土物理性能符合技術(shù)要求，素土自由膨脹率為43%。

施工用水：主要用于現(xiàn)場(chǎng)改性土拌和、改性土養(yǎng)護(hù)和施工道路降塵用水。拌和用水應(yīng)符合混凝土生產(chǎn)用水要求，主要取自換填區(qū)域附近降水井抽排水；當(dāng)換填附近區(qū)域無降水井時(shí)，項(xiàng)目部配置有5t灑水車供水，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要。

5 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)

5.1 碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地布置

測(cè)量放線：放線內(nèi)容主要包括控制點(diǎn)的設(shè)置、平面位置的放線、高程的控制，主要需要對(duì)換填水泥土的位置邊線進(jìn)行精確定位。試驗(yàn)場(chǎng)地所選樁號(hào)范圍為10+145～10+230，試驗(yàn)區(qū)面積為3.00m×95.00m，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋪料厚度為30.00cm。

水泥改性土回填前先進(jìn)行填筑基面清理干凈并整平，用振動(dòng)碾壓實(shí)作為下部結(jié)合層。經(jīng)四方聯(lián)合驗(yàn)收后，才允許下一道工序。

5.2 施工工藝

5.2.1 素土破碎

本次試驗(yàn)采用WB-5000-6型路拌機(jī)破碎的方式進(jìn)行素土破碎，破碎前采用推土機(jī)對(duì)回填土料頂部進(jìn)行整平處理，破碎時(shí)路拌機(jī)采用錯(cuò)距法行走1趟為1遍，行走4遍，錯(cuò)距≥20cm。

5.2.2 含水率控制

考慮到素土破碎的均勻性，需將現(xiàn)場(chǎng)水泥改性土含水率控制在一定范圍內(nèi)，素土若含水率過高需要翻曬，低必須進(jìn)行均勻?yàn)⑺韬停收{(diào)整可與素土工序合并進(jìn)行，本次試驗(yàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將素土天然含水率控制在最優(yōu)含水率的-3%～+3%范圍內(nèi)，以控制在高于最優(yōu)含水率1.50%左右為宜。

5.2.3 擺放和攤鋪水泥

對(duì)攤鋪好的素土利用推土機(jī)進(jìn)行整平，使其表面平整厚度均勻。按照設(shè)計(jì)要求計(jì)算出單位面積水泥用量，將水泥運(yùn)到攤鋪場(chǎng)地后，據(jù)此在填筑面上劃分為方格，單個(gè)網(wǎng)格面積大小以每格放置1袋水泥，應(yīng)注意使每方格水泥的攤鋪面積相等。擺放水泥經(jīng)確認(rèn)無誤后，人工用木刮板或鐵鍬均勻攤開，水泥的攤鋪寬度超過設(shè)計(jì)邊線的10cm即可，水泥攤鋪完畢后，表面應(yīng)沒有空白位置，也沒有水泥集中的地方。水泥攤鋪完成后，采用路拌機(jī)對(duì)混合料開始拌和。

5.2.4 水泥拌和

拌合過程中設(shè)專人跟隨拌和機(jī)，隨時(shí)檢驗(yàn)混合料拌合深度和含水率，為了保證拌和層與下層的粘結(jié)，拌和深度宜深入下層至少3～5cm，嚴(yán)禁在拌和層底部留有素土“夾層”。拌和機(jī)拌和完成的標(biāo)志是混合料顏色應(yīng)達(dá)到一致，沒有灰條、灰團(tuán)和畫面，由于本工程素土含有較大顆粒，拌和3遍即可拌和均勻，通過EDTA滴定試驗(yàn)檢測(cè)，均勻性滿足要求。

5.2.5 水泥改性土碾壓

拌和整形完成后采用20t振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓，振動(dòng)碾壓2、4、6遍后分別進(jìn)行取樣檢測(cè)。碾壓方式采用搭接法進(jìn)行碾壓，振動(dòng)碾平行于渠道方向行走。

5.3 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)結(jié)果

5.3.1 現(xiàn)場(chǎng)水泥改性土中水泥的劑量的測(cè)定

分別在反應(yīng)齡期 0.5h、2h、4h、6h、12h時(shí)，按照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》JTGE51-2009進(jìn)行水泥改性土EDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線確定試驗(yàn)，并根據(jù)該曲線快速測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)水泥改性土中水泥的劑量，同時(shí)檢驗(yàn)拌和的均勻性。

水泥改性土EDTA各反應(yīng)齡期標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1 水泥改性土EDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

圖1中，0.5hEDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合線性公式為y0.5h=1.94x+5.35（其中y為EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量，x為水泥劑量），相關(guān)系數(shù)r=0.99；2hEDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合線性公式為y2h=1.67x+5.34，相關(guān)系數(shù)r=1.00；4hEDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合線性公式為y4h=1.46x+5.70，相關(guān)系數(shù)r=1.00；6hEDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合線性公式為y6h=1.41x+5.42，相關(guān)系數(shù)r=1.00；12hEDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合線性公式為y12h=1.30x+5.34，相關(guān)系數(shù)r=1.00。

取現(xiàn)場(chǎng)碾壓后的水泥改性土樣2組送入試驗(yàn)室，在4h反應(yīng)齡期時(shí)進(jìn)行EDTA二鈉滴定試驗(yàn)，得出標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)應(yīng)水泥劑量，從而換算成濕土（最優(yōu)含水率）中的水泥劑量。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，用EDTA滴定法測(cè)定水泥含量，平均值不得小于設(shè)計(jì)摻量（濕土質(zhì)量的4%），水泥改性土水泥含量標(biāo)準(zhǔn)差≤0.70，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1結(jié)果表明：經(jīng)換算，為最優(yōu)含水率時(shí)，水泥劑量平均值和標(biāo)準(zhǔn)差均滿足設(shè)計(jì)要求。

5.3.2 水泥改性土壓實(shí)度

對(duì)水泥改性回填土碾壓后隨機(jī)抽點(diǎn)進(jìn)行壓實(shí)度試驗(yàn)，即對(duì)水泥改性土試驗(yàn)區(qū)每種碾壓參數(shù)分別取樣2組試樣分別測(cè)定濕密度、含水率，計(jì)算干密度?，F(xiàn)場(chǎng)密度試驗(yàn)采用《土工試驗(yàn)規(guī)程》中的環(huán)刀法進(jìn)行壓實(shí)密度檢測(cè)，為確保環(huán)刀取樣能真實(shí)反映壓實(shí)度的實(shí)際情況，取樣時(shí)人工在取樣點(diǎn)位挖取樣坑，坑底應(yīng)至該層鋪料厚度的底部，人工量測(cè)取樣坑的深度，從距坑頂2/3處挖取樣平臺(tái)，然后用環(huán)刀取樣。取樣環(huán)刀體積為200cm3，當(dāng)2組試樣均達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度時(shí)，其碾壓遍數(shù)為滿足設(shè)計(jì)要求的碾壓遍數(shù)。水泥改性土壓實(shí)度試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 水泥改性土水泥劑量試驗(yàn)結(jié)果一覽表

表2 水泥改性土壓實(shí)度結(jié)果一覽表

結(jié)果表明：水泥改性土在松鋪厚度為30cm時(shí)，采用20t振動(dòng)碾靜壓2遍、振動(dòng)碾壓2、4、6遍后，其含水率范圍為1.00%～2.90%，平均含水率為1.80%，壓實(shí)度平均值在95.20%～98.80%之間，即靜壓2遍、振動(dòng)碾壓6遍及以上時(shí)，抽檢試樣的壓實(shí)度均能達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度；經(jīng)抽查，發(fā)現(xiàn)上下結(jié)合層面結(jié)合良好，底部無虛土，無光面及剪力破壞現(xiàn)象。

5.3.3 現(xiàn)場(chǎng)水泥改性土自由膨脹率

取現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)區(qū)2組水泥改性土樣送入試驗(yàn)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，在1，2，3d直至7d反應(yīng)齡期內(nèi)分別進(jìn)行自由膨脹率試驗(yàn)，并繪制自由膨脹率隨時(shí)間變化曲線?，F(xiàn)場(chǎng)水泥改性土自由膨脹率試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 現(xiàn)場(chǎng)水泥改性土自由膨脹率試驗(yàn)結(jié)果一覽表

結(jié)果表明：隨反應(yīng)齡期的增加，現(xiàn)場(chǎng)水泥改性土的平均自由膨脹率整體上均呈下降趨勢(shì)，但有時(shí)也出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，7d時(shí)自由膨脹率均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)論

關(guān)于膨脹土施工，一是在水泥摻量為4%時(shí)，將含水率控制在最優(yōu)含水率-3%～+3%內(nèi)，松鋪厚度為30cm，采用WB-5000-6型路拌機(jī)將素土破碎4遍，水泥改性土再拌合3次，20t振動(dòng)碾靜壓2遍，振動(dòng)碾壓6遍進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制，試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。二是由于路拌法在公路界已為成熟工藝，改性土拌和后均勻性較好，根據(jù)目測(cè)和EDTA－滴定試驗(yàn)檢測(cè)，均勻性滿足設(shè)計(jì)要求。