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有关南水北调中线淅川段5标水泥改性土试验的分析研究
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【区域经济学论文】摘要：文章以南水北调中线淅川5标水泥改性土试验为例，分析了其施工工艺、施工技术要点分析及其质量控制措施，最终确定的经济合理的各项技术指标和参数来指导改性土填筑施工，以供交流。 关键词：水泥改性土工艺措施分析 南水北调中线
摘要：文章以南水北调中线淅川5标水泥改性土试验为例，分析了其施工工艺、施工技术要点分析及其质量控制措施，最终确定的经济合理的各项技术指标和参数来指导改性土填筑施工，以供交流。
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关键词：水泥改性土工艺措施分析
南水北调中线一期工程总干渠淅川段工程施工5标（桩号：28+800～36+289），渠道全长,7.489Km。挖方渠道边坡采用水泥改性土换填，填方渠道边坡采用水泥改性土土置换。在水泥改性土施工前，先做水泥改性土施工试验，确定水泥改性土的拌制工艺和碾压参数。
1、水泥改性土填筑碾压试验目的
⑴、核查改性土压实后是否能够达到设计压实参数；
⑵、检查碾压机具的性能是否满足施工要求；
⑶、选定合理的施工压实参数：铺土厚度、、含水量的适宜范围、压实方法和压实遍数；
⑷、确定水泥改性土的破碎工艺、拌制工艺、选择合适的含水量范围，评价改性效果；
⑸、确定有关质量控制的要点。
2、试验依据
⑴、《堤防工程施工规范》SL260-98；
⑵、《碾压式土石坝施工技术规范》DL/T5129-2001；
⑶、《土工试验规程》SL237-1999；
⑷、《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求》（NSBD-ZXJ-2-01）
⑸、相关设计文件及图纸。
3、试验用料
⑴、试验用料：
土料：用张村洼取土场B区褐黄色土料，其物理性质见下表：
褐黄色土料物理力学性质表
土类别 塑性指数 液限 粘粒含量 自由膨胀率 天然含水量 最优含水量 最大干密度
褐黄色粘土 24.4 44.5 30% 40% 25% 18.6% 1.70
水泥：邓州泰隆PO42.5水泥。
⑵、试验用料的试验
①击实试验：按SL-237-1999方法进行水泥改性土击实试验，采用标准击实仪轻型击实法。
②水泥含量标准曲线：选用现场有代表性的被改性土做室内EDTA滴定试验，测绘水泥含量标准曲线，以便检测水泥改性土水泥含量。
4、试验场地及技术准备
⑴、场地布置及要求
试验场地选在张村洼取土场B区，在该处选择一块30m×15m的场地，先用推土机将表面腐殖土清除，然后用平地机将地面刮平，用振动平碾采用进退错距法将原基碾压到设计规定的压实度0.98，用GPS定点测量高程点，平地机刮平。
碾压试验场地按横向分三个区，碾压区面积3.5×15m，按铺土厚度分为25cm、30cm、35cm实验区；区与区设置0.5m宽的隔离带。实验区外侧富裕宽度为1.0m。
将不同填筑区的分界线引出实验区外进行标示。
⑵、技术准备
①施工前对清基后的地面进行了高程测量。技术、质检、现场试验室人员及各种试验取样检测仪器全部到位。土样的击实试验工作和水泥标准含量曲线已全部完成并已出来成果，且成果已经监理工程师认可。
②试验参数组合：试验采用击实试验的最优含水量，允许变动范围-1～2%，固定此含水量，变动铺土厚度及碾压遍数；铺土厚度选择25cm、30cm、35cm，碾压遍数选择6遍、8遍、10遍，行车速度不大于2Km/h。
⑶、土料开采制备
施工前已完成土场清表及土方运输道路修整，将地表以下1.7m范围的黑褐色粘土挖除，开采下层的褐黄色粘土。该种土的天然含水量为25%，最优含水量18.6%，一次性备料162m3。
5、施工工艺流程
根据张村洼土料场土料的物理性质，制定水泥改性土试验的施工流程如下图：
6、施工技术要点分析
⑴基层处理验收
用推土机将表面腐殖土清除，然后用平地机将地面刮平，用振动平碾采用进退错距法将原基碾压到设计规定的压实度0.98；然后用GPS测量高程，控制基面平整度。
将试验区用白灰洒出，布置3.0m×5.0m方格网，用木桩将标示线引出碾压区外。
⑵土料进场：
试验用土料用挖掘机装车， 20t自卸汽车运输到试验场地卸料，由TY160推土机进行推平铺筑土料。
土料摊铺根据厚度不同，掺加的水泥量也不同，铺土采用人工配合推土机进行，设置高程点作为控制铺土厚度的基准点，铺土厚度的检查可采用钢插钎，检查铺土厚度，局部人工平整，保证摊铺厚度均匀。三个实验区的铺土厚度分别为25cm、30cm、35cm，误差控制在±2cm内。
⑶碎土和含水量控制
土料摊铺后用多铧犁犁翻，路拌机搅拌破碎土料，根据气温情况，每个一定时间检测一次含水量，含水量高时采用多铧犁翻松晾晒。
当土料含水量应高于最优含水量2%，用路拌机搅拌破碎和拌合土料，使土料含水量均匀，土料粒径符合要求，要求土料粒径不大于5cm。
⑷整平、摊铺水泥
摊铺水泥前，土料含水量应高于最优含水量2%，用路拌机搅拌破碎土料，粒径满足要求后，人工挂线整平，误差控制在±2cm内。
水泥的摊铺在土料搅拌破碎后进行，用插钎法检查翻松后的松散厚度h，用200cm3环刀测土料搅拌后的松散干密度p松，水泥的掺量为土中的4%，每袋水泥按50Kg计算，每袋水泥的摊铺面积S=50/（p松h×4%），划分网格。
土料采用人工挂线整平后，用钢尺在土料上面定出网格，用白灰做出标记，每个网格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。
摊铺水泥时，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，并且没有水泥集中点。
辅料
⑸水泥土拌制：
采用路拌机拌制，控制行驶速度不大于2Km/h，拌制3遍、4遍、5遍时，在固定点取样做滴定检测水泥含量，取样部位在土层底部。
水泥改性土拌合均匀性采用水泥含量标准差进行控制，每区取样6个点，要求平均值不得小于设计掺量，水泥含量标准差不大于0.7。
⑸碾压
水泥土搅拌完成后，开始碾压，先用20t平碾净碾一遍，然后用20t凸块碾碾压。20t凸块振动碾在平行于铺料长度的方向前进后退法实行振动碾压，碾子必须场外起振，达到正常运转之后，方可驶入试验场内，采用前进、后退全振方法，前进后退一循环按2遍计，错位采用前进法，碾距重叠控制在20～30cm之内，行车速度按小于2Km/h行驶。
以2.0km/h的速度前进后退振压完3遍，退出试验场地；试验人员开始检测各种铺土厚度的各项指标；
然后再以2.0km/h的速度前进后退振压完1遍，退出试验场地；试验人员开始检测各项指标；最后再以2.0km/h的速度前进后退振压完1遍，退出试验场地；试验人员开始检测各项指标。
碾压
⑹现场描述与试验检测
①现场描述
A、记录使用的运输设备、卸料方式及铺料方法；
B、观察振动凸块碾的工作状况，有无粘碾、弹簧土、涌土、表面龟裂及压实后有无剪切破坏现象。
C、观察压实土层底部有无虚土层、上下层面结合是否良好等，并作记录。
D、记录碾压前后的实际土层厚度。
E、观察水泥土颜色变化，根据经验，当水泥土的颜色和原土的颜色一致时，可以判断水泥土拌合均匀。
②压实厚度和压实度
碾压完毕，在不同振压遍数的取样点上，测量人员用水准仪在（3.0×5.0）m方格网上测量碾压后高程，与压前相应高程点之差即为沉陷值，确定压实厚度。
试验人员用环刀法测密度，烘箱法测含水率，计算压实度，环刀取样深度控制在压实层底部三分之一范围内。取样频率按照每一组合取样12个测点控制。
⑺试验成果整理
试验完成后，将试验资料进行系统整理分析，绘制成果图表，编写试验报告
①绘制不同铺土厚度、土料不同拌制遍数和水泥含量的关系曲线：试验过程中对不同的铺土厚度和拌制遍数所测得的水泥含量进行整理，做出相应的关系曲线。
②绘制不同铺土厚度、不同压实遍数土料和沉降量的关系曲线：试验过程中对不同的铺土厚度和压实遍数所测得的沉降量进行整理，做出相应的关系曲线。
③绘出铺土厚度，压实遍数和最大干容重关系曲线。
④根据设计干容重rd，从上图曲线上分别查出不同铺土厚度时所对应的压实遍数a、b、c，通过30/a、35/b、40/c值进行比较，以单位压实遍数最大厚度者为最经济合理。
⑤根据以上成果，结合工程的具体条件，确定土料的施工碾压参数和填筑标准，在试验报告中应提出以下结论：
A、水泥土的拌合机械和拌合参数（行车速度、拌合遍数）；
B、压实机械和参数
C、提出达到设计标准的施工参数：铺土厚度、拌合遍数、路拌机行车速度、碾压遍数、行车速度、土料含水率；
D、上下层的结合情况及其处理措施；
E、其他施工措施与施工方法，如铺土、平土、刨毛等。
7、土方填筑碾压试验质量控制措施
针对土方填筑碾压试验的施工内容及特点，制定出以下几项质量控制措施。
⑴工程技术部负责给施工人员进行技术交流，是每个操作人员对工作内容都做到心中有数，交底内容要明确。
⑵地面高程及试验场地必须经监理工程师复查认可后方可进行施工。
⑶碾压试验过程中严格执行确保过程得到有效控制。
⑷在碾压试验过程中，做好施工测量控制工作，保证各项尺寸误差符合规范要求，质量符合要求，施工放样记录应整理存档。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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