摘要：膨脹土（巖）因其特殊的工程特性，在工程建設(shè)中如處理不當(dāng)，將起到極大破壞作用。南水北調(diào)中線干線工程施工中采用水泥改性土來作為中線膨脹土（巖）渠坡保護的主要方法，以此確保邊坡的穩(wěn)定性。在施工過程中由于水泥改性土碾壓結(jié)束后放置時間較長，表面就會砂化，無法取出完整環(huán)刀，故通過環(huán)刀與灌砂法對比試驗，確定水泥改性土碾壓完成后隨時間變化壓實度檢測方法。

關(guān)鍵詞：水泥改性土;時間變化;壓實度;檢測方法

1、前言

南水北調(diào)中線工程總干渠全長1432 km，渠道沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，穿越膨脹土（巖）渠段累計長約386.8km。膨脹性土（巖）分布區(qū)地貌形態(tài)多為丘陵，壟崗和山前沖洪積、坡洪積裙，渠道挖深主要以15m以下為主，局部渠段深15～30m，少數(shù)渠段挖深超過30m。膨脹土（巖）因其具有特殊的工程特性，易造成渠坡失穩(wěn)，對工程的安全運行影響很大，而且其處理難度、處理的工程量和投資也較大，因此，膨脹土（巖）的處理是南水北調(diào)中線工程的主要技術(shù)問題之一。膨脹土（巖）具有多裂隙性、超強固結(jié)性、強脹縮性和邊坡浸水時強度衰減等特點，在工程建設(shè)和運營中起到極大破壞作用，如地基隆起、路面開裂、邊坡失穩(wěn)等。而且這種破壞具有反復(fù)性和長期性，被土建工程師視為“工程中的癌癥”。

對于膨脹作用下的邊坡滑動破壞特性，南水北調(diào)中線干線工程多方案對比，最終確定采用水泥改性土作為中線膨脹土（巖）渠坡保護的主要方法，來確保邊坡的穩(wěn)定性。水泥改性土就是根據(jù)膨脹土中（巖）的膨脹率，加入適量水泥，使其改變性質(zhì)。在施工過程中由于水泥改性土碾壓結(jié)束后放置時間較長，表面就會砂化，無法取出完整環(huán)刀，故在淅川3標(biāo)進(jìn)行環(huán)刀與灌砂法對比試驗。

2、試驗?zāi)康?/p>

2.1通過20天對比試驗確定水泥改性土中水泥礦物質(zhì)的變化情況對壓實度影響程度。

2.2確定改性土壓實度是否衰減，壓實度是否滿足施工設(shè)計要求，因此選用環(huán)刀法與灌砂法進(jìn)行對比試驗檢測。

3、試驗用料的擊實試驗

試驗用料采用5%水泥摻量的改性土作為本次試驗基數(shù)，按土工試驗規(guī)定方法，進(jìn)行擊實試驗。確定試驗用料擊實最大干密度為1.65g/cm3，最佳含水量為21.8%。

4、主要碾壓機具及場地布置

本次試驗選用型號為LT220B，自重為20t自行式凸塊振動碾、振動頻率為30Hz。

本次試驗選在已填筑過，并檢驗合格的改性土填筑面上，試驗區(qū)按長30m×寬10m布置。首先用推土機推平整理，再用振動碾將試驗場地碾壓密實。

5、試驗

5.1測量放樣

試驗場地整平后，測量人員再按試驗場地布置圖及時進(jìn)行測量放樣，測量放樣采用全站儀以坐標(biāo)形式放樣定點，確定填筑邊線、樁號、高程等樣點。

5.2改性土料鋪土

鋪土厚度按碾壓試驗確定的松鋪厚度30cm控制，由自卸汽車運輸進(jìn)入填筑部位，采用進(jìn)站法直接卸料。參照以往工程經(jīng)驗，擬根據(jù)1.2的松鋪系數(shù)進(jìn)行松方卸料控制，推土機推平誤差控制在±5cm以內(nèi)，并輔以人工整平。

5.3改性土料碾壓

碾壓過程嚴(yán)格按碾壓試驗確定的參數(shù)進(jìn)行碾壓。采用20t振動碾碾壓，行駛速度為2km/h，碾跡搭接寬度為1/3輪胎寬，振動碾壓作業(yè)時采用進(jìn)退錯距法。先全場靜壓2遍，再振動碾壓8遍。

進(jìn)退錯距法碾壓示意圖如下：

5.4試驗點布置

在碾壓結(jié)束后，按檢測點布置圖進(jìn)行檢測點的測量放樣，灑好白灰線，做好方格網(wǎng)。

試驗場地及檢測點平面布置圖如下：

5.5環(huán)刀與灌砂法試驗

在已準(zhǔn)確定位試驗區(qū)同一檢測點，進(jìn)行環(huán)刀法與灌砂法對比試驗測定壓實度，并以碾壓結(jié)束時間算起，對試驗區(qū)不同點位進(jìn)行1天、3天、5天、8天、11天、14天、17天、20天對比試驗。試驗過程嚴(yán)格按照《土工試驗規(guī)程》操作，確保試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

6、成果整理

試驗完成后，及時將試驗資料進(jìn)行系統(tǒng)整理分析，繪制對比試驗關(guān)系曲線圖等成果圖表。根據(jù)試驗成果，結(jié)合水泥礦物變化情況，確定水泥礦物在變化期間對改性土壓實度的影響程度。

試驗成果整理及分析總結(jié)

環(huán)刀法與灌砂法20天檢測關(guān)系曲線圖

系列1號曲線是灌砂法試驗檢測結(jié)果，經(jīng)過時間的變化灌砂法檢測壓實度時檢測結(jié)果趨于穩(wěn)定。

系列2號曲線是環(huán)刀試驗檢測結(jié)果，第6天的檢測過程中環(huán)刀法檢測壓實度時部分環(huán)刀的試樣已不完整，第11天的檢測過程中，環(huán)刀法檢測壓實度時已取不出完整的試樣，因水泥在改性土中水泥礦物的變化，水泥與土相凝結(jié)一體，在取試樣環(huán)刀時，改性土震動幅度大，改性土易碎，在此表中可以看出水泥在變化期間對密實度的影響。

7、試驗結(jié)論

經(jīng)過20天檢測、對比、分析試驗，改性土碾壓結(jié)束擱置時間較長后，環(huán)刀法檢測壓實度時不能完整的將試樣取出，不是因為壓實度不能滿足設(shè)計要求，而是水泥礦物在變化期間的特性，在與灌砂法對比的過程中可看出灌砂法檢測壓實度是滿足設(shè)計要求的。因此，水泥改性土壓實度隨時間變化是不會出現(xiàn)衰減狀況;所以，結(jié)合上圖中環(huán)刀法與灌砂法試驗數(shù)據(jù)顯示，在水泥改性土施工完一定時間后進(jìn)行復(fù)檢時，應(yīng)采用灌砂法試驗來確定水泥改性土壓實度。

參考文獻(xiàn)：

[1]南水北調(diào)中線一期工程總干渠渠道膨脹巖土處理施工技術(shù)要求【R】.北京：南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，2010.

[2]南京水利科學(xué)研究院.土工試驗規(guī)程【S】.北京：中國水利水電出版社，1999.