□劉紅云（河南省光山縣水利局水利水保技術(shù)指導(dǎo)站）

0 引言

膨脹土是一種含一定數(shù)量親水礦物質(zhì)（蒙脫石、伊利石、高嶺石或混層結(jié)構(gòu)）且隨著環(huán)境的干濕循環(huán)變化而具有顯著的干濕收縮、吸水膨脹和強(qiáng)度衰減的粘性土，有的裂隙很發(fā)育，且液限和塑性指數(shù)較大，壓縮性偏低，在天然含水量狀態(tài)下較堅(jiān)硬，一般具有超固結(jié)性。根據(jù)其膨脹率分類，膨脹土可分為弱膨脹土、中膨脹土和強(qiáng)膨脹土。

1 膨脹土改性的工作機(jī)理

水泥改性土，是指將一定比例的水泥摻入膨脹土土料之中以改善膨脹土的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)，使膨脹土喪失膨脹潛能，并在一定程度上提高土體強(qiáng)度或承載力。

1.1 作用原理

因膨脹土具有遇水膨脹、失水干縮的特性，采用路拌機(jī)、穩(wěn)定土拌和機(jī)等摻伴設(shè)備，在膨脹土料中摻入適量水泥，使二者充分拌合并發(fā)生物理及化學(xué)反應(yīng)，改變膨脹土的力學(xué)性質(zhì)，使其強(qiáng)度和水穩(wěn)定性大大提高，膨脹性得到控制。碾壓后形成換填層，一方面可隔離大氣與膨脹土基礎(chǔ)的直接作用，另一方面吸收基面的膨脹潛能，降低原膨脹土基礎(chǔ)自身因含水量變化而產(chǎn)生的脹縮應(yīng)力，防止膨脹土邊坡產(chǎn)生滑坡。

1.2 南水北調(diào)渠道膨脹土處理方案設(shè)計(jì)

渠道膨脹土開挖后，清理建基面，采用先渠底后渠坡，分層鋪設(shè)，進(jìn)占法施工。施工過程中，應(yīng)及時(shí)對(duì)填筑面及邊坡進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，防止水泥改性土沙化。在填筑過程中從拌合到碾壓終了的延時(shí)時(shí)間≤4h。為做到處理層與邊坡更好的結(jié)合，填料前，邊坡面需開挖成小臺(tái)階狀，臺(tái)階高為每一層鋪土的厚度。

2 改性土換填施工

2.1 施工準(zhǔn)備

土料檢驗(yàn)及施工工藝試驗(yàn)，在施工之前，首先通過室內(nèi)試驗(yàn)取得膨脹土土料的物理指標(biāo)參數(shù)，包括粘粒含量、塑性指數(shù)、膨脹率、水泥摻量等。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)取得的參數(shù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓工藝試驗(yàn)，確定碾壓機(jī)械、鋪土厚度、最優(yōu)含水率、碾壓變數(shù)等參數(shù)。這些參數(shù)在施工中需進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

2.2 施工工藝流程

土料開采運(yùn)輸→碎土→水泥土拌制→運(yùn)輸→攤鋪→碾壓→取樣檢測(cè)

2.3 施工控制要點(diǎn)

一是土料破碎由土粒粒徑級(jí)配控制，合格土塊粒徑級(jí)配為：最大粒徑≤10cm,10～5cm粒徑含量≤5%，5～5mm粒徑含量≤50%；二是拌合稱量按照水泥、水、土的摻量比例添加，按生產(chǎn)試驗(yàn)確定的機(jī)械運(yùn)行控制參數(shù)充分拌合，并取樣進(jìn)行均勻性檢測(cè)；三是碾壓時(shí)采取進(jìn)占法施工，由于受天氣影響，填筑層表面風(fēng)干較快，為保證層間接合，需對(duì)結(jié)合面進(jìn)行灑水濕潤；對(duì)于填土?xí)r運(yùn)輸車輛嚴(yán)格按照進(jìn)占法施工，防止造成土料剪力破壞及彈簧土；四是為確保壓實(shí)度，改性土鋪土厚度要嚴(yán)格按照碾壓試驗(yàn)要求控制，對(duì)于坡角壓實(shí)度，需超填，超填土料宜按照1：1.50坡比放坡。具體換填土料碾壓控制參數(shù)見表1。

表1 換填土料碾壓控制參數(shù)表

3 施工質(zhì)量控制措施

3.1 施工前質(zhì)量控制措施

一是檢查土料的自由膨脹率，從合格土料場(chǎng)取得的土料或從渠道本身獲得的土料，試驗(yàn)室試驗(yàn)確定其自由膨脹率，對(duì)于對(duì)于自由膨脹率＜65%的膨脹土進(jìn)行改性，且根據(jù)膨脹率確定水泥摻量；二是保證碎土粒徑，粒徑級(jí)配是決定改性土質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；三是確定土的最優(yōu)含水率，料場(chǎng)土料含水量控制在最優(yōu)含水量-2%～+3%之間。

3.2 施工中質(zhì)量控制措施

一是渠基清理，渠基基面不合格土及不良地質(zhì)土全部清除，且無浮土；二是鋪土?xí)r改性土的含水量控制，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下，方可施工；三是碾壓施工時(shí)，推土機(jī)粗平，人工精平，表面平整度≤+5cm，采用進(jìn)退錯(cuò)距法對(duì)土料進(jìn)行碾壓；行車速度2～3km/h；四是雨季施工注意天氣變化，避免土料受到雨淋，降雨時(shí)停止施工，已攤鋪的工作面盡快碾壓密實(shí)，天氣變化或隔夜施工時(shí)，采取防雨布對(duì)作業(yè)面覆蓋；五是銜接面施工，改性土水泥摻量相同渠段結(jié)合面坡度≥1：6，不同水泥摻量≥1：10，且結(jié)合面挖成小臺(tái)階狀。

3.3 施工后質(zhì)量控制措施

一是壓實(shí)度質(zhì)量控制，每一層碾壓完成后，試驗(yàn)室用環(huán)刀取樣進(jìn)行檢測(cè)，其中每層取樣≥3個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)不少于兩個(gè)環(huán)刀取樣，合格率≥98%；二是超填邊線質(zhì)量控制為保證壓實(shí)度，且考慮到碾壓機(jī)械工作面的要求，改性土按1：1.50坡比放坡回填，根據(jù)不同換填厚度，同一層以設(shè)計(jì)外坡腳為基準(zhǔn)，頂部超填寬度≥30cm。

4 結(jié)語

水泥改性土換填適用于處理膨脹土自由膨脹率＞20%的膨脹基礎(chǔ)，特別是南水北調(diào)中線一期工程膨脹土渠線長，膨脹土面積大，膨脹土的自由膨脹率較大，水泥改性土是降低或消除膨脹土自由膨脹率的有效工程措施。水泥改性土處理膨脹土的膨脹性，既能保證工程質(zhì)量，又能保證工程進(jìn)度，可在大面積渠道膨脹土處理中推廣使用。