宋健SONG Jian

（中鐵十七局集團第三工程有限公司，石家莊 050081）

0 引言

水泥土是將土、硅酸鹽水泥和水（必要時可加入火山灰等外加劑）按一定比例拌和、搗實、養(yǎng)護而成的一種具有一定工程特性的材料。如果水泥土混合物中土、水泥和水的成分比例或者施工工藝發(fā)生變化，則將構成不同形式的水泥土，因而其用途和用場將各不相同。非壓實回填土是水泥土的一種新型利用形式，區(qū)別在于非壓實回填土采用粉質或粘質細粒土，且提高了用水量，使其具有較好的工作性，無需壓實即可成型密實。結合以往研究成果可以對水泥土進行分類，如表1 所示。

表1 水泥土分類

我國80 年代，水利部門對水泥土的研究使用較為普遍。例如在軟土地基加固中，采用深層攪拌技術固化軟土加固地基，使地基更具有整體性、水穩(wěn)性，同時提高其承載能力。90 年代以來，我國研究學者進一步深入開展了水泥土性能及應用研究工作。儲誠富等提出用似水灰比對水泥土無側限抗壓強度進行預測。童小東等認為水泥土的變形和損傷過程大致可分為四個階段：裂紋及孔洞的閉合階段、水泥土的線彈性響應階段、微缺陷的穩(wěn)態(tài)擴展階段、裂紋貫通及非穩(wěn)態(tài)擴展階段。并得到了一系列損傷關系曲線，為建立水泥土的彈塑性損傷模型奠定了基礎。王文軍等將性能優(yōu)異的納米硅粉作為外摻劑應用于水泥土改性。寧寶寬等探討了不同土質、不同水泥摻量、不同養(yǎng)護齡期的水泥土的抗凍融循環(huán)特性，認為水泥土的抗凍性存在一個最優(yōu)水泥摻量，建議應用于低溫環(huán)境中的水泥土材料，應對其抗凍性進行評價，從而保證水泥土材料的耐久性。本文重點探索水泥土在城市綜合管廊墻背回填中的應用，通過工藝試驗，總結城市綜合管廊水泥土回填施工工藝。

1 工程概況

試驗段位于江北新區(qū)綜合管廊項目B+310 段，管廊軸線方向30m 范圍。填筑位置為管廊結構體兩側剩余基坑及部分管廊頂部區(qū)域。合計填筑方量為410m3。主要材料水泥為42.5 級海螺牌普通硅酸鹽水泥，拌合用土取自附近堆積的基坑開挖棄土（粉質粘土）。由于試驗階段天氣變化很大，間斷下雨導致土的含水量變化很大。另外，拌合用土含有大量石塊，最大直徑達到60cm 以上，給拌合試驗帶來了很大的困難。人工分揀很難將石塊全部剔除，導致拌合桶攪拌葉片兩次損壞。后來改變了攪拌葉片分布距離，拌合系統(tǒng)基本能夠滿足含有直徑在20cm 以內石塊土的拌合。攪拌葉片分布距離的改變不會影響拌合水泥土的均勻性?？紤]到填筑體對水泥土的強度要求不是很高，按水泥摻入量10%，土的濕容重估算1.6t/m3計算配合比。

2 水泥土回填工藝試驗

2.1 水泥漿制備

選擇全自動水泥漿拌合機進行水泥漿制配，根據(jù)水泥摻入量及土的濕容重估算，選擇塌落度22cm，現(xiàn)場調配水泥漿水灰比為1.4，測試水泥漿比重為1.53。水泥漿攪拌裝置如圖1 所示。

圖1 水泥漿攪拌裝置

2.2 加土

先人工分揀出土里直徑大于20cm 石塊，用挖機將土加入土斗，土斗底部設有回轉調速裝置，調整回轉轉速土斗內的土進入拌合桶的的流量也隨之改變，根據(jù)水泥摻入量以及水泥漿泵入拌合桶內的流量選擇合適的回轉轉速。

2.3 水泥漿注入

選擇流量較為穩(wěn)定的柱塞式泥漿泵泵入水泥漿。泥漿泵的流量可以變頻調速。

3 試驗分析

3.1 試樣無側限抗壓強度（表2）

表2 組式樣無側限抗壓強度統(tǒng)計

3.2 輕便觸探試驗

分別在水泥土灌注后24 小時，48 小時進行輕便觸探試驗，如表3、表4 所示。軌便觸探試驗布點如圖2 所示。

表3 水泥土灌注后24 小時觸探試驗統(tǒng)計表

表4 水泥土灌注后48 小時觸探試驗統(tǒng)計表

圖2 輕便觸探試驗布點

3.3 取芯檢測

第三方檢測進場進行了取芯檢驗，水泥土齡期為11天，從取出的芯樣分析，攪拌固結很均勻，沒有空洞和裂隙現(xiàn)象。

3.4 干縮實驗

實驗過程我們用環(huán)刀取樣進行了水泥土干縮性實驗，六組式樣分析，分水下養(yǎng)護和地面自然養(yǎng)護，十五天后水平方向均無裂紋，測量縱向變形計徑向變形計算收縮率，水下養(yǎng)護和地面自然養(yǎng)護收縮量區(qū)別不是很大。水下養(yǎng)護徑向收縮0.3mm，垂直高度收縮0.1mm。自然養(yǎng)護徑向收縮0.4mm，垂直高度收縮0.1mm。

3.5 取芯檢測

第三方檢測在試驗前后進行了水平位移監(jiān)測，鋼板樁拔除后對基坑邊的觀測點進行觀測結果顯示最大水平位移為-28.12mm，向基坑外側位移。（表5）

表5 測斜數(shù)據(jù)統(tǒng)計，負值向坑外位移

3.6 鋼板樁拔除地面位移外觀觀察

水泥土灌注后28 小時進行部分鋼板樁拔除作業(yè)，觀察附近原地面變形情況，沒有發(fā)現(xiàn)地面開裂和沉降現(xiàn)象。

3.7 水泥土拌合回填效率分析

設計拌合桶拌合效率為60m3/小時，實際實驗施工過程沒有達到預期效率，主要是因為：①配置泥漿泵流量小，供漿量不能滿足最大拌合負荷，②土里含有大量石塊，需要邊施工邊分揀，加土速度很慢，③水泥漿制配速度慢，加水泥粉泵流量過小。在解決好供水泥漿問題后，攪拌效率會大大提高，甚至超過設計拌合效率。

4 結論和建議

①水泥土作為填筑材料進行基坑回填是一個全新的施工工藝，施工用土總會含有各種石塊以及其他雜物，要能做到高效施工必須設置雜物及石塊分揀環(huán)節(jié)，本實驗段工程量較小，發(fā)現(xiàn)土中含有大量石塊只能人工分揀。②水泥漿輸送泵流量不足，在后期的推廣過程必須選擇適合本系統(tǒng)需要流量的泥漿泵，甚至需要開發(fā)專業(yè)泥漿泵。③沒有專業(yè)水泥土輸送泵，本實驗段水泥土在回填段內的轉移基本靠水泥土的自然流動和挖機配合轉運，效率很低，嚴重制約著后期大量推廣，市場常規(guī)的混凝土輸送泵不能代替水泥土輸送，為了快速推廣水泥土回填技術，必須開發(fā)專業(yè)水泥土輸送泵。④水泥土填筑技術的發(fā)展必須研制配套的遠距離運輸車輛。⑤加土計量準確性不是很好，需要提高加土計量的準確性，本實驗的加土計量方式是通過土斗下方的回轉轉速控制加土的流量，理論是正確的，土中石塊的干擾影響了計量的準確性?？梢酝ㄟ^改變回轉器上的回轉切割刀片的相互間隙來實現(xiàn)。