王晨龍，張麗萍，張家鑫

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

蒙陰縣東汶河第一橡膠壩除險(xiǎn)加固工程主要建設(shè)內(nèi)容為：拆除重建橡膠壩，配套建設(shè)管理運(yùn)行設(shè)施。蒙陰縣第一橡膠壩共4孔，單孔凈寬76m，壩底板頂高程180.27m，壩底板墊層下地基處理為1.2m厚沙層翻壓和0.9m厚水泥砂換填。處理后的壩底板地基承載力特征值不小于160kN，相對(duì)密度≥0.8。

1 材料特性及工藝試驗(yàn)

1.1 水泥砂混合料的成份與特性

該工程水泥砂換填位于壩室底板下部高程178.17～179.27m處。水泥砂以砂料為主，水泥摻量占總質(zhì)量的10%，使用路拌機(jī)均勻拌合后壓實(shí)養(yǎng)護(hù)而成，是一種有特殊性能的地基處理建筑材料。當(dāng)砂子與混凝土拌制膠結(jié)后，基本上改善了砂的特性，而且水泥摻量越大，與混凝土特性也更接近，相當(dāng)于使用較低標(biāo)號(hào)的水泥，且橡膠壩在河床中施工，砂料易就地取材，施工簡(jiǎn)單易行。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)工藝性試驗(yàn)

在橡膠壩鋪蓋上游40m處選定試驗(yàn)區(qū)域，試驗(yàn)區(qū)總長(zhǎng)60m，鋪土厚度選定為30cm、40cm、50cm。每個(gè)分區(qū)分別在碾壓遍數(shù)為2、4、6遍時(shí)取點(diǎn)做含水率、相對(duì)密度檢測(cè)，每次取點(diǎn)3個(gè)。然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查和實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，并綜合考慮效率和經(jīng)濟(jì)等多種原因，選定22t振動(dòng)碾。散砂料松鋪30cm，采用混凝土撒布機(jī)布料47.3kg/m2，用路拌機(jī)拌合后再用振動(dòng)碾碾壓5遍的建設(shè)工法，又稱為水泥砂碾壓施工法。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，該方法滿足施工標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求，可作為指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)水泥砂換填施工的重要依據(jù)。

2 水泥沙的質(zhì)量控制措施

2.1 沙料的選擇

橡膠壩的基礎(chǔ)換填料物必須選用符合持力層地基承載力特征值的料物，通過(guò)經(jīng)濟(jì)性比選，擇優(yōu)采用現(xiàn)場(chǎng)壩底板建基面下部的砂料，可以就地取材，節(jié)省施工成本，并有減少局部應(yīng)力過(guò)大的功能，可以降低下臥基礎(chǔ)的應(yīng)力，進(jìn)而降低基礎(chǔ)的沉降。

2.2 最大干密度及最優(yōu)含水率的確定

水泥砂拌合后的強(qiáng)度變化線呈拋物線形，項(xiàng)目部通過(guò)第三方質(zhì)量檢測(cè)中心的多次擊實(shí)試驗(yàn)后確定了最大干密度及含水率。

2.3 水泥沙的施工工藝

1）施工前的準(zhǔn)備工作。由于地基的各項(xiàng)指標(biāo)會(huì)直接影響底基層的平整度、標(biāo)高、厚度、相對(duì)密度等設(shè)計(jì)指標(biāo)，在底基層施工前，對(duì)地基平整度、標(biāo)高等進(jìn)行檢測(cè)，保證滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)技術(shù)要求。如地基有坑洼應(yīng)及時(shí)進(jìn)行平整夯實(shí)，如遇到彈簧土，應(yīng)開(kāi)挖至彈簧土以下50cm處，重新?lián)Q填級(jí)配砂石并壓實(shí)，以免水泥砂混合料基層被過(guò)早破壞。

2）測(cè)量放樣。采用GPS定位找出橡膠壩壩底板和鋪蓋交匯邊線，沿邊線向外50cm砸入木樁，預(yù)留好換填的超壓范圍，然后用鋼尺根據(jù)木樁位置量取結(jié)構(gòu)的邊界位置，做好標(biāo)記，然后用水準(zhǔn)儀進(jìn)行基層高程測(cè)量，并用推土機(jī)整平。

3）水泥砂混合料的運(yùn)輸、攤鋪、拌和、碾壓。水泥砂混合料在鋪蓋段進(jìn)行拌和，靠近壩底板較近的水泥砂混合料由挖掘機(jī)翻到底板上，由推土機(jī)整平。離壩底板較遠(yuǎn)的上游處水泥砂混合料，使用挖掘機(jī)開(kāi)挖裝車，自卸車運(yùn)輸至施工區(qū)域，裝載機(jī)配合卸料。

物料拌和均勻并攤鋪、整平完成后，及時(shí)對(duì)全寬范圍進(jìn)行碾壓，前兩次碾壓采用靜壓，其后均為振動(dòng)碾壓，碾壓的方向與垂直水流中心線平行。由上游開(kāi)始至下游碾壓，依次連續(xù)均勻碾壓。碾壓時(shí)振動(dòng)碾輪輪跡要重疊1/3輪寬，碾壓次數(shù)控制在2～3次。振動(dòng)壓實(shí)后再靜壓光面，直到表面平整，無(wú)輪跡或隆起。碾壓過(guò)程中，水泥砂混合料基層保持濕潤(rùn)，若水份蒸發(fā)及時(shí)補(bǔ)灑適量的水。若有松散、起皮等現(xiàn)象，及時(shí)挖除翻松重新碾壓。振動(dòng)碾在已完成或正在施工的路段上嚴(yán)禁調(diào)頭和急剎車，不得長(zhǎng)期在剛壓過(guò)的底基層上停留。對(duì)壓實(shí)機(jī)械不能作業(yè)的部位，采用人工打夯夯實(shí)。采用流水施工作業(yè)，每一層水泥砂養(yǎng)護(hù)達(dá)到要求后，再進(jìn)行下一層物料埔填。

3 施工中的質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 鋪料厚度

在施工過(guò)程中用GPS測(cè)量獲取高程的同時(shí)，在消力池段架設(shè)水準(zhǔn)儀，采用“一測(cè)一復(fù)”的方式對(duì)鋪料厚度進(jìn)行測(cè)量。在上料過(guò)程中采用現(xiàn)場(chǎng)檢查的方式檢測(cè)鋪土厚度，持塔尺的技術(shù)人員順?biāo)鞣较蛐凶?，保證每3m2至少檢驗(yàn)一個(gè)點(diǎn)次，持GPS接收機(jī)的技術(shù)人員沿著垂直于水流方向進(jìn)行校核。每一層檢測(cè)680點(diǎn)次，其中鋪料厚度在30～35cm外的點(diǎn)次控制在68次以內(nèi)，鋪料厚度在25～30cm內(nèi)的點(diǎn)次控制在612次以上，保證合格率在90%以上。

3.2 物料翻曬

1）在4個(gè)翻曬區(qū)段的基礎(chǔ)上再增加2個(gè)翻曬區(qū)段，加大翻曬區(qū)段面積，由原來(lái)的鋪蓋段延伸至上游格賓網(wǎng)拋石段，并延長(zhǎng)每個(gè)區(qū)段曬料時(shí)間，做好流水施工作業(yè)。

2）實(shí)時(shí)檢測(cè)砂料含水量，達(dá)到9%～13%時(shí)，及時(shí)通知施工班組進(jìn)行后續(xù)施工作業(yè)。

3.3 布料機(jī)械

采用水泥撒布機(jī)代替裝載機(jī)，精確控制布料厚度和布料量。行車電腦精準(zhǔn)控制每平方米水泥摻量，專人監(jiān)控水泥撒布遍數(shù)和撒布機(jī)行走速度，確保每層水泥重量達(dá)到47.3kg/m2。

4 技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果比較

通過(guò)工程實(shí)踐證明，10%水泥砂換填地基處理的方法具有就地取材方便、施工速度快、造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理、容易掌握和應(yīng)用等特點(diǎn)。

與水泥土相比在相同水泥摻量的情況下，回填砂有很好的穩(wěn)定性，不下沉、不變型、收縮小，更容易達(dá)到設(shè)計(jì)承載力的要求。而回填土?xí)S著時(shí)間的推移下沉、收縮，且受季節(jié)影響較大。回填土層與層之間結(jié)合必須經(jīng)過(guò)“刨毛”處理，施工速度慢，土料含水量過(guò)大時(shí)經(jīng)過(guò)振動(dòng)碾碾壓后會(huì)形成“橡皮土”。

但是，砂料的密度大于土料，由于水泥摻量是質(zhì)量比，所以水泥砂換填水泥摻量較大，雖承載力較強(qiáng)但成本較高。就水泥砂換填本身而言，底板開(kāi)挖的沙層翻曬到鋪蓋段，回填時(shí)再用挖掘機(jī)翻到底板段，減少了自卸車倒運(yùn)，便于施工過(guò)程中的土方平衡，有利于降低工程造價(jià)。

5 結(jié)語(yǔ)

水泥砂基礎(chǔ)處理的方法對(duì)橡膠壩這種施工距離很長(zhǎng)且單體較大的水利工程是比較實(shí)用而有效的，而且發(fā)展前景巨大。水泥砂換填適用于大規(guī)模機(jī)械化施工，操作簡(jiǎn)便，相對(duì)于其它地基處理方式不僅經(jīng)濟(jì)效益更好，還節(jié)約施工時(shí)間，能夠加快施工進(jìn)度，降低人工成本，有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用意義。